Contadores Síncronos e Flip-Flops

Um contador assíncrono é um tipo de contador onde a mudança de estado de cada FF (Flip-Flop) é desencadeada pela transição da saída do FF anterior, em vez de um único clock comum.

Um contador assíncrono que é capaz de contar até 16 estados distintos.

Um contador assíncrono pode ser usado para dividir a frequência de um clock de entrada por 2N, onde N é o número de FFs usados. A saída final do último FF terá uma frequência igual à frequência do clock de entrada dividida pelo módulo do contador.

A frequência de saída de cada FF é metade da frequência de entrada do FF anterior. Por exemplo, se o clock de entrada tem 1000Hz, a saída do primeiro FF terá 500Hz, a saída do segundo FF terá 250Hz e assim por diante.

Em contadores assíncronos, o tempo de atraso de propagação (tpd) de cada FF se acumula. Isso significa que a resposta do segundo FF será atrasada em relação ao primeiro FF por um intervalo de tempo tpd, o terceiro FF será atrasado por 2xtpd, e assim por diante.

O atraso de propagação pode causar problemas se o tempo de atraso total (Nxtpd) for maior que o período do clock de entrada. Isso pode resultar em erros de contagem.

O tempo de atraso de propagação é causado pelo tempo que leva para um FF mudar de estado após receber um sinal de entrada.

A capacidade de um contador assíncrono lidar com atrasos de propagação sem erros depende do tempo de atraso total (Nxtpd) e do período do clock de entrada.

Um contador síncrono de módulo 10 é um circuito que conta de 0 a 9 e depois volta para 0. É usado para contagem de dígitos decimais.

Um Flip-Flop (FF) armazena um bit de informação (0 ou 1). Para um contador de 0 a 9, são necessários 4 FFs, pois 2^4 = 16 (o número de estados possíveis para um contador de 4 bits).

O contador de módulo 10 é resetado quando atinge o estado 1010 (10). Os sinais B e D são conectados à entrada da porta NAND para implementar este reset.

A porta NAND é usada para gerar um sinal de reset quando a contagem atingir o estado 1010. O sinal de saída da porta NAND é usado para resetar o contador para o estado 0000.

Após o reset, o contador continua contando de 0000 até 1001, quando é resetado novamente. O contador funciona como um ciclo para contagem decimal.

O tempo total de resposta de um contador síncrono é determinado pelo tempo de propagação do flip-flop (FF) mais o tempo de propagação da porta AND. O atraso total não é afetado pelo número de FFs.

Contadores síncronos decádicos (módulo 10) são usados para contar de 0 a 9. Contadores síncronos de módulo 16 contam de 0 a 15.

O módulo de um contador síncrono é limitado a 2N, onde N é o número de flip-flops. Para criar módulos menores, pode-se fazer o contador pular estados específicos.

O reset (CLR) dos flip-flops é usado para forçar o contador a zero. Lógica adicional pode ser usada para controlar a saída do reset.

Ao configurar a lógica de um contador síncrono de modo que o reset ocorra quando o contador atinge um determinado estado, é possível criar um contador com um módulo menor que 2N. Isso é feito usando uma porta NAND (ou outra porta NOT) conectada às saídas dos flip-flops.

Ao definir a saída da porta NAND (conectada ao reset) para nível baixo, o contador é resetado, retornando para o estado inicial e pulando estados específicos. Isso permite que o contador opere com um módulo menor que 2N.

O contador salta o estado de reset (que pode ser 110) e o contador não atinge esse estado. Isso leva a um sinal irregular na saída (por exemplo, um pulso estreito chamado de 'glitch').

O contador conta apenas 6 estados (000 a 101) e tem um ciclo de clock menor devido ao reset. Portanto, o sinal de saída é 1/6 do sinal de clock de entrada.

Um contador que conta até um módulo específico, que é menor que 2 elevado ao número de flip-flops (FFs) usados.

Um diagrama que mostra todas as possíveis transições de estados para um contador. As linhas representam as transições de estados e os nós representam os estados do contador.

