Contador síncrono

O que é um contador?

Um contador é um dispositivo que pode contar qualquer evento específico com base em quantas vezes o (s) evento (s) específico (s) ocorreram. Em um sistema de lógica digital ou computadores, esse contador pode contar e armazenar o número de vezes que qualquer evento ou processo específico ocorreu, dependendo de um sinal de clock. O tipo mais comum de contador é o circuito lógico digital sequencial com uma única entrada de relógio e várias saídas. As saídas representam números decimais codificados em binários ou binários. Cada pulso de clock aumenta ou diminui o número.

Contador Síncrono

Síncrono geralmente se refere a algo que é coordenado com outros com base no tempo. Os sinais síncronos ocorrem na mesma taxa de clock e todos os relógios seguem o mesmo clock de referência.

No tutorial anterior do contador assíncrono, vimos que a saída desse contador está diretamente conectada à entrada do próximo contador subsequente e formando um sistema em cadeia, e devido a esse sistema em cadeia o atraso de propagação aparece durante o estágio de contagem e cria atrasos na contagem. No contador síncrono, a entrada de relógio em todos os flip-flops usa a mesma fonte e cria o mesmo sinal de relógio ao mesmo tempo. Portanto, um contador que está usando o mesmo sinal de clock da mesma fonte ao mesmo tempo é chamado de contador síncrono.

Contador Síncrono Ascendente

Na imagem acima, o design básico do contador síncrono é mostrado, que é o contador síncrono ascendente. Um contador síncrono de 4 bits para cima começa a contar de 0 (0000 em binário) e aumenta ou conta para cima até 15 (1111 em binário) e, em seguida, inicia um novo ciclo de contagem ao ser reiniciado. Sua frequência de operação é muito maior do que o contador assíncrono da mesma faixa. Além disso, não há atraso de propagação no contador síncrono apenas porque todos os flip-flops ou estágio do contador estão em uma fonte de relógio paralela e o relógio dispara todos os contadores ao mesmo tempo.

O relógio externo é fornecido diretamente para todos os flip-flops JK ao mesmo tempo de forma paralela. Se virmos o circuito, o primeiro flip-flop, FFA, que é o bit menos significativo neste contador síncrono de 4 bits, está conectado a uma entrada externa Logic 1 via pino J e K. Devido a esta conexão, a lógica HIGH através do sinal Logic 1, altera o estado do primeiro flip-flop em cada pulso de clock.

O próximo estágio, o segundo flip-flop FFB, pino de entrada de J e K é conectado na saída do primeiro flip-flop. Para o caso de FFC e FFD, duas portas AND separadas fornecem a lógica necessária entre elas. Essas portas AND criam lógica usando a entrada e a saída dos flip-flops do estágio anterior.

Podemos criar a mesma sequência de contagem usada no contador assíncrono criando uma situação em que cada flip-flops muda seu estado dependendo se todas as saídas de flip-flops anteriores são HIGH na lógica ou não. Mas, neste cenário, não haverá efeito cascata apenas porque todos os flip-flops têm clock ao mesmo tempo.

Contador Síncrono Inferior

Ligeiras mudanças na seção AND e usando a saída invertida do flip-flop JK, podemos criar o contador síncrono para baixo. Um contador síncrono decrescente de 4 bits começa a contar a partir de 15 (1111 em binário) e diminui ou diminui até 0 ou 0000 e, depois disso, iniciará um novo ciclo de contagem ao ser reiniciado. No contador síncrono para baixo, a entrada AND Gate é alterada. A primeira entrada FFA do flip-flop é a mesma que usamos no contador ascendente síncrono anterior. Em vez de alimentar diretamente a saída do primeiro flip-flop para o próximo flip-flop subsequente, estamos usando o pino de saída invertido que é usado para dar entrada J e K no próximo flip-flop FFB e também usado como pino de entrada no AND portão. Da mesma forma que no circuito anterior, duas portas AND estão fornecendo a lógica necessária para os próximos dois flip-flops FFC e FFD.

