Contadores Síncronos e Flip-Flops

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Questions and Answers

Quantos flip-flops (FFs) são necessários para um contador síncrono de 0 a 9?

3 FFs

2 FFs

4 FFs (correct)

5 FFs

Qual é o valor para reset do contador quando ele atinge a contagem 1010?

0 1 1 0

0 0 0 1

1 0 0 1

1 0 1 0 (correct)

Qual é a função das entradas B e D conectadas à porta NAND?

Manter a contagem contínua

Aumentar a contagem em 2

Resetar o contador (correct)

Proporcionar uma contagem reversa

Qual é a representação binária do número 9?

1 0 0 1 Signup and view all the answers

Em um contador síncrono de módulo 10, qual é o estado temporário de contagem antes de ser resetado?

1 0 0 1 Signup and view all the answers

Qual é o valor resetado de um contador de módulo 7?

7 Signup and view all the answers

Qual destes estados representa um ponto temporário para resetar o contador?

110 Signup and view all the answers

Como se obtém um contador de módulo inferior a $2^N$?

Acrescentando uma porta NAND com entradas adequadas. Signup and view all the answers

Qual é a configuração do contador para um módulo de 16?

4 flip-flops Signup and view all the answers

O que ocorre quando A, B e C são iguais a 1 em um contador de módulo 7?

A saída da porta NAND é 0. Signup and view all the answers

Qual é a sequência de contagem de um contador de módulo 6?

000 a 110 Signup and view all the answers

Qual é a condição que a porta NAND deve atender para resetar o contador?

A saída deve ser 0. Signup and view all the answers

Quais flip-flops são exemplificados na utilização da porta NAND para contadores?

Flip-flops síncronos Signup and view all the answers

Qual é a fórmula para o cálculo do atraso total em um sistema digital?

Atraso total = tpd (FF) + tpd (porta AND) Signup and view all the answers

Qual é a característica dos contadores síncronos decádicos mencionados?

Contadores de módulo 10 Signup and view all the answers

Qual é o limite do valor do módulo em um contador básico?

Igual a 2N Signup and view all the answers

Como é possível modificar um contador básico para gerar um módulo menor que 2N?

Implementando lógica adicional e usando o CLR dos FFs Signup and view all the answers

O que ocorre na saída da porta NAND quando as entradas B e C estão em nível alto?

A saída se torna alta Signup and view all the answers

Qual estado é pulado no contador descrito quando ele passa do estado 101?

110 Signup and view all the answers

Qual é a relação do sinal em C em termos de clock para o contador de módulo 6?

O sinal em C é 1/6 do sinal de entrada Signup and view all the answers

Qual é a característica da forma da onda retangular em C conforme descrito?

Apresenta 1/3 do ciclo alto Signup and view all the answers

Qual é a função do sinal EM em um contador síncrono?

Habilitar ou desabilitar o contador Signup and view all the answers

O que acontece quando TC1 = 1 em um contador formado por dois CIs 74163?

O estágio 2 conta Signup and view all the answers

Qual é o propósito de usar RCO e ENT ao configurar a conexão de contadores?

Simplificar o processo de contagem Signup and view all the answers

Em um contador de módulo 16, quando ele atinge o valor 8, o que ele deve fazer segundo o conteúdo?

Ativar uma carga Signup and view all the answers

Que valores o contador módulo 16 deve desligar sua carga?

14 e 8 Signup and view all the answers

O que significa Q0 e Q7 em um contador de 8 bits?

Contadores de menor e maior valor Signup and view all the answers

Quais das seguintes afirmativas são verdadeiras sobre a associação de 2 CIs 74163?

A contagem pode ser feita em cascata. Signup and view all the answers

Qual é a característica do clock em um contador síncrono?

Um único clock controla todos os estágios. Signup and view all the answers

O que acontece com as entradas JK em um contador síncrono quando o nível de entrada está alto?

As contagens são crescentes. Signup and view all the answers

Qual é a operação de inicialização em um contador com carga paralela?

O contador é carregado com um valor desejado a qualquer instante. Signup and view all the answers

Como as saídas de um contador 74160 se comportam?

São autorecicláveis e voltam a zero após a contagem máxima. Signup and view all the answers

Qual a diferença entre carga assíncrona e carga síncrona em contadores?

A carga assíncrona pode ser feita a qualquer instante sem interferência do clock. Signup and view all the answers

O que o sinal RCO indica em um contador com a entrada ENT = 1?

A contagem completou um ciclo até 15. Signup and view all the answers

Os contadores síncronos possuem como característica principal que:

As saídas respondem ao clock de forma simultânea. Signup and view all the answers

Os modelos 74162 e 74163 são contadores que têm qual característica específica em relação ao clear?

Ambos possuem clear síncrono. Signup and view all the answers

Qual é o comportamento do sinal CLK durante a carga paralela?

O CLK deve ser desabilitado enquanto a carga é realizada. Signup and view all the answers

Qual é a frequência de saída de um contador assíncrono módulo 16 em relação à frequência do clock de entrada?

1/16 da frequência do clock Signup and view all the answers

Como é determinado o valor de frequência de saída de um contador assíncrono?

Dividindo a frequência do clock pelo módulo do contador Signup and view all the answers

Qual é a saída de frequência de um flip-flop que recebe o clock de entrada?

1/2 CLOCK Signup and view all the answers

O que acontece se o atraso de propagação é muito grande em um contador assíncrono?

Os estados não mudam corretamente Signup and view all the answers

Após a chegada do clock, qual flip-flop irá primeiro alterar seu estado em um contador assíncrono com um atraso de comutação de 50 ns?

