TÉCNICAS DIGITALES CONTADORES

Transcripción

1 Universidad Nacional de Quilmes Diplomatura en Ciencia y Tecnología TÉCNICAS DIGITALES CONTADORES Un contador es un circuito secuencial que cambia de estado cada vez que recibe un pulso por la entrada que lo dispara, de tal manera que una sucesión de pulsos lo hace pasar por una sucesión de estados distintos a partir de uno llamado estado inicial, hasta uno llamado estado final, y se llama contador porque puede determinarse la cantidad de pulsos recibidos con solo ver el estado en que se encuentra la secuencia. Algunos contadores detienen su conteo una vez alcanzado su estado final, pero, lo más común es que cuando lleguen a su estado final y reciben un nuevo pulso, pasen al estado inicial y comiencen nuevamente el conteo. En estos casos la simple observación del estado del contador no permite reconocer la cantidad de vueltas que este dio, por eso si el número de estados que posee la secuencia es M, el número de pulsos recibidos se conoce como módulo M. El número M, se conoce como módulo del contador. Los contadores se realizan utilizando un cierto número de FF interconectados debidamente. Como cada FF tiene 2 estados posibles en su salida con n FF conectados el mayor módulo M posible es M=2 n Sincrónicos: Son aquellos en que todos los F-F que los componen son disparados sincrónicamente por los pulsos de entradas. asincrónicos; Son aquellos en que solo algún o algunos de los F-F reciben los pulsos de entrada el resto recibe su disparo por otro mecanismo. ascendentes: Son aquellos en los cuales los pulsos de entrada los hacen evolucionar desde un estado inicial nulo hasta una cuenta máxima. Cuenta hacia arriba. Descendentes: Son aquellos en los cuales los pulsos de entrada los hacen evolucionando desde un estado inicial que corresponde a la cuenta máxima hasta el estado final que corresponde a una cuenta nula. Cuenta hacia abajo. Recopilación y aportes: Ing. Alberto J. Mazzone Página 1

2 bidireccionales: Son aquellos que operan tanto en forma ascendente como descendente. Aplicaciones de los contdores: a) Contar elementos o eventos. b) Divisor de Frecuencia. c) Medidor de tiempo: cuenta pulsos de una señal con una frecuencia conocidad d) Medidor de frecuencia: cuenta pulsos durante un tiempo prefijado. Los contadores de mayor interes son: los contadores binarios que cuentan de acuerdo al sistema binario de numeración y su módulo es una potencia exacta de 2 y los contadores decimales cuyo módulo es una potencia exacta de 10. binarios asincrónicos. Están constituidos por FF tipo T disparados por flanco descendente, veamos uno de módulo 8 en la figura 1 y cuyo diagrama de tiempos se ve en la figura 2. En la tabla de evolución N es el número de pulsos recibidos. De acuerdo a la tabla de evolución vemos que si colocamos un inversor en cada una de sus salidas construimos un contador descendente. En las Figuras 3 y 4vemos que sí conectamos los FF disparado por flanco ascendente construimos un contador descendente. 2 N Q 0 Q 1 Q 2 Q 0 Q 1 Q

3 Los contadores cuentan con una entrada especial para una puesta a cero general normalmente llamada Reset Maestro (RM) que circuitalmente es como muestra la figura 5, figura que también muestra su símbolo: Expansión de contadores asincrónicos en cascada: El contador binario asincrónico se expande conectando la salida del último contador a la entrada de un contador similar, de la misma manera si se representan en bloque, a esta conexión se la suele llamar: cadena de contadores. El módulo del contador es el producto de los módulos de los bloques. Conexión en cascada de 3 contadores asincrónicos de módulo 16. Esta cadena de módulo 16 tiene como módulo: M = 16 3 = 2 12 = (Figura 6) Tiempo de establecimiento. Cada FF tarda un tiempo en responder a su disparo llamado tiempo de propagación, entonces un contador de n FF tardará en responder (n-1) tiempos de propagación ese tiempo es lo que se llama 3

4 tiempo de establecimiento.el tiempo de establecimiento esta ligado al tiempo de lectura confiable del contador. con decodificadores. Muchas veces es deseable conocer el estado del contador y para eso se lo conecta a un decodificador de forma tal que cada una de sus salidas esta asociada a un estado del contador (figura 7). asincrónicos decimales. Contador quinario. Este es un contador de módulo 5 de acuerdo a la figura 8 y su diagrama de tiempos está en la figura Inicial todos los FF están en 0.Mientras Q2=0 es TI=1.Los FF 1 y 2 forman un contador módulo 4 2. Con los primeros tres pulsos Q0 y Q1 evolucionan normalmente.el FF III no es afectado porque TIII=0.Después de llegar al tercer pulso como Q0=Q1=1 aplica un 1 en TIII preparando el cambio de estado. 3. Al llegar el cuarto pulso el contador módulo 4 pasa a 0 y Q2 sube a 1 colocando un 0 en TI de forma que el contador M4 no reaccionará ante el pulso siguiente y deja un 1 en T3, por lo que contará el próximo pulso. 4. Al llegar el 5º pulso, el M4 lo ignora y el FF III cambia de estado, Q2=0 y quedamos en 0 el estado inicial. Contador B C D natural: Se conecta en cascada un contador binario M2 precediendo al quinario que se dispara cada vez que la salida Q0 del binario pasa de 1 a 0, Q0 es el bit menos significativo del contador M10 como indica la figura 10. 4

5 binarios sincrónicos. En este caso los pulsos a contar deben llegar sincrónicamente a todos los FF y usando FF tipo T debemos concluir que la tabla de estados sucesivos para un contador módulo 8 debe armarse de la siguiente manera: El primer FF (Q0) debe cambiar en cada pulso a contar entrante.por lo tanto debe tener un 1 permanente en su entrada T. El segundo FF (Q1) debe cambiar cuando recibe un pulso y Q0=1 El tercer FF (Q2) debe cambiar cuando recibe un pulso y Q0=Q1=1 Extrapolando para un caso genérico, un contador sincrónico binario ascendente, de módulo 2 n hecho sobre la base de un FF tipo T, debe tener un 1 en la entrada T de cada FF que lo preceden en la cadena y además deben tener en su salida un 1 para que un FF pase a 1. Si todas las salidas están inicialmente en 0 la tabla de evolución es la siguiente: Si hacemos la cadena desde la salida Q de los FF obtenemos un contador desdendente (figura 13). 5

6 Si todas las salidas inicialmente están en 1 la tabla de evolución es la siguiente (figura 14): Expansión de contadores sincrónicos binarios. Para poder expandir estos contadores necesitamos agregar una entrada y una salida auxiliares, la entrada se suele llamar habilitación de conteo por propagación (hcp), que es la que recibe la propagación de los contadores anteriores (figura 15). La salida que se conecta a hcp del siguiente contador generalmente se la denomina cuenta terminal (CT). El símbolo es el indicado en la figura 16. 6

7 La conexión en cascada es la indicada en figura 17: 7