Contadores digitais

O contador é um circuito sequencial. Um circuito digital que é usado para uma contagem de pulsos é conhecido como contador. Counter é a aplicação mais ampla de flip-flops. É um grupo de flip-flops com um sinal de clock aplicado. Os contadores são de dois tipos.

  • Contadores assíncronos ou de ondulação.
  • Contadores síncronos.

Contadores assíncronos ou ondulantes

O diagrama lógico de um contador de ondulação de 2 bits é mostrado na figura. O flip-flop de alternância (T) está sendo usado. Mas podemos usar o flip-flop JK também com J e K conectados permanentemente à lógica 1. O relógio externo é aplicado à entrada de relógio do flip-flop A e Q Uma saída é aplicada à entrada de relógio do próximo flip-flop, ou seja, FF-B.

Diagrama Lógico

Operação

SN Doença Operação
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 inicialmente
2 After 1st negative clock edge

Assim que a primeira transição negativa do clock for aplicada, FF-A alternará e Q A será igual a 1.

Q A está conectado à entrada de relógio do FF-B. Como Q A mudou de 0 para 1, ele é tratado como a transição positiva do clock por FF-B. Não há mudança em Q B porque FF-B é um FF acionado por borda negativa.

Q B Q A = 01 após o primeiro pulso de clock.

3 After 2nd negative clock edge

Na chegada da segunda transição negativa do clock, FF-A alterna novamente e Q A = 0.

A mudança em Q A atua como uma transição negativa do clock para FF-B. Portanto, ele também alternará e Q B será 1.

Q B Q A = 10 após o segundo pulso de clock.

4 After 3rd negative clock edge

Na chegada da 3ª transição negativa do clock, FF-A alterna novamente e Q A torna-se 1 de 0.

Como esta é uma mudança positiva, o FF-B não responde a ela e permanece inativo. Portanto, Q B não muda e continua igual a 1.

Q B Q A = 11 após o terceiro pulso de clock.

5 After 4th negative clock edge

Na chegada da 4ª transição negativa do clock, FF-A alterna novamente e Q A torna-se 1 de 0.

Esta mudança negativa em Q A atua como pulso de clock para FF-B. Portanto, ele alterna para alterar Q B de 1 para 0.

Q B Q A = 00 após o quarto pulso de clock.

Mesa da Verdade

Contadores síncronos

Se os pulsos de "relógio" são aplicados a todos os flip-flops em um contador simultaneamente, esse contador é chamado de contador síncrono.

Contador ascendente síncrono de 2 bits

As entradas J A e K A de FF-A estão vinculadas à lógica 1. Portanto, FF-A funcionará como um flip-flop de alternância. As J B e K B entradas estão ligadas a Q A .

Diagrama Lógico

Operação

SN Doença Operação
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 inicialmente.
2 After 1st negative clock edge

Assim que a primeira transição negativa do clock for aplicada, FF-A alternará e Q A mudará de 0 para 1.

Mas, no instante da aplicação da transição negativa do clock, Q A , J B = K B = 0. Portanto, FF-B não mudará seu estado. Portanto, Q B permanecerá 0.

Q B Q A = 01 após o primeiro pulso de clock.

3 After 2nd negative clock edge

Na chegada da segunda transição negativa do clock, FF-A alterna novamente e Q A muda de 1 para 0.

Mas, neste instante, Q A era 1. Então J B = K B = 1 e FF-B alternará. Portanto, Q B muda de 0 para 1.

Q B Q A = 10 após o segundo pulso de clock.

4 After 3rd negative clock edge

Na aplicação da terceira transição de clock decrescente, FF-A irá alternar de 0 a 1, mas não há mudança de estado para FF-B.

Q B Q A = 11 após o terceiro pulso de clock.

5 After 4th negative clock edge

Na aplicação do próximo pulso de clock, Q A mudará de 1 para 0, assim como Q B também mudará de 1 para 0.

Q B Q A = 00 após o quarto pulso de clock.

