Contadores 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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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.


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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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


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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

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