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Eletrnica Digital
Prof. Arthur Braga
Tpicos Contadores Assncronos X Sncronos
Contadores Assncronos
Contadores de mdulo < 2N
Contador Assncrono de Dcada
Atraso de propagao: contador assncrono
Contador assncrono decrescente
Contagem assncrona crescente / decrescente
Contadores Sncronos
Contadores sncronos de mdulo < 2N
Contadores sncronos decrescentes
Contadores sncronos crescentes/decrescentes
Contadores sncronos com carga paralela
Circuitos Integrados de contadores assncronos
Analisando Contadores Sncronos
Projeto de Contadores Sncronos
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Contador Assncrono DecrescenteAntes de analisar o circuito de um contador decrescente, vamos analisar a
seqncia de contagem decrescente para um contador decrescente de trsbits:
CBA
1 1 1
1 1 0
1 0 1
1 0 0
0 1 1
0 1 0
0 0 1
0 0 0
Qual concluso
podemos tirar ?
Como selecionar entre contador crescente ou decrescente ?
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Contadores Sncronos (paralelos)
Os problemas encontrados com os contadores assncronos so provocados
pelo acmulo dos atrasos de propagao dos FFs. Essa limitao pode ser
superada pelo com o uso de contadores sncronos ou paralelos, nos quaisos FFs so disparados simulataneamente (em paralelo) pelos pulsos de clock
de entrada.
Visto que os pulsos de clock de entrada so aplicados em todos os FFs,
algum recurso tem que ser usado para controlar o momento em que um oumais FFs deve(m) comutar, e o momento em que um ou mais FFs deve(m)permancer inalterado(s) quando ocorrer a borda ativa de clock.
QUESTO:
Como fazer isso ???
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Contadores Sncronos (paralelos)Contador AssContador Assncrono de 4 bits (mncrono de 4 bits (mdulo 16)dulo 16)
Contador SContador Sncrono de 4 bits (mncrono de 4 bits (mdulo 16)dulo 16)
Contadores Sncronos (paralelos)
Contador AssContador Assncrono de 4 bits (mncrono de 4 bits (mdulo 16)dulo 16)
Contador SContador Sncrono de 4 bits (mncrono de 4 bits (mdulo 16)dulo 16)
atraso
mx
tNf
=1
ANDatrasoFFatraso
mx
ttf
__
1
+
=
, sendoNo nmero de FFs.
H contadores sncronos de
mdulo < 2N ?
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Contadores sncronos de mdulo < 2NUtiliza-se as entradas assncronas CLEAR para gerar contadores sncronos de
mdulo < 2N. De forma semelhante aos contadores assncronos, observa-se
spikes ou glitches nas formas de onda da sada de alguns FFs.
ContadorSncrono demdulo 6
Contadores sncronos de mdulo < 2N
Abaixo mostra-se exemplos de diagramas de transio de estados para um
contador sncrono de mdulo 2N, e a mudana que ocorre no diagrama de
transio de estados quando se passa para um contador de mdulo < 2N.
contador sncrono de mdulo 2N contador sncrono de mdulo < 2N
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Contadores sncronos decrescentesNo estudo dos contadores asscontadores assncronosncronos, observamos que em um contadorcontadorcrescentecrescente usamos a sada de um FF de ordem mais baixa para controlar acomutao de um FF de ordem imediatamente superior, j em umcontador decrescentecontador decrescente usamos a sada invertida de um FF de ordem maisbaixa para controlar a comutao de um FF de ordem imediatamentesuperior.
Nos Contadores SContadores Sncronosncronos, h um raciocnio semelhante: no contadorcontadorcrescentecrescente usa-se a sada de um FF de ordem mais baixa para controlar acomutao de FFs de ordem superior, no contador decrescentecontador decrescente usa-se as
sadas invertidas de cada FF para controlar a comutao dos FFs deordem superior.
Contadores sncronos decrescentesEXEMPLOEXEMPLO
Contador Crescente
Contador Decrescente
E para
selecionar
o sentido
da
contagem
?
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Contadores sncronos crescentes/decrescentes
Contadores sncronos com carga paralelaMuitos contadores sncronos (paralelos) disponveis na forma de CIs so
projetados para serem contadores com carga paralela (presettable): podemser inicializados com qualquer contagem inicial desejada de forma assncrona
(independente do sinal de clock) ou sincrona (na transio ativa do sinal do
clock).
1 0 1
0 1 0
0 1 0
1 0 1
1 0 1
0
1CARGA ASSCARGA ASSNCRONANCRONA
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Contadores sncronos com carga paralela
Muitos CIs de contadores paralelos usam carga sncrona, em que o contador carregado na transio ativa do mesmo sinal de clock usado para acontagem. O nvel lgico aplicado na entrada determina se a transio
ativa do clock carregar o contador ou se ser contada como uma operao
normal de contagem.
