30/04/2013 1
TemarioContadores asincrónicos y sincrónicos
• Arquitectura• Características• Circuitos comerciales• Diseño
Máquinas de estado finito• Mealy• Moore• Ejemplo
Electrónica Digital 230/04/2013
Electrónica Digital 330/04/2013
Electrónica Digital 430/04/2013
Electrónica Digital 530/04/2013
Contadores digitales• Arreglos de flip-flops• Secuencia finita de estados
Aplicaciones• Conteo de pulsos (eventos)• División de frecuencia• Control y temporización• Direccionamiento de memorias
Diagrama de transición de estados deun contador binario de 3 bits
Electrónica Digital 630/04/2013
1. Atendiendo al código de salidaBinario (natural)BCDEn anilloEn GrayJohnsonArbitrario
2. Atendiendo al sentido de conteoContador hacia arriba (ascendentes)Contador hacia abajo (descendentes)Contador en ambos sentidos, no simultáneos
3. Atendiendo a la posibilidad de preselecciónContador con carga en paraleloContador con puesta a cero inicial solamente
4. Atendiendo a la forma de propagarse la señal de reloj internamenteContador asíncrono (contadores con propagación)Contador síncrono.
Clasificación de los contadores digitales
Electrónica Digital 730/04/2013
Especificaciones de los contadores digitales• Tipo: sincrónico ó asicncrónico.• Módulo: cantidad de estados que componen la secuencia completa• Cantidad de bits: FFs (etapas, stages)
Electrónica Digital 830/04/2013
CLK se propaga entre los FFsFFs: tipo T ó JKSecuencia: binaria naturalMódulo = 2N (N: número de FFs)En cada etapa: fCLK/2No requiere lógica adicional
Contadores asincrónicos (de rizo, de rizado o ripple)
Electrónica Digital 930/04/2013
Contador asincrónico ascendente
Electrónica Digital 1030/04/2013
Contador asincrónico descendente
Electrónica Digital 1130/04/2013
Diseño: Contador asincrónico de 4 bits ascendente / descendente
Electrónica Digital 1230/04/2013
Qk-1 / Qk-1/
0 100 01
0 0
0
1
CS 11 10
11 1
0
CLK = CS/. Qk-1/ + CS. Qk-1
CS/Qk-1/
CSQk-1
Llave digitalLlave digital
Electrónica Digital 1330/04/2013
Electrónica Digital 1430/04/2013
Modificación del módulo en contadores asincrónicos
Identificar el primer estado no deseado y llevar al contador al estado inicial de la secuencia
Electrónica Digital 1530/04/2013
Electrónica Digital 1630/04/2013
Diagramatemporal
Electrónica Digital 1730/04/2013
Procedimiento general de diseño
Electrónica Digital 1830/04/2013
Tiempo de propagación encontadores asincrónicos
Contador de 3 bitstp = 50 nsfCLK = 1 MHz TCLK = 1 µs
Retardo total = N. tp = 3. 50 ns
Electrónica Digital 1930/04/2013
Formas comerciales
• 4024: contador ripple de 7 bits• 4020: contador ripple de 14 bits• 4040: contador ripple de 12 bits
Contadores asincrónicos
Electrónica Digital 2030/04/2013
Contadores sincrónicos
• CLK en paralelo• FFs JK ó D• Retardo de propagación independiente del número de FFs• Mayor velocidad de operación• Requiere lógica externa
Electrónica Digital 2130/04/2013
Contador sincrónico ascendente de 4 bits
Electrónica Digital 2230/04/2013
Tiempo de propagación en contadores sincrónicos
Electrónica Digital 2330/04/2013
Contador Johnson 4017: Johnson de 10 salidas decodificadas4022: Johnson de 8 salidas decodificadas
Electrónica Digital 2430/04/2013
Contador en anillo
Electrónica Digital 2530/04/2013
Contadores BCD (década)• 4029
Contadores Johnson decodificados (con salidas decodificadas)
• 4017: contador de 5 bitsContadores prefijables
• 74x163: contador de 4 bits• 4029
Formas comerciales
Electrónica Digital 2630/04/2013
Modificación del módulo de contadores sincrónicos
Contador 0, 1, 2, …,10 con el 74x163
Electrónica Digital 2730/04/2013
Diagrama temporal
Electrónica Digital 2830/04/2013
Decodificación de contadores
A/B/ D0
C/
AB/ D1
C/
Decodificación con compuertas
Decodificar es identificar unívocamente cada estado de la secuencia activando una sola salida por cada estado de la misma
Decodificar es identificar unívocamente cada estado de la secuencia activando una sola salida por cada estado de la misma
Electrónica Digital 2930/04/2013
Electrónica Digital 3030/04/2013
4017: Johnson de 10 salidas decodificadas
4022: Johnson de 8 salidas decodificadas
Contadores JohnsonFormas
comercialesFormas
comerciales
Electrónica Digital 3130/04/2013
Generalizando…
• Saltos arbitrarios• Salidas decodificadas• Entradas que modifiquen la secuencia.
