Um resumo sobre o contador ondulado com diagramas de circuito e temporização

Um resumo sobre o contador ondulado com diagramas de circuito e temporização

Enquanto observa cuidadosamente a linha de produção de garrafas de vidro, que eram embaladas em 10 garrafas por embalagem por máquinas, uma mente inquisitiva questiona - Como a máquina sabe contar o número de garrafas? O que ensina as máquinas a contar? Buscar uma resposta para resolver essa curiosidade levará a uma invenção muito interessante chamada - “ Contador '. Os contadores são o circuito que conta os pulsos de relógio aplicados. Geralmente são projetados com flip-flops. Com base na forma como o relógio é aplicado para seus contadores de funcionamento, são classificados como Contadores síncronos e assíncronos . Neste artigo, vamos olhar para um contador assíncrono que é notoriamente conhecido como Contador de ondulação .



O que é um Ripple Counter?

Antes de pular para o Ripple Counter, vamos nos familiarizar com os termos Contadores síncronos e assíncronos . Os contadores são circuitos feitos com flip-flops. O contador síncrono, como o nome sugere, tem todos os chinelos trabalhando em sincronia com o pulso do relógio e também entre si. Aqui, o pulso do relógio é aplicado a cada flip-flop.


Enquanto no contador assíncrono, o pulso de relógio é aplicado apenas ao flip-flop inicial cujo valor seria considerado LSB. Em vez do pulso de clock, a saída do primeiro flip-flop atua como um pulso de clock para o próximo flip-flop, cuja saída é usada como um relógio para o próximo flip-flop em linha e assim por diante.





Assim, no contador assíncrono após a transição da transição de flip-flop anterior do próximo flip-flop ocorre, não ao mesmo tempo como visto no contador síncrono. Aqui, os flip-flops são conectados no arranjo Master-Slave.

Contador de ondulação: O contador de ondulação é um contador assíncrono. Recebeu esse nome porque o pulso do relógio ondula através do circuito. Um contador de ondulação n-MOD contém n número de flip-flops e o circuito pode contar até 2n valores antes de se redefinir com o valor inicial.



Esses contadores podem contar de maneiras diferentes com base em seus circuitos.


CONTADOR PARA CIMA: Conta os valores em ordem crescente.
CONTADOR PARA BAIXO: Conta os valores em ordem decrescente.
CONTADOR UP-DOWN: Um contador que pode contar valores tanto na direção para frente quanto na direção reversa é chamado de contador up-down ou contador reversível.
DIVIDE por N COUNTER: Em vez de um binário, às vezes podemos exigir a contagem de até N, que é de base 10. O contador de ondulação, que pode contar até o valor N, que não é uma potência de 2, é chamado de contador de divisão por N.

Diagrama de circuito do contador de ondulação e diagrama de tempo

O trabalho do contador de ondulação pode ser melhor compreendido com a ajuda de um exemplo. Com base no número de flip-flops usados, existem contadores de ondulação de 2 bits, 3 bits, 4 bits ... podem ser projetados. Vejamos o funcionamento de um 2-bit contador de ondulação binário para entender o conceito.

PARA contador binário pode contar até valores de 2 bits, ou seja, Contador 2-MOD pode contar 2dois= 4 valores. Como aqui o valor de n é 2, usamos 2 flip-flops. Ao escolher o tipo de flip-flop, deve-se lembrar que os contadores Ripple podem ser projetados apenas usando os flip-flops que têm uma condição para alternar como em Flip-flops JK e T .

Contador de ondulação binário usando JK Flip Flop

O arranjo do circuito de um contador de ondulação binário é como mostrado na figura abaixo. Aqui dois Chinelos JK J0K0 e J1K1 são usados. As entradas JK dos flip-flops são fornecidas com um sinal de alta tensão, mantendo-os em um estado 1. O símbolo para o pulso de clock indica um pulso de clock acionado negativo. Pela figura, pode-se observar que a saída Q0 do primeiro flip-flop é aplicada como pulso de clock ao segundo flip-flop.

Contador de ondulação binário usando flip-flop JK

Contador de ondulação binário usando flip-flop JK

Aqui, a saída Q0 é o LSB e a saída Q1 é o bit MSB. O funcionamento do contador pode ser facilmente compreendido usando a Mesa da Verdade do flip-flop JK.

Jn PARAn

Qn + 1

0

1

0

1

0

0

1

1

Qn

1

0

Qn

Portanto, de acordo com a tabela Verdade, quando ambas as entradas são 1, o próximo estado será o complemento do estado anterior. Esta condição é usada no ripple flip-flop. Como aplicamos uma alta tensão a todas as entradas JK de flip-flops, elas estão no estado 1, portanto, devem alternar o estado na extremidade negativa do pulso de clock. na transição de 1 para 0 do pulso de clock. O diagrama de tempo do contador de ondulação binário explica claramente a operação.

Diagrama de tempo do contador de ondulação binário

Diagrama de tempo do contador de ondulação binário

A partir do diagrama de tempo, podemos observar que Q0 muda de estado apenas durante a transição negativa do clock aplicado. Inicialmente, o flip-flop está no estado 0. O flip-flop permanece no estado até que o relógio aplicado vá de 1 para 0. Como os valores JK são 1, o flip-flop deve alternar. Portanto, ele muda de estado de 0 para 1. O processo continua para todos os pulsos do relógio.