CARGA SCARGA SNCRONANCRONA
PL
Exemplos de CIs contadores que usam carga sncrona incluem os 74ALS160,
74ALS161, 74ALS162 e 74ALS163 da famlia TTl, e os equivalentes CMOS74HC160, 74HC161, 74HC162 e 74HC163.
Como operam esses Circuitos Integrados ?Como operam esses Circuitos Integrados ?
Circuitos Integrados de contadores assncronos
A sA s rie 74ASL160rie 74ASL160--163 / 74HC160163 / 74HC160--163163
Perceberam que este CI sPerceberam que este CI s faz contagem crescente ?faz contagem crescente ?
detecta estado terminal
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Circuitos Integrados de contadores assncronosA sA s rie 74ASL190rie 74ASL190--191 / 74HC190191 / 74HC190--191191
Circuitos Integrados de contadores assncronos
Muitas sadas de CIs contadores foram projetadas para facilitar a conexo de
mltiplos CIs para criar circuitos com uma extenso de contagem mais ampla.
CONTADOR DE MCONTADOR DE MLTIPLOS ESTLTIPLOS ESTGIOSGIOS
Como visualizar a saComo visualizar a sada dos contadores ?da dos contadores ?
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Analisando contadores sncronosContadores sncronos so casos particulares de circuitos sequenciaissncronos, podendo ser analisados atravs de ferramentas j vistas, epodendo ser projetados de modo personalizado para gerar uma sequncia de
contagem qualquer atravs do procedimento de projetoj visto.
Caso tenhamos disponvel o esquemtico do circuito de um contador sncrono
desconhecido que desejamos analisar compreender o funcionamento
temos as tabelas e os diagramas de transio de estados comoferramentas muito teis para realizar esta anlise.
Neste caso, o primeiro passo para gerar a tabela de transio de estados escrever a expresso lgica para a entrada de controle de cada FF apartir dessas expresses, possvel prever os comandos para cada FF eo prx imo estado resultante.
EXEMPLO ?EXEMPLO ?
Analisando contadores sncronosEXEMPLOEXEMPLO
CKJ
AKJ
CK
BAJ
AA
BB
C
C
==
==
=
=
EXPRESSES:EXPRESSES:
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Analisando contadores sncronosEXEMPLOEXEMPLO
CKJ
AKJ
CK
BAJ
AA
BB
C
C
==
==
=
=
100001111111
010000010011
110001110101
000000010001
001111101110
110110000010010111100100
100110000000
ABCKAJAKBJBKCJCABC
PRXIMO estadoEntradas de ControleEstado ATUAL
Observa-se que se trata de
um contador de mdulo 5.
Observa-se ainda que se
trata de um contador
autocorretor.
Analisando contadores sncronosEXEMPLOEXEMPLO
E para projetar um contador sE para projetar um contador s ncrono ?ncrono ?
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Projeto de Contador SncronoMuitas configuraes diferentes de contadores esto disponveis como CIs
assncronos, sncronos e combinaes assncrono/sncrono. A maioria deles
realiza a contagem segundo uma seqncia binria normal.
Entretanto, em muitas aplicaes pode-se precisar de um contador que gere
uma seqncia que no seja a normal.
Realizar o projeto do circu ito sequncial.
SOLUSOLUO ?O ?
EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Um motor de passo gira em passos discretos, geralmente 15o por passo, em
vez de girar em movimento contnuo. Os enrolamentos dentro do motor devem
ser energizados e desenergizados em uma seqncia especfica para produzir
movimentos em passos discretos.
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EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Deseja-se projetar um contador sncrono que gere sinais digitais a serem
utilizados para controlar a corrente em cada enrolamento do motor.
Projeto de Contador Sncrono
EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Deseja-se projetar um contador sncrono que gere sinais digitais a serem
utilizados para controlar a corrente em cada enrolamento do motor.
100X1X111
11X10X011
001XX0101
01X0X1001
011X0X110
00X01X010
110XX1100
10X1X0000
ABKAJAKBJBABD
PRXIMOEntradas de ControleEstado
ATUAL
Tabela de transiTabela de transio de estadoso de estados
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EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
Deseja-se projetar um contador sncrono que gere sinais digitais a serem
utilizados para controlar a corrente em cada enrolamento do motor.
Projeto de Contador Sncrono
EXEMPLO DE PROBLEMA:EXEMPLO DE PROBLEMA: Controle de um Motor de PassoControle de um Motor de Passo
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Bibliografia Bsica
Tocci, R. j., Widmer, N. S., Moss, G. L.;Sistemas Digitais - Princpios e Aplicaes -10 Ed, Editora Pearson, 2007.
Milos Ercegovac; Tomas Lang; Jaime H.Moreno; Introduo aos Sistemas Digitais,Editora Bookman, 2000.
Material da Disciplina
http://www.dee.ufc.br/~arthurp
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