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Contadores digitales

ripple counter diagram

El contador es un circuito secuencial. Un circuito digital que se utiliza para contar pulsos se conoce como contador. Counter es la aplicación más amplia de chanclas. Es un grupo de flip-flops con una señal de reloj aplicada. Los contadores son de dos tipos.

  • Contadores asincrónicos o de ondulación.
  • Contadores síncronos.

Contadores asincrónicos o de ondulación

El diagrama lógico de un contador de ondulación ascendente de 2 bits se muestra en la figura. Se está utilizando el flip-flop de palanca (T). Pero podemos usar el flip-flop JK también con J y K conectados permanentemente a la lógica 1. El reloj externo se aplica a la entrada de reloj del flip-flop A y QA La salida se aplica a la entrada de reloj del siguiente flip-flop, es decir, FF-B.

Diagrama lógico

Diagrama lógico de contadores asíncronos o de ondulación

Operación

SN Condición Operación
1 Deje inicialmente que ambos FF estén en el estado de reinicio QBQA = 00 inicialmente
2 Después del 1er borde negativo del reloj

Tan pronto como se aplique el primer flanco negativo del reloj, FF-A cambiará y QA será igual a 1.

QA está conectado a la entrada de reloj de FF-B. Dado que QA ha cambiado de 0 a 1, FF-B lo trata como el flanco de reloj positivo. No hay cambio en QB porque FF-B es un FF activado por flanco negativo.

QBQA = 01 después del primer pulso de reloj.

3 Después del segundo borde de reloj negativo

A la llegada del segundo flanco negativo del reloj, FF-A cambia de nuevo y QA = 0.

El cambio en QA actúa como un borde de reloj negativo para FF-B. Entonces también alternará, y QB será 1.

QBQA = 10 después del segundo pulso de reloj.

4 Después del tercer borde negativo del reloj

A la llegada del tercer flanco negativo del reloj, FF-A cambia de nuevo y QA convertirse en 1 de 0.

Dado que se trata de un cambio positivo, FF-B no responde y permanece inactivo. Entonces QB no cambia y sigue siendo igual a 1.

QBQA = 11 después del tercer pulso de reloj.

5 Después del cuarto borde negativo del reloj

A la llegada del cuarto flanco negativo del reloj, FF-A cambia de nuevo y QA se convierte en 1 de 0.

Este cambio negativo en QA actúa como pulso de reloj para FF-B. Por lo tanto, alterna para cambiar QB de 1 a 0.

QBQA = 00 después del cuarto pulso de reloj.

Mesa de la verdad

Tabla de verdad de contadores asincrónicos o de ondulación

Contadores síncronos

Si los pulsos de «reloj» se aplican a todos los flip-flops en un contador simultáneamente, entonces dicho contador se llama contador síncrono.

Contador progresivo síncrono de 2 bits

La JA y KA Las entradas de FF-A están vinculadas a la lógica 1. Por lo tanto, FF-A funcionará como un flip-flop de palanca. La JB y KB las entradas están conectadas a QA.

Diagrama lógico

Diagrama lógico del contador síncrono

Operación

SN Condición Operación
1 Deje inicialmente que ambos FF estén en el estado de reinicio QBQA = 00 inicialmente.
2 Después del 1er borde negativo del reloj

Tan pronto como se aplique el primer flanco negativo del reloj, FF-A cambiará y QA cambiará de 0 a 1.

Pero en el instante de la aplicación del borde de reloj negativo, QA , JB = KB = 0. Por tanto, FF-B no cambiará su estado. Entonces QB seguirá siendo 0.

QBQA = 01 después del primer pulso de reloj.

3 Después del segundo borde de reloj negativo

A la llegada del segundo flanco negativo del reloj, FF-A cambia de nuevo y QA cambia de 1 a 0.

Pero en este instante QA era 1. Entonces JB = KB= 1 y FF-B alternará. Por lo tanto QB cambia de 0 a 1.

QBQA = 10 después del segundo pulso de reloj.

4 Después del tercer borde negativo del reloj

Al aplicar el tercer flanco descendente del reloj, FF-A cambiará de 0 a 1 pero no hay cambio de estado para FF-B.

QBQA = 11 después del tercer pulso de reloj.

5 Después del cuarto borde negativo del reloj

Al aplicar el siguiente pulso de reloj, QA cambiará de 1 a 0 como QB también cambiará de 1 a 0.

QBQA = 00 después del cuarto pulso de reloj.