Electrónica Digital 3230/04/2013
Máquinas de estado sincrónicas temporizadas
Máquina de Moore
Estado siguiente = F(estado actual, entrada)Salida = G(estado actual)
Electrónica Digital 3330/04/2013
Máquina de Mealy
Estado siguiente = F(estado actual, entrada)Salida = G(estado actual, entrada)
Máquinas de estado sincrónicas temporizadas
Electrónica Digital 3430/04/2013
Un caso de máquina de Moore: los contadores sincrónicos
Electrónica Digital 3530/04/2013
Arquitectura de un contador sincrónico generalizado
Electrónica Digital 3630/04/2013
Diseño: estados sin utilizar
Enfoque del Costo mínimo
No se tiene en cuenta en eldiseño lo que puede suceder alentrar en un estado noperteneciente a la secuencia
Enfoque del Riesgo mínimo
Al entrar en un estado noperteneciente a la secuencia, elsecuencial es forzado a pasarnuevamente a la secuencia
Electrónica Digital 3730/04/2013
Diseño: determinación de las ecuaciones de excitación
Flip flop:Di = F (Q0, Q1,…, Qn) para FF-DJi = F (Q0, Q1,…, Qn) para FF-JKKi = F (Q0, Q1,…, Qn) para FF-JK
con i = 0, 1, …, nTabla de verdadalternativa FF D
Tabla de verdadalternativa FF JK
Electrónica Digital 3830/04/2013
Ejemplo
Electrónica Digital 3930/04/2013
Electrónica Digital 4030/04/2013
Completando las otras ecuaciones…
(costo mínimo) (riesgo mínimo)
Electrónica Digital 4130/04/2013
Circuito secuencial (versión de costo mínimo)
Electrónica Digital 4230/04/2013
Resumen del procedimiento
Establecer los estados(cantidad y asignación)
Establecer el tipo de FFpara el diseño
Decidir el criteriode diseño (costo oriesgo mínimo)Construir una tabla
de transición deestados
Hallar las ecuaciones deexcitación
Dibujar el diagramalógico y dibujar osimular un diagramatemporal
Electrónica Digital 4330/04/2013
Bibliografía básica-Sistemas digitales, principios y aplicaciones, Tocci, Widmer, Prentice Hall, 8va. Ed., 2003 (CAP 7)
Bibliografía de ampliación- Diseño digital, Wakerly, Pearson, 3ra. Ed., 2001 (CAP 7)
- Hojas de datos y de aplicación de fabricantes
Electrónica Digital 4430/04/2013
Electrónica Digital 4530/04/2013
Resumen del procedimiento
Electrónica Digital 4630/04/2013
Ejemplo: Decodificación de un contador Johnson
Ventaja Johnson: No importa la cantidad de bits,siempre son necesarios solo 2 bits para decodificar
Electrónica Digital 4730/04/2013
Tabla de estados, asignación de variables de estado, tabla de transicióny tabla de excitación
Electrónica Digital 4830/04/2013
Formascomerciales
Contadores BCD
4029: presettable up/down counter binary or BCD decade
Electrónica Digital 4930/04/2013
Diagrama de tiempos (conteo BCD)
Electrónica Digital 5030/04/2013
Ecuaciones de excitación
Electrónica Digital 5430/04/2013
Máquinas de estado finito
Marcapasos a demanda bicameral
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