Cont Adores Assincronos e Sincronos
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Eletrônica Digital
Prof. Arthur Braga
TópicosContadores Assíncronos X SíncronosContadores Assíncronos
Contadores de módulo < 2N
Contador Assíncrono de DécadaAtraso de propagação: contador assíncronoContador assíncrono decrescenteContagem assíncrona crescente / decrescente
Contadores SíncronosContadores síncronos de módulo < 2N
Contadores síncronos decrescentesContadores síncronos crescentes/decrescentesContadores síncronos com carga paralela
Circuitos Integrados de contadores assíncronosAnalisando Contadores SíncronosProjeto de Contadores Síncronos
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Contador Assíncrono DecrescenteAntes de analisar o circuito de um contador decrescente, vamos analisar a seqüência de contagem decrescente para um contador decrescente de três bits:
CBA
1 1 1
1 1 0
1 0 1
1 0 0
0 1 1
0 1 0
0 0 1
0 0 0
Qual conclusão podemos tirar ?
Como selecionar entre contador crescente ou decrescente ?
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Contadores Síncronos (paralelos)Os problemas encontrados com os contadores assíncronos são provocados pelo acúmulo dos atrasos de propagação dos FFs. Essa limitação pode ser superada pelo com o uso de contadores síncronos ou paralelos, nos quais os FFs são disparados simulataneamente (em paralelo) pelos pulsos de clockde entrada.
Visto que os pulsos de clock de entrada são aplicados em todos os FFs, algum recurso tem que ser usado para controlar o momento em que um ou mais FFs deve(m) comutar, e o momento em que um ou mais FFs deve(m) permancer inalterado(s) quando ocorrer a borda ativa de clock.
QUESTÃO:
Como fazer isso ???
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Contadores Síncronos (paralelos)Contador AssContador Assííncrono de 4 bits (mncrono de 4 bits (móódulo 16)dulo 16)
Contador SContador Sííncrono de 4 bits (mncrono de 4 bits (móódulo 16)dulo 16)
Contadores Síncronos (paralelos)Contador AssContador Assííncrono de 4 bits (mncrono de 4 bits (móódulo 16)dulo 16)
Contador SContador Sííncrono de 4 bits (mncrono de 4 bits (móódulo 16)dulo 16)
atraso
máx tNf
×=
1
ANDatrasoFFatraso
máx ttf
__
1+
=
, sendo N o número de FFs.
Há contadores síncronos de módulo < 2N ?
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Contadores síncronos de módulo < 2N
Utiliza-se as entradas assíncronas CLEAR para gerar contadores síncronos de módulo < 2N. De forma semelhante aos contadores assíncronos, observa-se spikes ou glitches nas formas de onda da saída de alguns FFs.
Contador Síncrono de módulo 6
Contadores síncronos de módulo < 2N
Abaixo mostra-se exemplos de diagramas de transição de estados para um contador síncrono de módulo 2N, e a mudança que ocorre no diagrama de transição de estados quando se passa para um contador de módulo < 2N.
contador síncrono de módulo 2N contador síncrono de módulo < 2N
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Contadores síncronos decrescentesNo estudo dos contadores asscontadores assííncronosncronos, observamos que em um contador contador crescentecrescente usamos a saída de um FF de ordem mais baixa para controlar a comutação de um FF de ordem imediatamente superior, já em um contador decrescentecontador decrescente usamos a saída invertida de um FF de ordem mais baixa para controlar a comutação de um FF de ordem imediatamente superior.
Nos Contadores SContadores Sííncronosncronos, há um raciocínio semelhante: no contador contador crescentecrescente usa-se a saída de um FF de ordem mais baixa para controlar a comutação de FFs de ordem superior, no contador decrescentecontador decrescente usa-se as saídas invertidas de cada FF para controlar a comutação dos FFs de ordem superior.
Contadores síncronos decrescentesEXEMPLOEXEMPLO
Contador Crescente
Contador Decrescente
E para selecionar o sentido
da contagem
?
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Contadores síncronos crescentes/decrescentes
Contadores síncronos com carga paralelaMuitos contadores síncronos (paralelos) disponíveis na forma de CIs são projetados para serem contadores com carga paralela (presettable): podem ser inicializados com qualquer contagem inicial desejada de forma assíncrona (independente do sinal de clock) ou sincrona (na transição ativa do sinal do clock).
1 0 1
0 1 0
0 1 0
1 0 1
1 0 1
01 CARGA ASSCARGA ASSÍÍNCRONANCRONA
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Contadores síncronos com carga paralela
Muitos CIs de contadores paralelos usam carga síncrona, em que o contador é carregado na transição ativa do mesmo sinal de clock usado para a contagem. O nível lógico aplicado na entrada determina se a transição ativa do clock carregará o contador ou se será contada como uma operação normal de contagem.
