ELETRÔNICA DIGITAL II

AUTOR: ENG. ANTONIO CARLOS LEMOS JÚNIOR     52wz1h@bol.com.br

2º SEMESTRE – 2008

   

CONTEÚDO PROGRAMADO:

1 – Contadores síncronos crescentes

2 – Contadores síncronos decrescentes

3 – Contadores com carga paralela

4 – Utilizando contadores BCD

5 – Construção de contadores síncronos com lógica 

futura

6 – Exercícios

   

1 – CONTADORES SÍNCRONOS CRESCENTES

Como foi visto anteriormente, o atraso de propagação dos FFs dos contadores  assíncronos  limitam  a  freqüência  máxima  de  trabalho destes componentes.

Esse problema pode ser resolvido se os FFs mudassem de estado de suas saídas no momento em que houvesse a transição de clock. 

   

1 – CONTADORES SÍNCRONOS CRESCENTES

CONTAGEM:

   

1 – CONTADORES SÍNCRONOS CRESCENTES

ATRASO DE PROPAGAÇÃO:

O sinal de clock é comum a todos os FFs. Com isso, o atraso de propagação  será  o  atraso  de  um  flip­flop  somado  com  o  atrado  da porta AND.

atraso total = tPD

 (flip­flop) + (AND)

Ainda analisando o circuito do contador síncrono verificamos que ele é mais complexo do que o contador assíncrono. Entretanto, com um atraso de propagação menor, ele pode trabalhar com freqüências maiores.

   

1 – CONTADORES SÍNCRONOS CRESCENTES

CIRCUITOS INTEGRADOS DE CONTADORES SÍNCRONOS

Podemos  encontrar  diversos  circuitos  integrados  no  mercado, tanto da família TTL como CMOS. Dentre eles estão:

­ 74LS160 / 162, 74HC160 / 162 – contadores síncronos decádicos

­ 74LS161 / 163, 74HC161 / 163 – contadores síncronos módulo 16

   

2 – CONTADORES SÍNCRONOS DECRESCENTES

Do  mesmo  modo  que  os  contadores  assíncronos,  os  contadores síncronos  podem  contar  decrescentemente.  Para  isso  devemos conectar as saídas /A, /B e /C em vez das saídas A,B e C.

   

3 – CONTADORES COM CARGA PARALELA

Contadores  síncronos  podem  contar  a  partir  de  um  valor  pré­determinado  pelo  usuário.  Isso  é  conhecido  como  carga  paralela. Abaixo temos um flip­flop com circuito carga de inicialização:

Quando LOAD é BAIXO, o flip­flop  funciona  normalmente. Quando LOAD é ALTO, o valor de D é colocado na saída do flip­flop usando as entradas assíncronas.

Se  fizermos  isso  para  da  flip­flop  do  contador  poderemos  pré­determinar  o  valor  inicial  a  ser incrementado.  Um  exemplo prático de um contador síncrono

Crescente  /  decrescente  de  módulo  16  com  carga  paralela  é  o 74LS193 / 74HC193

   

3 – CONTADORES COM CARGA PARALELA

   

4 – UTILIZANDO CONTADORES BCD

Contadores  BCD  são  bastantes  usados  em  circuitos  onde  pulsos devem  ser  contados  e  mostrados  em  um  display,  por  exemplo.  O circuito abaixo mostra um arranjo de contadores BCD com contagem de  000 a 999

   

4 – UTILIZANDO CONTADORES BCD

FUNCIONAMENTO:

Inicialmente  todos  os  contadores  estão  em  0  e,  no  display,  é 

mostrado 000. A cada borda de descida do sinal de clock o contador 

de unidades é incrementado e o valor é mostrado no display. Quando 

o valor é 009 (1001), o próximo pulso  fará com que o contador BCD 

de unidade vá para 0.

Nesse  momento  também  ocorrerá  uma  transição  de  1  para  0 

(borda de descida) na saída D que está  ligada ao clock do contador 

BCD de dezenas. E agora o display mostrará o valor 010.

Isso  continua  até  999  quando,  no  próximo  pulso,  os  contadores 

irão para 000, iniciando novamente a contagem.

   

4 – UTILIZANDO CONTADORES BCD

OBS.:  Analisar  somente  o  retângulo  vermelho  uma  vez  que  alguns  CIs  do projeto estão com os nomes trocados, bem como algumas ligações erradas.

   

5 – CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO

FUNCIONAMENTO FF­JK:

Onde x é irrelevante

As tabelas acima relacionam as entradas J e K e a saída Qatual

. De modo  a  gerar  um  Q

futuro.  Na  verdade,  na  construção  de  contadores 

síncronos, nós já sabemos o Qatual

 e Qfuturo

 (valores de contagem), mas precisamos saber quais os valores das entradas J e K que gerarão o Q

futuro.

   

5 – CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO

PROCEDIMENTO (0, 1, 2, 3, 4):

­  Definir  o  número  de  flip­flops  (bits)  do  contador  e  a  seqüência  de contagem;­  Mostrar  o  diagrama  de  transição  de  estados  indicando  todos  os estados  possíveis,  incluindo  os  estados  que  não  fazem  parte  da seqüência. O diagrama é mostrado abaixo:

   

5 – CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO

DIAGRAMA DO CONTADOR A SER PROJETADO:

   

5 – CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO

GERAR TABELA DE TRANSIÇÃO DE ESTADOS:

­  Encontrar  as  expressões  lógicas  que  relacionam  as  saídas  J  e  K com as entradas A, B e C usando o mapa de Karnaugh. Depois da simplificação chegamos às seguintes expressões:

   

5 – CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO

CIRCUITO LÓGICO FINAL:

   

6 – EXERCÍCIOS

1)  Faça  um  contador  síncrono  crescente  de  módulo  8.  Faça  os 

gráficos.

2)  Faça  um  contador  síncrono  crescente  de  módulo  12.  Faça  os 

gráficos

3) Utilizando o  circuito  de  carga paralela  faça um contador  síncrono 

crescente que conte até 7.

4) Faça um contador com lógica de estado futuro que conte: 6,2,3,7,1

5) idem a questão 4 mas para os estados 5,4,7,2,6

6)  Faça  um  contador  síncrono  que  faça  as  contagens 

crescentes/decrescentes quando o usuário  fizer a seleção do tipo de 

contagem. Faça os gráficos.

   

6 – EXERCÍCIOS

7) O que significa dizer que um contador é carregável?

8) Descreva a diferença entre a carga assíncrona e a carga síncrona.

9)  Desenhe  o  diagrama  de  circuito  para  um  contador  paralelo  com 

módulo  32.  Determine  a  freqüência  máxima  para  este  contador  se 

cada FF tem um tpd

 = 20 ns e cada porta tem tpd

 = 10ns.

10) Utilizando um flip­flop síncrono de 4 bits faça um decodificador de 

BCD para um display de 7 segmentos.

   

BIBLIOGRAFIA:

●  TOCCI,  R.  J;  WIDMER,  N.S.  Sistemas  Digitais, princípios  e  aplicações,  10ª  Edição,  São  Paulo:  Prentice Hall, 2007.

● IDOETA, I. V; CAPUANO, F. G. Elementos de Eletrônica Digital, 34ª Edição, São Paulo: Érica, 2002.

●  LOURENÇO,  A.  C.  et  al.  Circuitos  Digitais,  6ª  Edição, São Paulo: Érica, 2002.

● Filho, Matheus T. da Silva, Cronômetro Digital Didático. Revista Eletrônica Total Fora de Série, N.º 100  , p. 52 – 56, 2004.