contador e sua aplicação em eletrônica digital

Contador é um dispositivo muito importante para a eletrônica. É usado em muitos circuitos eletrônicos. Um contador digital basicamente conta pulsos de relógio aplicados ao seu pino de relógio. Podemos usá-lo com display para ver visualmente a contagem de pulso digital. Contador Digital com sensor é usado para, por exemplo, contar quantas vezes o sensor acionado. Nós podemos usar o sensor da contagem da batida do coração para monitorar pulsos do coração usando a indicação contrária digital. Este é um exemplo; existem muitas aplicações de contador digital. Agora existem dois tipos de contador.

1. contador Assíncrono (Ripple counter)
2. contador Síncrono

Assíncrona contador ou Ripple counter

Um contador de contagem. Neste contador, os pulsos de clock externos são aplicados a apenas um flip-flop e outro flip-flop obtém relógios da saída ‘~Q’ do anterior. No qual os relógios externos flip-flop são aplicados, a saída ‘ Q ‘ desse flip-flop é LSB (bit menos significativo). Se você não sabe o que é LSB, leia este post. Existem dois tipos de contador assíncrono.

contador assíncrono

agora vamos ver um design de contador assíncrono de 4 bits.

a figura acima é um contador assíncrono de 4 bits. Pode contar de 0 a 15, Então o número possível de saída é 16. Então, seu modo é 16 ou seja 24, onde 4 é o número de flip-flops. No 16º relógio, Este contador será redefinido para sua posição inicial. Consiste em quatro flip-flop do tipo D. A entrada ‘ D ‘ de cada flip-flop é conectada ao Q invertido (~Q) e ao pino do relógio do próximo flip-flop. Como você pode ver, o pulso de clock externo é dado ao primeiro flip-flop, mas os pulsos de clock para outros flip-flops são a saída ‘~Q’ do anterior. A saída’ Q ‘ É saída do contador.

na condição inicial, quando nenhum relógio externo é aplicado, a saída ‘~ Q ‘de todos os flip-flops será alta, conectada à entrada’ D’. Quando um pulso de clock externo é aplicado, o primeiro flip-flop armazenará aquele ‘ 1 ‘que estava presente em ‘~Q’. Agora, a saída ‘ Q ‘do primeiro flip-flop será alta e’ ~ Q ‘ Será baixa.

no segundo relógio, o primeiro flip-flop será redefinido e a saída ‘Q’ do primeiro flip-flop será baixa e ‘~Q’ Será alta. Agora, a entrada de clock do segundo flip-flop obteve uma transição de clock baixa a alta, uma vez que está conectada a ‘~Q’ do primeiro flip-flop. O segundo flip-flop repetirá todo o processo a cada vez que a saída ‘~ Q ‘ de muda seu estado de baixo para alto. Este processo será aplicado a todos os flip-flop que estão conectados no circuito. Desta forma, este circuito conta.

vamos ver a forma de onda do contador assíncrono de 4 bits.

se você vir a forma de onda com cuidado, notará que os pulsos de clock externos estão sendo divididos em cada saída. No primeiro relógio de saída é dividir por 2, no segundo relógio de saída é dividir 4 e assim por diante. Assim o contador pode ser usado como o divisor de frequência digital.

FN = FCLK/2N

Onde:

FN = Freqüência na QN

N = Número de flip-flop

podemos escrever a tabela de verdade através da criação de uma janela de um relógio externo e verificando as saídas na forma de onda. Por exemplo, veja a figura abaixo.

no primeiro relógio, a saída’ Q0 ‘ é ‘1’, a saída’ Q1 ‘é’ 0′, a saída’ Q2 ‘é’ 0 ‘e a saída’ Q3 ‘é’0’. Agora vamos verificar as saídas no segundo pulso de clock.

no segundo relógio, a saída ‘Q0’ é ‘0’, a saída ‘Q1’ é ‘1’, a saída ‘Q2’ é ‘0’ e a saída ‘Q3’é ‘ 0’. Agora vamos escrever a tabela da verdade olhando as saídas para cada pulso de relógio.

