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Eletrônica Digital XVII

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Tópicos: Contador Síncrono | Exemplo de Circuito Integrado |


1) Contador Síncrono

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Conforme página anterior, nos contadores assíncronos os flip-flops são ligados em cascata e trabalham em diferentes frequências. Na realidade, cada um opera na metade da frequência do anterior. Os circuitos são simples e, em princípio, parecem atender todas as necessidades. Na prática, diferenças de tempo de resposta entre circuitos inviabilizam a operação em frequências mais altas. Nos contadores síncronos esse problema é minimizado porque todos os flip-fops recebem, nas entradas de clock, o mesmo sinal, isto é, os pulsos a contar.

O esboço de um contador síncrono de 4 dígitos binários é dado na Figura 1-I: cada flip-flop recebe a mesma entrada E e as saídas Q são os dígitos resultantes da contagem, de forma similar ao assíncrono. A tarefa agora é achar ligações e blocos lógicos entre os flip-flops de forma que a contagem seja efetivada com a entrada de clock comum.


Fig 1-I

A Tabela 1-I é a tabela de verdade do flip-flop JK, conforme matéria na página Eletrônica Digital XIV. Qa é o valor anterior da saída Q, antes da aplicação dos valores das entradas J e K. A mesma coisa vale para o flip-flop tipo mestre-escravo, lembrando que, neste último, as mudanças somente ocorrem na variação (descida) de 1 para 0 dos pulsos aplicados na entrada de clock.

Tab 1-I
CasoJKQ
I00Qa
II010
III101
IV11Qa

A partir da tabela de verdade, pode-se elaborar uma tabela de transição, conforme Tabela 1-II. São listados os valores anterior e atual possíveis para a saída e os correspondentes valores que as entradas devem ter para ocorrer cada transição de Qa para Q.

Observando a primeira linha de valores da Tabela 1-II: a transição de Qa=0 para Q=0 só pode ocorrer nos casos I e II da Tabela 1-I (nos demais casos, ou Q é 1 ou o inverso de Qa, o que é contra a hipótese assumida de Qa=0 e Q=0). Assim, nos casos I e II de Tabela 1-I, a entrada J é sempre 0 e a entrada K, 0 ou 1, isto é, indiferente (simbolizado por Ø conforme já visto em páginas anteriores). Raciocínio similar é usado para os demais casos, resultando na tabela de transição Tabela 1-II.

Tab 1-II
CasosQaQJK
I e II000Ø
III e IV011Ø
II e IV10Ø1
I e III11Ø0

Supõe-se agora que, para circuito esboço da Figura 1-I, deseja-se um meio de fazê-lo contar repetidamente sequências de 10 pulsos. Assim, as saídas S3 a S0 devem assumir valores binários de 0000 a 1001, incrementados 1 a 1 conforme Tabela 1-I. Conforme circuito, cada saída S é a mesma saída Q do respectivo flip-flop.

Considera-se que a primeira linha (pulso 1) corresponde à transição deste para o pulso 2. Assim, S3 (ou Q3) vai de 0 para 0 e, conforme Tabela 1-II, J3 e K3 serão respectivamente 0 e Ø. S2 e S1 também vão de 0 para 0 e, assim, os dados de J2/K2 e J1/K1 também serão 0 e Ø. S0 muda de 0 para 1. Portanto, conforme Tabela 1-II, J0 e K0 serão 1 e Ø respectivamente. A tabela é completada com o uso procedimento similar, lembrando que, no pulso 10, a transição é para valores de S3 S2 S1 S0 iguais a 0000, ou seja, o reinício da contagem.

Tab 1-III
pulsoS3S2S1S0J3K3J2K2J1K1J0K0
100000Ø0Ø0Ø1Ø
200010Ø0Ø1ØØ1
300100Ø0ØØ01Ø
400110Ø1ØØ1Ø1
501000ØØ00Ø1Ø
601010ØØ01ØØ1
701100ØØ0Ø01Ø
801111ØØ1Ø1Ø1
91000Ø00Ø0Ø1Ø
101001Ø10Ø0ØØ1
0000

Pode-se concluir que o circuito da Figura 1-I funcionará como um contador de década síncrono se cada entrada J e K de flip-flop receber a saída de um circuito combinatório de entradas S3 a S0 e tabela de verdade conforme Tabela 1-III. Desde que são oito o total de entradas J e K, serão necessários oito circuitos combinatórios, que podem ser traçados com o uso dos diagrama de Veitch-Karnaugh, já vistos na página Eletrônica digital VII.

A Figura 1-II dá os diagramas para as quatro primeiras entradas de flip-flops da tabela anterior. O termo "entrada" se refere aos flip-flops. Na realidade, também serão saídas de circuitos combinatórios com entradas S3 S2 S1 S0 conforme já mencionado. Desde que o circuito não opera com valores de S3 S2 S1 S0 acima de 1001, os valores de saída nos diagramas devem ser considerados indiferentes (Ø) para maximizar a simplificação.


Fig 1-II

Portanto, J3 = S2 S1 S0, K3 = S0, J2 = S1 S0 e K2 = S1 S0. A Figura 1-III dá o diagrama para as entradas restantes.


Fig 1-III

O resultado é: J1 = S3 S0, K1 = S0, J0 = 1, K0 = 1.

Com o uso de dois blocos E de duas entradas e um de três entradas, é possível aplicar os valores nas entradas dos flip-flops de acordo com esses resultados. E o circuito básico do contador é dado na Figura 1-IV.


Fig 1-IV

Procedimento similar pode ser usado para contadores de outras sequências e contadores que operam de forma crescente ou decrescente. Neste último caso, basta acrescentar na tabela uma variável de controle que seja, por exemplo, 0 para a parte crescente e 1 para a decrescente. Com 4 flip-flops, a simplificação é mais trabalhosa, pois, neste caso, os diagramas de Veitch-Karnaugh serão de 5 variáveis.


2) Exemplo de Circuito Integrado

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A Figura 2-I dá a identificação dos pinos do circuito integrado 74F162A da Fairchild Semiconductor. É um contador de década síncrono, que pode operar com frequências de até 120 MHz. Tensão típica de alimentação (Vcc) na faixa de 4,5 a 5,5 V.


Fig 2-I

Q3 Q2 Q1 Q0 são as saídas, equivalentes a S3 S2 S1 S0 do circuito da Figura 1-IV anterior. TC (terminal count) indica o fim da contagem e é usado para implementar contadores em vários estágios (exemplo: unidades, dezenas, centenas).

Tabela 2-I
SRPECETCEPModo
0ØØØLimpar (reset)
10ØØCarrega Pn→Qn
1111Contar
110ØParar
11Ø0Parar

CP é a entrada dos pulsos a contar (clock). P3 P2 P1 P0 são entradas paralelas cujos valores podem ser transferidos para as saídas Q3 Q2 Q1 Q0 mediante condição informada na Tabela 2-I. Outros modos são dados na mesma tabela.
Referências
Brophy, James J. Basic Electronics for Scientists. USA: McGraw-Hill, 1977.
U. S. Navy. Basic Electronics. Hemus, 1976.

Topo | Rev: Dez/2007