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Contador asíncrono como contador de décadas

Contadores

Un Contador asincrono puede tener 2norte-1 posibles estados de conteo por ej. MOD-16 para un contador de 4 bits, (0-15), lo que lo hace ideal para usar en aplicaciones de división de frecuencia. Pero también es posible utilizar la configuración básica de contador asíncrono para construir contadores especiales con estados de conteo inferiores a su número de salida máximo. Por ejemplo, modulo o contadores MOD.

Esto se logra forzando el contador para reiniciarse pone a cero en un valor predeterminado que produce un tipo de contador asíncrono que tiene secuencias truncadas. Luego, un contador de n bits que cuenta hasta su módulo máximo (2norte ) se llama un contador de secuencia completa y un contador de n bits cuyo módulo es menor que el máximo posible se denomina contador truncado.

¿Pero por qué querríamos crear un asíncrono?Contador truncado que no es un MOD-4, MOD-8 o algún otro módulo que sea igual a la potencia de dos. La respuesta es que podemos usar la lógica combinatoria para aprovechar las entradas asíncronas en el flip-flop.

Si tomamos el contador asíncrono módulo 16 ymodificada con compuertas lógicas adicionales, se puede hacer para proporcionar una salida de contador de una década (división por 10) para uso en el conteo decimal estándar y circuitos aritméticos.

Tales contadores se conocen generalmente como Contadores de décadas. Un contador de décadas requiere restablecer a cerocuando la cuenta de salida alcanza el valor decimal de 10, es decir. cuando DCBA = 1010 y para hacer esto necesitamos devolver esta condición a la entrada de reinicio. Un contador con una secuencia de conteo desde binario "0000" (BCD = "0") hasta "1001" (BCD = "9") generalmente se conoce como un contador BCD de código decimal codificado en binario porque su secuencia de diez estados es que de un código BCD pero los contadores de décadas binarias son más comunes.

Contador asíncrono de la década

contador asíncrono de la década

Este tipo de contador asíncrono cuenta hacia arriba.en cada borde posterior de la señal del reloj de entrada desde 0000 hasta que alcanza una salida 1001 (decimal 9). Ambas salidas QA y QD ahora son iguales a la lógica "1". En la aplicación del siguiente pulso de reloj, la salida de la compuerta NAND 74LS10 cambia de estado desde lógica "1" a nivel lógico "0".

Como la salida de la compuerta NAND está conectada aLas entradas BORRAR (CLR) de todos los Flip-flops JK 74LS73, esta señal hace que todas las salidas Q se restablezcan a 0000 binario en el conteo de 10. Como las salidas QA y QD ahora son iguales a la lógica "0" a medida que se acaban de restablecer los flip-flop, la salida de la compuerta NAND vuelve a un nivel lógico "1" y el contador se reinicia nuevamente desde 0000. Ahora tenemos una década o Modulo-10 up-counter.

Tabla de la verdad del contador de décadas

Cuenta de Reloj Patrón de bits de salida Valor decimal
QD Control de calidad QB QA
1 0 0 0 0 0
2 0 0 0 1 1
3 0 0 1 0 2
4 0 0 1 1 3
5 0 1 0 0 4
6 0 1 0 1 5
7 0 1 1 0 6
8 0 1 1 1 7
9 1 0 0 0 8
10 1 0 0 1 9
11 Contador restablece sus salidas de nuevo a cero

Diagrama de temporización de contador de década

contador de tiempo asíncrono

Usando la misma idea de truncar contador.En las secuencias de salida, el circuito anterior podría adaptarse fácilmente a otros ciclos de conteo simplemente cambiando las conexiones a las entradas de la puerta NAND o usando otras combinaciones de puertas lógicas.

Así, por ejemplo, una escala de doce (módulo-12) puedese puede hacer fácilmente tomando las entradas a la compuerta NAND desde las salidas en "QC" y "QD", observando que el equivalente binario de 12 es 1100 y que la salida "QA" es el bit menos significativo (LSB).

Dado que el módulo máximo que se puede implementar con n flip-flops es 2norte, esto significa que cuando diseñe contadores asíncronos truncados, debe determinar la potencia más baja de dos que sea mayor o igual a su módulo deseado.

Digamos que queremos contar de 0 a 39, o mod-40y repetir. Entonces, el número más alto de flip-flops requerido sería seis, n = 6 dando un MOD máximo de 64, ya que cinco flip-flops no serían suficientes, ya que esto solo nos da un MOD-32.

Ahora supongamos que quisiéramos crear un contador de "división por 128" para la división de frecuencia que necesitaríamos en cascada siete flip-flops desde 128 = 27. Usando flip-flops duales como el 74LS74 todavía necesitaríamos cuatro circuitos integrados para completar el circuito.

contador asíncrono

Un método alternativo fácil sería usar dosTTL 7493 como contador / divisor de rizado de 4 bits. Como 128 = 16 x 8, un 7493 podría configurarse como un contador de "división por 16" y el otro como un contador de "división por 8". Los dos IC se conectarán en cascada para formar un divisor de frecuencia "dividir por 128" como se muestra.