Número de pulsos de entrada

Q1 Q0
0

1

dois

3

4

-

0

0

1

1

-

0

1

0

1

Chegando ao segundo flip-flop, aqui a forma de onda gerada pelo flip-flop 1 é dada como pulso de clock. Portanto, como podemos ver no diagrama de tempo, quando Q0 passa de 1 para 0, o estado de Q1 muda. Aqui, não considere o pulso de clock acima, apenas siga a forma de onda de Q0. Observe que os valores de saída de Q0 são considerados como LSB e Q1 são considerados como MSB. A partir do diagrama de tempo, podemos observar que o contador conta os valores 00,01,10,11 então se reinicializa e começa novamente de 00,01, ... até que os pulsos de clock sejam aplicados ao flip-flop J0K0.

Contador de ondulação de 3 bits usando flip-flop JK - Tabela verdade / diagrama de tempo

No contador de ondulação de 3 bits, três flip-flops são usados ​​no circuito. Como aqui o valor 'n' é três, o contador pode contar até 23= 8 valores. I.e. 000.001.010.011.100.101.110.111. O diagrama do circuito e o diagrama de tempo são fornecidos abaixo.

Contador de ondulação binário usando flip-flop JK

Contador de ondulação binário usando flip-flop JK

Diagrama de tempo do contador ondulado de 3 bits

Diagrama de tempo do contador ondulado de 3 bits

Aqui, a forma de onda de saída de Q1 é fornecida como pulso de clock para o flip-flop J2K2. Portanto, quando Q1 vai de 1 para 0 transições, o estado de Q2 é alterado. A saída de Q2 é o MSB.

Número de pulsos

Qdois Q1

Q0

0

1

dois

3

4

5

6

7

8

-

0

0

0

0

1

1

1

1

-

0

0

1

1

0

0

1

1

-

0

1

0

1

0

1

0

1

Contador ondulado de 4 bits usando flip-flop JK - Diagrama de circuito e diagrama de tempo

No contador de ondulação de 4 bits, o valor n é 4, portanto, 4 flip-flops JK são usados ​​e o contador pode contar até 16 pulsos. Abaixo de diagrama de circuito e diagrama de tempo são fornecidos junto com a tabela verdade.

Ripple Counter de 4 bits usando JK Flip Flop

Ripple Counter de 4 bits usando JK Flip Flop

Diagrama de tempo do contador ondulado de 4 bits

Diagrama de tempo do contador ondulado de 4 bits

Contador de ondulação de 4 bits usando D Flip Flop

Quando se trata de selecionar um flip-flop para o contador Ripple, um ponto importante a ser considerado é que o flip-flop deve conter uma condição para alternância de estados. Esta condição é satisfeita apenas por flip-flops T e JK.

Da tabela de verdade de Flip-flop D , pode ser visto claramente que ele não contém a condição de alternância. Portanto, quando um flip-flop D usado como contador Ripple tem o valor inicial 1. Quando o pulso do clock passa por uma transição de 1 para 0, o flip-flop deve mudar de estado. Mas, de acordo com a tabela verdade, quando o valor D é 1, ele permanece em 1 até que o valor D seja alterado para 0. Portanto, a forma de onda do flip-flop D0 sempre permanecerá 1, o que não é útil para contagem. Portanto, flip-flop D não é considerado para a construção de contadores ondulados.

Dividir por N contador

O contador de ondulação conta valores até 2n. Portanto, contar valores que não sejam potências de 2 não é possível com o circuito que vimos até agora. Mas, por modificação, podemos fazer um contador de ondulação para contar o valor que não pode ser expresso como uma potência de 2. Esse contador é chamado Dividir por N contador .

Contador da Década

Contador da Década

O número de flip-flops n a serem usados ​​neste projeto são escolhidos de tal forma que 2n> N onde N é a contagem do contador. Junto com os flip-flops, uma porta de feedback é adicionada para que na contagem N todos os flip-flops sejam zerados. Este circuito de feedback é simplesmente um Portão NAND cujas entradas são as saídas Q daqueles flip-flops cuja saída Q = 1 na contagem N.

Vamos ver o circuito de um contador para o qual o valor N é 10. Este contador também é conhecido como Contador de décadas pois conta até 10. Aqui, o número de chinelos deve ser 4 por causa de 24= 16> 10. E na contagem de N = 10, as saídas Q1 e Q3 serão 1. Portanto, elas são fornecidas como entradas para a porta NAND. A saída da porta NAND é aplicada a todos os flip-flops, redefinindo-os como zero.

Desvantagens do Ripple Counter

O tempo de propagação de transporte é o tempo que um contador leva para completar sua resposta ao pulso de entrada fornecido. Como no contador de ondulação, o pulso do clock é assíncrono, requer mais tempo para completar a resposta.

Aplicações do Ripple Counter

Esses contadores são freqüentemente usados ​​para medição de tempo, medição de frequência, medição de distância, medição de velocidade, geração de forma de onda, divisão de frequência, computadores digitais, contagem direta, etc.

Portanto, isso é tudo sobre informações breves sobre o contador de ondulação, o funcionamento da construção de contadores binários de 3 e 4 bits usando JK-Flip Flop junto com o diagrama de circuito, diagrama de tempo do contador de ondulação e tabela de verdade. A principal razão para a construção do contador de ondulação com D-Flip Flop, desvantagens e aplicações do contador de ondulação. aqui está uma pergunta para você, o que é Contador ondulado de 8 bits ?