O valor que um contador atinge antes de ser reiniciado. O módulo define o número máximo de estados que o contador pode atingir antes de voltar ao seu estado inicial.

Um contador que usa uma porta NAND para detectar o estado específico que deve ser usado para reiniciar o contador. A porta NAND é configurada para ativar o reset quando certas saídas de FF atingem um estado específico.

Um contador de módulo 6, por exemplo, conta até 6 e depois é reiniciado. O estado temporário antes do reset depende da lógica do contador específico, mas é um estado intermediário para o reset.

O número de FFs utilizados em um contador determina a capacidade máxima de contagem. Por exemplo, 4 FFs permitem uma contagem máxima de 2^4 = 16. Para módulos menores que 2N, uma porta NAND pode ser usada para detectar um estado específico e reiniciar o contador.

Uma entrada que controla se a contagem é crescente ou decrescente, e que ativa as entradas JK dos Flip-Flops de acordo com o seu estado.

Um tipo de contador que pode ser inicializado com qualquer valor de contagem inicial, independente do sinal de clock. A inicialização ocorre de forma assíncrona (independente do sinal de clock) ou síncrona (com a transição ativa do sinal de clock).

O processo de inicializar um contador com um valor desejado, aplicando-o às entradas paralelas de dados. Isso pode ser feito de forma assíncrona (independente do sinal de clock) ou síncrona (com a transição ativa do sinal de clock).

Um circuito integrado com contadores digitais de 4 bits que contam de forma crescente ou decrescente, dependendo da entrada de controle de contagem. Possui entradas para carga paralela, clear síncrono e assíncrono.

O sinal de clock é usado para sinalizar ao contador quando realizar a contagem. A contagem ocorre na borda de subida do sinal de clock.

Um contador autoreciclável é um contador que volta ao seu estado inicial após atingir um determinado valor. Por exemplo, um contador de módulo 10 autoreciclável conta de 0 a 9 e então volta para 0.

Uma entrada para resetar o contador de forma síncrona, ou seja, ele precisa de um sinal de clock para ser ativado.

Uma entrada para resetar o contador de forma assíncrona, ou seja, funciona independentemente do sinal de clock.

Um CI 74163 é um contador síncrono de 8 bits. Para criar um contador de 0 a 255, dois CIs 74163 são conectados em cascata, com o estágio 1 representando a ordem inferior (LSB) e o estágio 2 representando a ordem superior (MSB). O sinal 'CLR' (Clear) limpa ambos os estágios, enquanto o sinal 'LD' (Load) carrega os 8 bits do contador. A conexão entre os dois CIs 74163 é feita utilizando os sinais 'RCO' (Ripple Carry Output) e 'ENT' (Enable). Todos os blocos usam o mesmo 'Clock' síncrono. O estágio 2 (ordem superior) só contará quando o 'TC1' (Terminal Count 1) do estágio 1 for igual a 1. Os sinais 'ENT' e 'EM' habilitam o contador. CIs adicionais podem ser usados para expandir o contador para mais bits.

Decodificar um contador significa identificar um estado específico dentro de sua sequência de contagem. Isso é feito usando portas lógicas que são ativadas quando o contador atinge um valor específico. Por exemplo, uma porta 'AND' pode ser usada para detectar o valor 8 em um contador módulo 16.

A forma em que um contador é ligado e desligado dentro de um ciclo de contagem. A contagem inicia em um determinado valor, é 'ligada' enquanto o contador atinge um valor específico e 'desligada' em outro valor.

Em um circuito lógico combinacional com um contador. O contador define o estado geral do circuito, e esse estado é decodificado pelas portas lógicas para produzir a saída desejada.

O valor que o contador precisa atingir para interromper sua contagem. Por exemplo, um contador módulo 16 irá contar de 0 a 15 e parar no valor 15.

Usar um contador como um mecanismo para controlar o funcionamento de outros componentes digitais. Por exemplo, usar um contador para gerar uma sequência específica de sinais para controlar um circuito de iluminação.

A sequência de saída de um contador no formato binário. Cada estado do contador representa uma contagem única em binário.