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
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
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
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
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
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 ?