Por supuesto los contadores asíncronos de IC estándar sondisponible como el contador / divisor de ondulación programable TTL 74LS90 que se puede configurar como una división por 2, una división por 5 o cualquier combinación de ambas. El 74LS390 es un IC de controlador de dos décadas muy flexible con un gran número de combinaciones de "dividir por" disponibles que varían de dividir por 2, 4, 5, 10, 20, 25, 50 y 100.

Divisores de frecuencia

Esta capacidad del contador de rizo para truncar.las secuencias para producir una salida "dividir por n" significa que los contadores y especialmente los contadores de ondulación, se pueden usar como divisores de frecuencia para reducir la frecuencia de reloj alta a un valor más utilizable para su uso en relojes digitales y aplicaciones de temporización. Por ejemplo, supongamos que necesitamos una señal de sincronización precisa de 1Hz para operar un reloj digital.

Podríamos producir fácilmente una onda cuadrada de 1Hz.la señal utiliza un chip de temporizador 555 estándar configurado como un Multivibrador Astable, pero la hoja de datos del fabricante nos dice que el temporizador 555 tiene un error típico de tiempo de 1 a 2% según el fabricante y a bajas frecuencias de 1 Hz, este error de tiempo de 2% no es bueno.

Sin embargo, la hoja de datos también nos dice que lala frecuencia máxima de funcionamiento del temporizador 555 es de aproximadamente 300 kHz y un error del 2% a esta frecuencia alta, mientras que aún es grande a un máximo de aproximadamente 6 kHz, sería aceptable. Por lo tanto, al elegir una frecuencia de tiempo mayor de, por ejemplo, 262.144 kHz y un contador de ondulación de 18 bits (Módulo-18), podemos hacer fácilmente una señal de tiempo de precisión de 1Hz como se muestra a continuación.

Señal de temporización de 1Hz de un contador de rizado asíncrono de 18 bits

contador de tiempo asíncrono

Este es, por supuesto, un ejemplo muy simplista decómo producir frecuencias de temporización precisas, pero al usar osciladores de cristal de alta frecuencia y divisores de frecuencia multibit, los generadores de frecuencia de precisión pueden producirse para una amplia gama de aplicaciones que van desde relojes o relojes hasta eventos de eventos e incluso piano / sintetizador electrónico o música. aplicaciones

Lamentablemente una de las principales desventajas concontadores asíncronos es que hay un pequeño retraso entre la llegada del pulso de reloj a su entrada y su presencia en la salida debido a los circuitos internos de la puerta.

En circuitos asíncronos este retardo se denomina Retardo de propagación dando al contador de rizado asíncrono el apodo de "contador de propagación" y, en algunos casos de alta frecuencia, este retardo puede producir conteos de salidas falsas.

En los circuitos de contador de ondulación de bits grandes, si elEl retardo de las etapas separadas se suma para dar un retardo sumado al final de la cadena de contador. La diferencia en el tiempo entre la señal de entrada y la señal de salida contada puede ser muy grande. Es por esto que la Contador asíncrono por lo general no se utiliza en circuitos de conteo de alta frecuencia en los que están involucrados grandes números de bits.

Además, las salidas del contador no tienen unarelación de tiempo fijo entre sí y no se producen en el mismo instante en el tiempo debido a su secuencia de reloj. En otras palabras, las frecuencias de salida están disponibles una por una, una especie de efecto dominó. Luego, cuantos más flip-flops se agreguen a una cadena de contador asíncrono, más baja será la frecuencia de operación máxima para garantizar un conteo preciso. Para superar el problema del retardo de propagación se desarrollaron contadores síncronos.

A continuación, para resumir algunas de las ventajas de los contadores asíncronos:

  • Contadores asíncronos Se puede hacer fácilmente desde flip-flops Toggle o tipo D.
  • Se denominan "Contadores asíncronos" porque la entrada de reloj de los biestables no están controladas por la misma señal de reloj.
  • Cada salida en la cadena depende de un cambio en el estado de la salida anterior de los flip-flops.
  • Los contadores asíncronos a veces se denominan contadores de rizado porque los datos parecen "rizar" desde la salida de un flip-flop hasta la entrada del siguiente.
  • Se pueden implementar utilizando circuitos de contador "divide por n".
  • Los contadores truncados pueden producir cualquier cuenta de número de módulo.

Desventajas de los contadores asíncronos:

  • Es posible que se requiera un flip-flop de salida "de re-sincronización" adicional.
  • Para contar una secuencia truncada no es igual a 2norte, se requiere lógica de retroalimentación adicional.
  • Si se cuenta un gran número de bits, el retardo de propagación por etapas sucesivas puede volverse indeseablemente grande.
  • Este retraso les da el apodo de "Contadores de propagación".
  • Los errores de conteo ocurren en altas frecuencias de reloj.
  • Los contadores síncronos son más rápidos y más confiables, ya que utilizan la misma señal de reloj para todos los flip-flops.

En el siguiente tutorial sobre > Contadores, miraremos el contador síncrono y veremosLa característica principal de un contador síncrono es que la entrada de reloj de cada flip-flop en la cadena está conectada a todos los flip-flops para que se cronometren simultáneamente.

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