Relógio	Q3	Q2	Q1	Q0	Decimal equivalente binário de saída
0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	1
2	0	0	1	0	2
3	0	0	1	1	2
4	0	1	0	0	4
5	0	1	0	1	5
6	0	1	1	0	6
7	0	1	1	1	7
8	1	0	0	0	8
9	1	0	0	1	9
10	1	0	1	0	10
11	1	0	1	1	11
12	1	1	0	0	12
13	1	1	0	1	13
14	1	1	1	0	14
15	1	1	1	1	15
16(0)	0	0	0	0	0

Como você pode ver, esse contador é a contagem de 0 a 15, então este é um contador e a tabela acima é a tabela de verdade de 4 bits contador.

contador assíncrono para baixo

um contador para baixo faz a contagem regressiva e, como já sabemos, os pulsos de clock externos são dados a apenas um flip-flop no contador assíncrono. Neste contador, obtemos saídas da saída ‘~ Q’.

como você pode ver que temos apenas mudar as posições de saída para torná-lo para baixo contador. Considerando que todo o circuito restante é semelhante ao contador ascendente. Agora vamos ver sua forma de onda de saída.

podemos encontrar a tabela da verdade usando o método anterior;costumávamos encontrar a tabela da verdade no balcão.

Relógio	Q3	Q2	Q1	Q0	Decimal equivalente binário de saída
0	1	1	1	1	15
1	1	1	1	0	14
2	1	1	0	1	13
3	1	1	0	0	12
4	1	0	1	1	11
5	1	0	1	0	10
6	1	0	0	1	9
7	1	0	0	0	8
8	0	1	1	1	7
9	0	1	1	0	6
10	0	1	0	1	5
11	0	1	0	0	4
12	0	0	1	1	3
13	0	0	1	0	2
14	0	0	0	1	1
15	0	0	0	0	0
16(0)	1	1	1	1	15

contador Síncrono

síncrona contador de pulsos de clock externo é dado a todos os flip-flops. Mas usamos lógica adicional neste contador. Existem dois tipos de contador síncrono, bem como contador assíncrono.

contador para cima síncrono

como sabemos que um contador para cima conta. Existem dois tipos de contador síncrono.

1. Synchronous Up counter com ripple carry

vamos ver o design de um contador síncrono de 4 bits com ripple carry.

Diagrama de Tempo (forma de onda de tempo) e tabela de verdade é o mesmo contador assíncrono. Como você pode ver que ele tem e portão em cada flip flop, exceto o primeiro que é LSB flip flop. Cada e portão tem duas entradas. Saída de cada e portão São saída AND’ed de todos os flip-flops anteriores e é entrada do próximo flip-flop. Para dar a saída AND’ed de todos os flip-flops anteriores para next e gate, a saída de previous e gate é dada para next The next e gate. Este tipo de contador é chamado de “ripple carry counter”.

agora vamos entender o funcionamento deste contador. Você pode ver que todo o JK flip-flop está configurado como t flip flop. A entrada do primeiro t flip flop é fixa, que é alta (1) e a saída é dada à próxima entrada flip flop e first and gate. A saída do segundo flip flop é dada ao primeiro e o portão e a saída do primeiro e portão são dados à próxima entrada flip flop. Em seguida, essa sequência é repetida para todos os próximos flip-flops.

à medida que damos pulsos de clock a este circuito, o primeiro flip flop alternará e sua saída se tornará alta. Agora, a entrada da segunda entrada é alta e, à medida que o próximo pulso de clock é dado, o segundo flip flop alternará e se tornará alto. O primeiro flip flop também alternará no segundo relógio e ficará baixo. No terceiro relógio, o primeiro flip flop alternará e se tornará alto, mas como a entrada do segundo flip flop foi baixa, ele não alternará e permanecerá alto. Agora o primeiro e o portão estão agora ativos e sua saída será alta, que é a entrada do terceiro flip flop. No quarto pulso de clock é dado, o primeiro e o segundo flip-flops serão baixos e o terceiro flip flop alternará e se tornará alto. Este processo será repetido para todos os flip-flops.