Classificação de contadores

Dependendo da forma como a contagem progride, os contadores síncronos ou assíncronos são classificados da seguinte forma -

  • Contadores para cima
  • Contadores descendentes
  • Contadores para cima / para baixo

Contador PARA CIMA / PARA BAIXO

O contador para cima e para baixo são combinados para obter um contador PARA CIMA / PARA BAIXO. Uma entrada de controle de modo (M) também é fornecida para selecionar o modo para cima ou para baixo. É necessário projetar e usar um circuito combinatório entre cada par de flip-flop para atingir a operação de subida / descida.

  • Tipo de contadores para cima / para baixo
  • Contadores de ondulação PARA CIMA / PARA BAIXO
  • Contador síncrono PARA CIMA / PARA BAIXO

Contadores de ondulação PARA CIMA / PARA BAIXO

No contador de ondulação UP / DOWN, todos os FFs operam no modo de alternância. Portanto, ou flip-flops T ou flip-flops JK devem ser usados. O flip-flop LSB recebe o relógio diretamente. Mas o clock para cada outro FF é obtido da saída (Q = Q bar) do FF anterior.

  • UP counting mode (M=0)- A saída Q do FF precedente é conectada ao relógio do próximo estágio se a contagem crescente for alcançada. Para este modo, a entrada de seleção de modo M está na lógica 0 (M = 0).

  • DOWN counting mode (M=1)- Se M = 1, então a saída da barra Q do FF anterior é conectada ao próximo FF. Isso irá operar o contador no modo de contagem.

Exemplo

Contador de ondulação binário de 3 bits para cima / para baixo.

  • 3 bits - portanto, três FFs são necessários.

  • PARA CIMA / PARA BAIXO - Portanto, uma entrada de controle de modo é essencial.

  • Para um contador de ondulação, a saída Q do FF anterior é conectada à entrada de clock do próximo.

  • Para um contador de ondulação, a saída Q do FF anterior é conectada à entrada de clock do próximo.

  • Para um contador de ondulação, a saída da barra Q do FF anterior é conectada à entrada do relógio do próximo.

  • Deixe a seleção da saída de barra Q e Q do FF precedente ser controlada pela entrada de controle de modo M de modo que, Se M = 0, contagem UP. Portanto, conecte Q a CLK. Se M = 1, contagem PARA BAIXO. Portanto, conecte a barra Q ao CLK.

Diagrama de bloco

Mesa da Verdade

Operação

SN Doença Operação
1 Case 1 − With M = 0 (Up counting mode)

Se M = 0 e M bar = 1, então as portas AND 1 e 3 na fig. será habilitado enquanto as portas AND 2 e 4 serão desabilitadas.

Conseqüentemente, Q A é conectado à entrada de relógio de FF-B e Q B é conectado à entrada de relógio de FF-C.

Essas conexões são iguais às do contador ascendente normal. Assim, com M = 0, o circuito funciona como um contador ascendente.

2 Case 2: With M = 1 (Down counting mode)

Se M = 1, então as portas AND 2 e 4 na fig. estão habilitadas, enquanto as portas AND 1 e 3 estão desabilitadas.

Conseqüentemente, a barra Q A é conectada à entrada de relógio de FF-B e a barra Q B é conectada à entrada de relógio de FF-C.

Essas conexões produzirão um contador decrescente. Assim, com M = 1, o circuito funciona como um contador decrescente.

Contador de Módulo (Contador MOD-N)

O contador de ondulação de 2 bits é chamado de contador MOD-4 e o contador de ondulação de 3 bits é chamado de contador MOD-8. Portanto, em geral, um contador de ondulação de n bits é chamado de contador módulo-N. Onde, número MOD = 2 n .

Tipo de módulo

  • 2 bits para cima ou para baixo (MOD-4)
  • 3 bits para cima ou para baixo (MOD-8)
  • 4 bits para cima ou para baixo (MOD-16)

Aplicação de contadores

  • Contadores de freqüência
  • Relógio digital
  • Medição de tempo
  • Conversor A para D
  • Circuitos divisores de frequência
  • Gerador digital de ondas triangulares.