Sistemas Digitales

Contadores
Introducción a los Sistemas Lógicos y Digitales 2009

Sergio Noriega – Introducción a los Sistemas Lógicos y Digitales - 2009

Contadores
Contador digital: Es todo circuito o dispositivo que genera una serie de combinaciones a sus salidas sincronizadas por una señal de reloj externa. Clasificaciones: Según el comportamiento con la señal de reloj: Contadores asincrónicos.Contadores sincrónicos. Según el formato de salida del conteo: Binario. BCD (Decimal Codificado en Binario) Arbitrario. Según sentido de conteo: Conteo ascendente ó progresivo. Conteo descendente ó regresivo.
Sergio Noriega – Introducción a los Sistemas Lógicos y Digitales - 2008

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CONTADORES ASINCRÓNICOS

CONTADOR ASINCRÓNICO: Formado en principio por Flip-Flops y lógica combinatoriaadicional. Se llaman así ya que la señal externa de reloj en general se conecta a la entrada de un solo Flip-flop y se propaga luego internamente. La ventaja es su sencillez. Su principal desventaja es su limitada velocidad de respuesta que depende fuertemente de la cantidad de bits que maneje. CONTADOR SINCRÓNICO: Formado en principio por Flip-Flops y lógica combinatoria adicional. Se llaman asíya que la señal externa de reloj en general se conecta a las entradas de reloj de todos los Flip-flop simultáneamente. La ventaja es su mayor velocidad de respuesta respecto al asincrónico. Su relativa desventaja es su mayor complejidad circuital y consumo de energía. En diseño lógico, salvo algunas excepciones, se utilizan los contadores sincrónicos ya que esto permite además de la velocidad unmejor control en la propagación de retardos a otros dispositivos.

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Contador asincrónico binario progresivo “1” T CLK RELOJ Conteo 0 clk 1 2 Q0 3 4 Q1 5 6 FFT Q /Q “1” T CLK FFT Q /Q “1” T CLK

CONTADORES ASINCRÓNICOS
FFT es disparado por flanco descendente

“1” Q FFT /Q

…

T FFT

Q /Q

… CLK
Q27

0

Desborde 1 t

Q3

Q0 Q1 Q2

0 0 0

1 0 0

0 1 0

1 1 0

0 0 1

1 0 1

0 0 1

1 1 1

0 0 0

1 0 0

t t t

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Contador asincrónico binario progresivo

CONTADORES ASINCRÓNICOS

Dado que la señal de reloj de cada FF se obtiene de la salida del FF anterior existe una cadenade retardos en las respuestas. El primer FF es que reacciona mas rápido al cambio del CLK y así sucesivamente por lo que el último FF es el que define la velocidad de respuesta del contador. A mayor número de bits, mayor retardo. Los peores casos son para los conteos en donde cambia el FF mas significativo (el último). Existen los denominados códigos inválidos que son valores en las salidas queestán todavía en transición. Por ejemplo en el pasaje de conteo de 3 a 4 y de 7 a 8, Q2 cambia y se generan las respuestas más lentas (3 retardos de FF).

Sergio Noriega – Introducción a los Sistemas Lógicos y Digitales - 2008

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Contador asincrónico binario progresivo

CONTADORES ASINCRÓNICOS

Velocidad de respuesta: Haciendo la suposición que todos los FFs tienen el mismo tiempode retardo tpd(CLK Q) podemos expresar la máxima frecuencia de operación como: Frec.clk (máx)=

1 N • tpd(CLK Q)

donde: N es el número de bits del contador Tiempo de skew (skew time): Está definido como la diferencia entre el tiempo de retardo mas lento y el mas rápido. Para este caso en un contador de N bits de Q0 a Q(n-1) tendremos que: tSKEW= tpd [CLK Q(n-1)] – tpd [(CLK Q(0)]

SergioNoriega – Introducción a los Sistemas Lógicos y Digitales - 2008

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CONTADORES ASINCRÓNICOS

Contador asincrónico de número binario arbitrario progresivo Los contadores binarios tienen desborde en 2n por lo que pueden contar sólo hasta 2n – 1. En el ejemplo tenemos N = 3 donde podemos contar de 0 a 7. CLK Q Q Q

2

1

0

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1...