2. Synchronous up counter sem ripple carry counter

vamos ver o design de um 5 bit synchronous up counter sem ripple carry.

neste contador, a entrada e o portão estão aumentando à medida que o flip-flop aumenta. Porque nós não dando a saída de anterior e para o próximo e portão em vez disso, estamos dando diretamente todos os flip flops anteriores saída para e portão. Assim, à medida que o número de flip flop aumenta, o número de entrada e portão também aumenta. Este tipo de flip flop é chamado de “sem ripple carry counter”. O trabalho deste contador é o mesmo explicado anteriormente.

contador síncrono para baixo

sabemos que para converter um contador para cima em contador para baixo, basta alterar a posição de saída em flip-flops. Então, vamos ver o circuito para ambos os tipos de contador síncrono.

1. Synchronous para baixo o contador com ondinha leva

vamos ver o circuito lógico para o contador síncrono para baixo com ondinha leva.

assim, como você pode ver que nós mudamos a saída da saída de ‘Q’ à saída de ‘~Q’ para conseguir para baixo o contador.

2. Síncrono para baixo contador sem ondulação carry

vamos ver o circuito lógico para síncrono para baixo contador sem ondulação carry.

Então, como você pode ver também, neste contador que nós mudamos a saída de ‘Q’ saída ‘~Q’ de saída para conseguir contador decrescente.

tipo especial de contador

existem algum tipo especial de contador disponível e eles são “contador de anel “e”contador Johnson”. Vamos vê-los um por um.

contador do anel

este é um tipo especial de contador síncrono. É um contador do tipo shift, por isso também é chamado de contador de turnos. Neste contador, os dados mudam da direita para a esquerda ou da esquerda para a direita. Vamos ver o circuito lógico do contador de anéis.

Como você pode ver que a saída do último flip-flop, é a entrada para o primeiro flip-flop, a saída do primeiro flip-flop é a entrada para o segundo flip-flop e assim por diante. Portanto, os dados mudarão da esquerda para a direita. Neste contador, o flip-flop mais à direita ou à esquerda é inicialmente definido como ‘1’ e todos os outros flip-flop são apagados. A cada pulso de relógio, este ‘ 1 ‘ será deslocado. Agora vamos ver a tabela da verdade do contador de anéis.

a etapa de contagem do contador do anel será 20, 21, 22….2N-1. onde N é o número de flip flop.

FOUT = fclk/N

contador Johnson

este também é um contador síncrono de tipo especial. Tivemos que predefinir um flip-flop no ring counter, mas no Johnson counter o feedback recebe a saída “~Q” do último flip-flop. Temos que limpar todos os chinelos.

Como você pode ver, “~Q” de saída do último flip-flop, é a entrada para o primeiro flip-flop, a saída do primeiro flip-flop é a entrada para o segundo flip-flop e assim por diante. Portanto, os dados mudarão da esquerda para a direita. Neste contador, não precisamos definir inicialmente o flip flop LSB ou MSB para ‘1’, Basta limpar todos os flip-flops. No primeiro pulso de clock ‘ 1 ‘que está em” ~ Q3 ” será deslocado e será armazenado em Q0 até que “~Q3” não seja ‘0’. Agora vamos ver a tabela da verdade de Johnson counter.

Clock	~K3	K3	K2	K1	К0
1	1	0	0	0	0
2	1	0	0	0	1
3	1	0	0	1	1
4	1	0	1	1	1
5	0	1	1	1	1
6	0	1	1	1	0
7	0	1	1	0	0
8	0	1	0	0	0
9	1	0	0	0	0

Aplicações de contador

• Contagem de qualquer pulso digital
• divisão de Freqüência
• Digital relógios
• Analógico para conversor digital (ADC)

alguns chips de contador (contador IC)

1. 74hc161: é um contador BCD síncrono de 4 bits (Decimal codificado binário) com redefinição assíncrona. É fabricado pela Texas Instruments (TI).
2. 74HC163: – é um contador binário síncrono de 4 bits com redefinição assíncrona e carga síncrona. É fabricado pela Texas Instruments (TI).
3. 74HC191:- é um binário síncrono de 4 bits para cima/para baixo contador com reset assíncrono e carga síncrona. É fabricado pela NXP.
4. 74HC160:- É um contador síncrono pré-configurável de 4 bits BCD com redefinição assíncrona. É fabricado pela NXP.
5. CD4017B: – é um contador de década síncrona de 4 estágios com saídas decodificadas (0-9). Para mais informações clique aqui.