Clasificación de contadores

Dependiendo de la forma en que progrese el conteo, los contadores síncronos o asíncronos se clasifican de la siguiente manera:

  • Contadores
  • Contadores regresivos
  • Contadores ascendentes / descendentes

Contador ARRIBA / ABAJO

El contador progresivo y el contador regresivo se combinan para obtener un contador ARRIBA / ABAJO. También se proporciona una entrada de control de modo (M) para seleccionar el modo ascendente o descendente. Es necesario diseñar y utilizar un circuito combinatorio entre cada par de flip-flop para lograr la operación arriba / abajo.

  • Tipo de contadores progresivos / regresivos
  • Contadores de ondulación ARRIBA / ABAJO
  • Contador síncrono ARRIBA / ABAJO

Contadores de ondulación ARRIBA / ABAJO

En el contador de ondulación ARRIBA / ABAJO, todos los FF funcionan en el modo de alternancia. Por lo tanto, se deben usar chanclas T o chanclas JK. El flip-flop LSB recibe el reloj directamente. Pero el reloj para cada otro FF se obtiene a partir de la salida (Q = Q bar) del FF anterior.

  • Modo de conteo ARRIBA (M = 0) – La salida Q del FF precedente se conecta al reloj de la siguiente etapa si se quiere lograr el conteo progresivo. Para este modo, la entrada de selección de modo M está en 0 lógico (M = 0).

  • Modo de conteo ABAJO (M = 1) – Si M = 1, entonces la salida de la barra Q del FF anterior se conecta al FF siguiente. Esto operará el contador en el modo de conteo.

Ejemplo

Contador de ondulación ascendente / descendente binario de 3 bits.

  • 3 bits, por lo que se requieren tres FF.

  • ARRIBA / ABAJO – Por lo tanto, una entrada de control de modo es esencial.

  • Para un contador de rizado ascendente, la salida Q del FF anterior se conecta a la entrada de reloj del siguiente.

  • Para un contador de rizado ascendente, la salida Q del FF anterior se conecta a la entrada de reloj del siguiente.

  • Para un contador descendente de ondulación, la salida de la barra Q del FF anterior se conecta a la entrada de reloj del siguiente.

  • Deje que la selección de la salida de barra Q y Q del FF precedente sea controlada por la entrada de control de modo M tal que, Si M = 0, el conteo ascendente. Así que conecta Q a CLK. Si M = 1, contando ABAJO. Así que conecte la barra Q a CLK.

Diagrama de bloques

Diagrama de bloques de contadores ascendentes / descendentes

Mesa de la verdad

Tabla de verdad de contadores progresivos / regresivos

Operación

SN Condición Operación
1 Caso 1 – Con M = 0 (modo de conteo progresivo)

Si M = 0 y M bar = 1, entonces las puertas Y 1 y 3 de la fig. estará habilitado mientras que las puertas AND 2 y 4 estarán deshabilitadas.

Por lo tanto QA se conecta a la entrada de reloj de FF-B y QB se conecta a la entrada de reloj de FF-C.

Estas conexiones son las mismas que las del contador progresivo normal. Por lo tanto, con M = 0, el circuito funciona como un contador progresivo.

2 Caso 2: Con M = 1 (modo de conteo regresivo)

Si M = 1, entonces las puertas Y 2 y 4 de la fig. están habilitadas mientras que las puertas AND 1 y 3 están deshabilitadas.

Por lo tanto QA La barra se conecta a la entrada de reloj de FF-B y QB bar se conecta a la entrada de reloj de FF-C.

Estas conexiones producirán un contador regresivo. Por lo tanto, con M = 1, el circuito funciona como un contador regresivo.

Contador de módulo (contador MOD-N)

El contador de ondulación de 2 bits se denomina contador MOD-4 y el contador de ondulación de 3 bits se denomina contador MOD-8. Entonces, en general, un contador de rizado de n bits se denomina contador módulo-N. Donde, número MOD = 2norte.

Tipo de módulo

  • 2 bits hacia arriba o hacia abajo (MOD-4)
  • 3 bits hacia arriba o hacia abajo (MOD-8)
  • 4 bits hacia arriba o hacia abajo (MOD-16)

Aplicación de contadores

  • Contadores de frecuencia
  • Reloj digital
  • Medida de tiempo
  • Convertidor A a D
  • Circuitos divisores de frecuencia
  • Generador de ondas triangulares digitales.

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