Contadores
Páginas: 15 (3682 palabras)
Publicado: 10 de marzo de 2013
Arquitectura de Equipos y Sistemas Informáticos
Unidad 7
ANÁLISIS Y DISEÑO DE CONTADORES
7.- Contadores
7.1.- Definición.
Es un circuito secuencial compuesto fundamentalmente por biestables que posee una entrada de reloj y una salida de datos de n (Q) bits que corresponde a la cuenta de los impulsos de reloj de entrada. Se define módulo de un contador: al número de estados diferentes queatraviesa la salida (o impulsos que puede contar) hasta que vuelve al mismo estado. Ejemplo.- Contador de módulo 10 cuenta de 0 a 9.
7.2.-Clasificación
Se suelen hacer distintas clasificaciones: Según la secuencia de cuenta: Binario: cuenta en binario puro. BCD: realiza cuenta en BCD. Decimal: El número de salida activa corresponde al valor en decimal. Según la dirección de cuenta:Ascendentes (Up): La cuenta se incrementa con cada flanco de reloj. Descendentes (Down): La cuenta se decrementa con cada flanco de reloj. Ascendentes/descendentes (Up/Down): Pueden invertir la dirección ascendentemente o descendentemente. Aunque la clasificación más importante es: Según la forma de activación del reloj de los biestables: Asíncronos: Están formados por biestables conectados de formasecuencial, es decir, sin conmutar a la vez. Son sencillo de construir pero la frecuencia máxima de la señal de entrada está muy limitada y pueden aparecer transitorios con facilidad. Al estar conectados de forma secuencial las frecuencias de activación de biestables se van dividiendo por la mitad al pasar de uno a otro. Así en el último biestable tendremos:
Unidad 7- Análisis y diseño de contadores82
fQn =
fclk 2n
Arquitectura de Equipos y Sistemas Informáticos
La lentitud es uno de los principales inconvenientes, ya que conmutan en serie y acumulan tiempos de propagación, es decir, la frecuencia máxima de la señal de reloj que puede utilizar, está limitada por el tiempo de propagación de los biestables y del número de estos. Luego para n biestables tendremos: 1 fmáx = n ⋅ TpSiendo n= número de biestables y Tp= tiempo de propagación de cada biestable. Síncronos: Están formados por biestables que sí conmutan simultáneamente (la señal de reloj es común a todos los biestables y las transiciones se producen a la vez). Poseen mayor frecuencia de trabajo y presentan un mejor comportamiento frente a los transitorios que los asíncronos. A cambio presentan más complejidad ensu estructura interna.
Nota: Los términos asíncronos y síncronos no tienen la misma similitud que los biestables asíncronos y síncronos. Los biestables que se usan en los contadores son todos síncronos, tanto en los asíncronos como los síncronos. 7.3.- CONTADORES ASÍNCRONOS Estudio del contador asíncrono ascendente (Up) binario natural implementado con 4 biestables J-K (TTL 7476). El montaje esel siguiente:
Q0 “1” Q1 Q2 Q3
Entrada de impulsos
J
PR
Q
J
PR
Q
J
PR
Q
J
PR
Q
K
CLR
Q
K
CLR
Q
K
CLR
Q
K
CLR
Q
S
R1=10KΩ
+VCC “1”
Figura 7.1.- Contador ascendente binario formado por biestables J-K 7476.
Unidad 7- Análisis y diseño de contadores
83
Arquitectura de Equipos y Sistemas Informáticos
Lasentradas se conectan como si fueran biestables T=J=K=1, de este modo la salida Q, basculará cambiando el estado. Las entradas asíncronas CLEAR y PRESET (activas a nivel bajo) =1 deben de estar a 1 para que el biestable funcione de manera síncrona. Cada salida del biestable anterior ataca a la entrada del reloj del biestable siguiente.
CLK Q0 Q1 Q2 Q3
t t t t t
Figura 7.2.- Cronograma delcontador asíncrono ascendente J-K en binario natural.
La resistencia R1 evita un cortocircuito al activar el pulsador S. Cuando se activa el pulsador la entrada de CLEAR pasa a valer “0” y la corriente que circula por la resistencia debe de ser la corriente característica del biestable (0,5 mA), luego
R=
Vcc 5 = = 10KΩ I 0,5
Esto equivale al reset manual. Algunos circuitos digitales...