Primeiro flip-flop Signup and view all the answers

Qual das seguintes opções não é uma divisão de frequência gerada por um flip-flop em um contador assíncrono?

1/3 CLOCK Signup and view all the answers

Qual é a sequência correta de mudança de estado dos flip-flops após a ativação do clock considerando um contador assíncrono?

A, B, C, D Signup and view all the answers

Study Notes

Introdução

O curso abrange Circuitos Digitais I, focado em Contadores Assíncronos e Síncronos.
O professor é Newton da Silva.

Organização

Inclui Contadores Assíncronos e Divisão de Frequência.
Aborda atraso de propagação em Contadores Assíncronos.
Destaca limitações dos Contadores Assíncronos.
Analisa Contadores Síncronos (Paralelos).
Explora Contadores Síncronos Comerciais.
Estuda Contadores Síncronos Decrescentes e Crescentes.
Discute Contadores com Carga Paralela.
Examina Circuitos Integrados de Contadores Síncronos.
Aborda a decodificação de um contador.

Contadores Assíncronos

Os pulsos de clock são aplicados no primeiro flip-flop (FF).
A saída do FF A funciona como clock do FF B, da mesma forma para FFs C e D.
As saídas dos FFs (D, C, B, A) representam um número binário de 4 bits.
O ciclo de contagem tem módulo 16 (4 FFs) em 2^N, onde N é o número de FFs.
Os contadores assíncronos não mudam simultaneamente.
Quando há uma mudança de estado, cada FF muda devido ao sinal da borda, com o último FF apresentando um atraso de 4 vezes maior que o primeiro.

Limitações dos Contadores Assíncronos

O tempo de propagação (20 ns) pode ser limitante, principalmente com muitos flip-flops em cascata.
O período entre os pulsos de entrada (T_clock) deve ser maior que o atraso de propagação total do contador.
A frequência máxima (f_máx) pode ser calculada por f_máx = 1/T_clock.
Não são úteis para altas frequências, principalmente com um grande número de bits.

Contadores Síncronos (Paralelos)

O mesmo sinal de clock é aplicado em todos os FFs, evitando atrasos na cascata.
Todos os FFs são disparados simultaneamente.
As entradas JK ou D, após o primeiro FF, são acionadas por uma combinação lógica.
Geralmente, os circuitos síncronos são mais complexos que os assíncronos e exigem circuitos mais extensos.

Contadores Síncronos (Paralelos) - Contador Síncrono Módulo 16

O FF A muda de estado em cada borda de descida do clock.
O FF B muda de estado em cada borda de descida do clock quando a saída A = 1.
O FF C muda de estado em cada borda de descida do clock, quando as saídas A e B = 1.
O FF D muda de estado quando as saídas A, B e C = 1.

Contadores Síncronos (Paralelos) - Detalhes Adicionais

Os FFs mudam simultaneamente.
O atraso total de resposta é o tempo de resposta de 1 FF somado ao tempo para os novos níveis lógicos se propagarem em uma única porta AND.
O atraso total não depende do número de FFs e é menor que o atraso de um contador assíncrono correspondente.

Contadores Síncronos Comerciais

Os circuitos integrados (CIs) síncronos mais comuns são:
- 74160/162: contadores síncronos decádicos.
- 74161/163: contadores síncronos de módulo 16.

Contadores de Módulo < 2^N

O contador básico tem módulo igual a 2^N (onde N = número de flip-flops).
Pode ser modificado para gerar um módulo menor que 2^N, pulando etapas de contagem.
O método mais comum usa um circuito de CLEAR para os flip-flops e lógica adicional.

Contadores de Módulo < 2^N - Detalhes e Operação

A saída da porta NAND está conectada às entradas CLEAR de cada FF.
Enquanto a saída da porta NAND estiver em nível ALTO, não afeta o contador.
Quando a saída da porta NAND for para nível BAIXO, os flip-flops entram em estado 000.
As mudanças de estado do contador são devido à mudança na borda descendente do sinal de entrada.

Contadores Síncronos Decrescentes e Crescentes

Um contador decrescente síncrono é similar a um crescente, porém usando a saída invertida de cada FF como entrada para o FF seguinte.
O FF A comuta na borda de descida do clock, o FF B quando A = 0, etc.
A configuração resulta em uma contagem decrescente, com 15, 14, 13... até 1, 0, 15, 14...

Contadores com Carga Paralela

Os dispositivos contadores podem ser inicializados com qualquer valor em forma síncrona ou assíncrona.
O contador é carregado com um valor desejado por meio das entradas paralelas (de dados).
Isso ocorre quando o sinal PL está em nível baixo.
Exemplos de CIs com carga assíncrona são o 74190, 74191, 74192 e 74193.
Com carga síncrona incluem o 74160, 74161, 74162, e 74163.

Circuitos Integrados de Contadores Síncronos

As séries 74160 até a 74163 (ALS ou HC) são contadores de 4 bits auto-recicláveis.
Incluem saídas QD (MSB), QC, QB, QA (LSB).
A operação de clock é ativada por uma borda de subida.
O 74160 e 74162 são contadores de módulo 10.
O 74161 e 74163 são contadores de módulo 16.
Possuem CLEAR assíncrono, dependendo ou não do clock.
Incluem carga paralela de dados síncrona.

Exercícios Sugeridos

Os exercícios sugeridos utilizam o livro de Tocci, 11ª edição, Capítulo 7, e seções de 7.1 a 7.9.

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Description

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