CARGA SCARGA SÍÍNCRONANCRONA
PL
Exemplos de CIs contadores que usam carga síncrona incluem os 74ALS160, 74ALS161, 74ALS162 e 74ALS163 da família TTl, e os equivalentes CMOS 74HC160, 74HC161, 74HC162 e 74HC163.
Como operam esses Circuitos Integrados ?Como operam esses Circuitos Integrados ?
Circuitos Integrados de contadores assíncronosA sA séérie 74ASL160rie 74ASL160--163 / 74HC160163 / 74HC160--163163
Perceberam que este CI sPerceberam que este CI sóó faz contagem crescente ?faz contagem crescente ?
detecta estado terminal
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Circuitos Integrados de contadores assíncronosA sA séérie 74ASL190rie 74ASL190--191 / 74HC190191 / 74HC190--191191
Circuitos Integrados de contadores assíncronos
Muitas saídas de CIs contadores foram projetadas para facilitar a conexão de múltiplos CIs para criar circuitos com uma extensão de contagem mais ampla.
CONTADOR DE MCONTADOR DE MÚÚLTIPLOS ESTLTIPLOS ESTÁÁGIOSGIOS
Como visualizar a saComo visualizar a saíída dos contadores ?da dos contadores ?
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Analisando contadores síncronosContadores síncronos são casos particulares de circuitos sequenciais síncronos, podendo ser analisados através de ferramentas já vistas, e podendo ser projetados de modo personalizado para gerar uma sequência de contagem qualquer através do procedimento de projeto já visto.
Caso tenhamos disponível o esquemático do circuito de um contador síncrono desconhecido que desejamos analisar – compreender o funcionamento –temos as tabelas e os diagramas de transição de estados como ferramentas muito úteis para realizar esta análise.
Neste caso, o primeiro passo para gerar a tabela de transição de estados éescrever a expressão lógica para a entrada de controle de cada FF – a partir dessas expressões, é possível prever os comandos para cada FF e o próximo estado resultante.
EXEMPLO ?EXEMPLO ?
Analisando contadores síncronosEXEMPLOEXEMPLO
CKJ
AKJCK
BAJ
AA
BB
C
C
==
===
⋅=EXPRESSÕES:EXPRESSÕES:
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Analisando contadores síncronosEXEMPLOEXEMPLO
CKJ
AKJCK
BAJ
AA
BB
C
C
==
===
⋅=
100001111111
010000010011
110001110101
000000010001
001111101110
110110000010
010111100100
100110000000
ABCKAJAKBJBKCJCABC
PRÓXIMO estadoEntradas de ControleEstado ATUAL
Observa-se que se trata de um contador de módulo 5.
Observa-se ainda que se trata de um contador autocorretor.
Analisando contadores síncronosEXEMPLOEXEMPLO
E para projetar um contador sE para projetar um contador sííncrono ?ncrono ?
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Projeto de Contador SíncronoMuitas configurações diferentes de contadores estão disponíveis como CIs assíncronos, síncronos e combinações assíncrono/síncrono. A maioria deles realiza a contagem segundo uma seqüência binária normal.
Entretanto, em muitas aplicações pode-se precisar de um contador que gere uma seqüência que não seja a normal.
Realizar o projeto do circuito sequêncial.
SOLUSOLUÇÇÃO ?ÃO ?
EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Um motor de passo gira em passos discretos, geralmente 15o por passo, em vez de girar em movimento contínuo. Os enrolamentos dentro do motor devem ser energizados e desenergizados em uma seqüência específica para produzir movimentos em passos discretos.
Projeto de Contador Síncrono
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EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Deseja-se projetar um contador síncrono que gere sinais digitais a serem utilizados para controlar a corrente em cada enrolamento do motor.
Projeto de Contador Síncrono
EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Deseja-se projetar um contador síncrono que gere sinais digitais a serem utilizados para controlar a corrente em cada enrolamento do motor.
100X1X111
11X10X011
001XX0101
01X0X1001
011X0X110
00X01X010
110XX1100
10X1X0000
ABKAJAKBJBABD
PRÓXIMOEntradas de ControleEstado ATUAL
Tabela de transiTabela de transiçção de estadosão de estados
Projeto de Contador Síncrono
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EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Deseja-se projetar um contador síncrono que gere sinais digitais a serem utilizados para controlar a corrente em cada enrolamento do motor.
Projeto de Contador Síncrono
EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Projeto de Contador Síncrono
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Bibliografia BásicaTocci, R. j., Widmer, N. S., Moss, G. L.; Sistemas Digitais - Princípios e Aplicações -10ª Ed, Editora Pearson, 2007. Milos Ercegovac; Tomas Lang; Jaime H. Moreno; Introdução aos Sistemas Digitais, Editora Bookman, 2000.
Material da Disciplinahttp://www.dee.ufc.br/~arthurp