Diagrama de tempo de contador síncrono

Na imagem acima, a entrada do relógio nos flip-flops e o diagrama de tempo de saída são mostrados. Em cada pulso de clock, o contador síncrono conta sequencialmente. A saída de contagem em quatro pinos de saída é incremental de 0 a 15, no binário 0000 a 1111 para o contador Síncrono de 4 bits. Após o 15 ou 1111, o contador volta a 0 ou 0000 e conta novamente com um novo ciclo de contagem.

Para o contador síncrono descendente, onde a saída invertida é conectada à porta AND, ocorre a etapa de contagem exatamente oposta. O contador começa a contar de 15 ou 1111 a 0 ou 0000 e então é reiniciado para iniciar um novo ciclo de contagem e novamente a partir de 15 ou 0000.

Contador de década síncrono de 4 bits

Da mesma forma que o contador assíncrono, um contador Decade ou contador BCD que pode contar de 0 a pode ser criado por flip-flops em cascata. Da mesma forma que o contador assíncrono, ele também terá o recurso “dividir por n” com módulo ou número MOD. Precisamos aumentar a contagem de MOD do contador Síncrono (pode estar na configuração Up ou Down).

Aqui está o circuito do contador de Década Síncrona de 4 bits é mostrado-

O circuito acima é feito usando contador binário síncrono, que produz a sequência de contagem de 0 a 9. Lógicas adicionais são implementadas para a sequência de estado desejada e para converter este contador binário em contador de década (números de base 10, decimal). Quando a saída atingir a contagem 9 ou 1001, o contador será zerado para 0000 e novamente contará até 1001.

No circuito acima, as portas AND detectarão se a sequência de contagem chega a 9 ou 1001 e alteram o estado de um terceiro flip-flop da esquerda, FFC para alterar seu estado no próximo pulso de clock. O contador zera então para 000 e novamente começa a contar até que 1001 seja alcançado.

O MOD-12 pode ser feito a partir do circuito acima se mudarmos a posição das portas AND e ele contará 12 estados de 0 (0000 em binário) a 11 (1011 em binário) e, em seguida, redefinirá para 0.

Informações relacionadas ao pulso de disparo

Existem dois tipos de flip-flops acionados por borda disponíveis, borda positiva ou borda negativa.

Os flip-flops de borda positiva ou de borda ascendente contam uma única etapa quando a entrada de relógio muda seu estado de Lógico 0 para Lógico 1, em outro termo Lógico Baixo para Lógico Alto.

Por outro lado, os flip-flops de Borda Negativa ou de Borda Descendente contam uma única etapa quando a entrada do relógio muda seu estado de Lógico 1 para Lógico 0, em outro termo Logic High para Logic Low.

Os contadores de ondulação usam sinal de descida ou sinal positivo de clock disparado por borda negativa para alterar o estado. Existe uma razão por trás disso. Isso tornará mais fáceis as oportunidades de colocar contadores em cascata, pois o bit mais significativo de um contador pode acionar a entrada de relógio do contador seguinte.

A oferta do contador síncrono executa e carrega o pino para a aplicação relacionada ao counter linking. Devido a isso, não há retardo de propagação dentro do circuito.

Vantagens e desvantagens do contador síncrono

Agora estamos familiarizados com o contador síncrono e quais são as diferenças entre o contador assíncrono e o contador síncrono. O contador síncrono elimina muitas limitações que chegam ao contador assíncrono.

As vantagens do contador síncrono são as seguintes-

1. É mais fácil de projetar do que o contador assíncrono.
2. Ele atua simultaneamente.
3. Nenhum atraso de propagação associado a ele.
4. A sequência de contagem é controlada por portas lógicas, as chances de erro são menores.
5. Operação mais rápida do que o contador assíncrono.

Embora haja muitas vantagens, uma grande desvantagem de trabalhar com o contador síncrono é que ele requer muita lógica extra para ser executado.

Uso de contador síncrono

Poucos aplicativos onde contadores síncronos são usados-

1. Controle de movimento da máquina
2. Contador de RPM do motor
3. Codificadores de eixo rotativo
4. Relógio digital ou geradores de pulso.
5. Relógio digital e sistemas de alarme.