Unidad 7
ANÁLISIS Y DISEÑO DE CONTADORES
7.- Contadores
7.1.- Definición.
Es un circuito secuencial compuesto fundamentalmente por biestables que posee una entrada de reloj y una salida de datos de n (Q) bits que corresponde a la cuenta de los impulsos de reloj de entrada. Se define módulo de un contador: al número de estados diferentes queatraviesa la salida (o impulsos que puede contar) hasta que vuelve al mismo estado. Ejemplo.- Contador de módulo 10 cuenta de 0 a 9.
7.2.-Clasificación
Se suelen hacer distintas clasificaciones: Según la secuencia de cuenta: Binario: cuenta en binario puro. BCD: realiza cuenta en BCD. Decimal: El número de salida activa corresponde al valor en decimal. Según la dirección de cuenta:Ascendentes (Up): La cuenta se incrementa con cada flanco de reloj. Descendentes (Down): La cuenta se decrementa con cada flanco de reloj. Ascendentes/descendentes (Up/Down): Pueden invertir la dirección ascendentemente o descendentemente. Aunque la clasificación más importante es: Según la forma de activación del reloj de los biestables: Asíncronos: Están formados por biestables conectados de formasecuencial, es decir, sin conmutar a la vez. Son sencillo de construir pero la frecuencia máxima de la señal de entrada está muy limitada y pueden aparecer transitorios con facilidad. Al estar conectados de forma secuencial las frecuencias de activación de biestables se van dividiendo por la mitad al pasar de uno a otro. Así en el último biestable tendremos:
Unidad 7- Análisis y diseño de contadores82
fQn =
fclk 2n
Arquitectura de Equipos y Sistemas Informáticos
La lentitud es uno de los principales inconvenientes, ya que conmutan en serie y acumulan tiempos de propagación, es decir, la frecuencia máxima de la señal de reloj que puede utilizar, está limitada por el tiempo de propagación de los biestables y del número de estos. Luego para n biestables tendremos: 1 fmáx = n ⋅ TpSiendo n= número de biestables y Tp= tiempo de propagación de cada biestable. Síncronos: Están formados por biestables que sí conmutan simultáneamente (la señal de reloj es común a todos los biestables y las transiciones se producen a la vez). Poseen mayor frecuencia de trabajo y presentan un mejor comportamiento frente a los transitorios que los asíncronos. A cambio presentan más complejidad ensu estructura interna.
Nota: Los términos asíncronos y síncronos no tienen la misma similitud que los biestables asíncronos y síncronos. Los biestables que se usan en los contadores son todos síncronos, tanto en los asíncronos como los síncronos. 7.3.- CONTADORES ASÍNCRONOS Estudio del contador asíncrono ascendente (Up) binario natural implementado con 4 biestables J-K (TTL 7476). El montaje esel siguiente:
Q0 “1” Q1 Q2 Q3
Entrada de impulsos
J
PR
Q
J
PR
Q
J
PR
Q
J
PR
Q
K
CLR
Q
K
CLR
Q
K
CLR
Q
K
CLR
Q
S
R1=10KΩ
+VCC “1”
Figura 7.1.- Contador ascendente binario formado por biestables J-K 7476.
Unidad 7- Análisis y diseño de contadores
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Arquitectura de Equipos y Sistemas Informáticos
Lasentradas se conectan como si fueran biestables T=J=K=1, de este modo la salida Q, basculará cambiando el estado. Las entradas asíncronas CLEAR y PRESET (activas a nivel bajo) =1 deben de estar a 1 para que el biestable funcione de manera síncrona. Cada salida del biestable anterior ataca a la entrada del reloj del biestable siguiente.
CLK Q0 Q1 Q2 Q3
t t t t t
Figura 7.2.- Cronograma delcontador asíncrono ascendente J-K en binario natural.
La resistencia R1 evita un cortocircuito al activar el pulsador S. Cuando se activa el pulsador la entrada de CLEAR pasa a valer “0” y la corriente que circula por la resistencia debe de ser la corriente característica del biestable (0,5 mA), luego
R=
Vcc 5 = = 10KΩ I 0,5
Esto equivale al reset manual. Algunos circuitos digitales...
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