martes, 11 de agosto de 2009

I. Introduccion


En electrónica es bastante frecuente verse necesitado de contabilizar eventos y por tanto se requiere utilizar un contador, en nuestro caso se tratará de un contador electrónico digital. Un contador electrónico básicamente consta de una entrada de impulsos que se encarga de conformar (escuadrar), de manera que el conteo de los mismos no sea alterado por señales no deseadas, las cuales pueden falsear el resultado final.

Existen varios tipos de contadores en este blog se describen algunos como el contador de anillo de Jonson, contadores asincronos, contadores sincronos, etc.

I.I Definicion

Se denomina contador todo circuito secuencial capaz de almacenar en cada momento el número de pulsos aplicados a una determinada entrada del circuito.

Están realizados con slip-flops S-R, J-K- D o T encadenados, dependiendo del número la cantidad de pulsos que puede almacenar.

Aunque los contadores electrónicos presentan gran numero de variantes, todos ellos pueden reducirse a dos tipos fundamentales:

  • Contador asíncrono o contador serie.
  • Contador asíncrono o contador paralelo.

El contador asíncrono esta constituido por un conjunto de slip-flops en los que los pulsos que se aplican a la entrada, generalmente procedentes de un reloj, deben atravesar el primer slip-flop antes de poder mandar a el segundo y así sucesivamente hasta el ultimo slip-flop.

El contador sincrono esta formado por una serie de slip-flops a los que se les aplica simultáneamente todas las entradas o pulsos de reloj de forma que todos los slip-flops cambian simultáneamente de estado.

Los contadores asíncronos son mas lentos que los sincronos, ya que en estos últimos se suprimen los tiempos de propagación entre las diversas etapas del contador. Por otra parte, la circuiteria de un circuito sincrono es, con las mismas características de funcionamiento, más compleja que la de un contador asíncrono.

II. Marco Teorico

II.I El contador Johnson

El contador en anillo es elegantemente simple, pero utiliza los flip-flops antieconómicamente - recuérdese que con n biestables es posible codificar hasta 2n estados -. El contador Johnson o contador conmutado en cola es una variación del contador en anillo que duplica el número de estados codificados, sin sacrificar su velocidad. Lo que si complica algo es la decodificación del estado.


Figure 3.9: Esquema de un contador en Johnson de 4 bits.
\begin{figure}\centering \epsfig{file=Contadores/contador_Johnson.eps,width=10cm}\end{figure}

La figura 3.9 presenta un contador Johnson de 4 bits. Como puede apreciarse, la diferencia con un contador en anillo es que ahora, en lugar de conectar Q3 a J0, y $\overline{Q_3}$ a K0 conectamos $\overline{Q_3}$ a J0Q3 a K0. Esto provoca que el biestable 3 cambie los ceros que le llegan por unos y viceversa. La tabla 3.3 presenta los estados alcanzados. Una agradable ventaja del contador Johnson respecto del contador en anillo es que no es necesario utilizar las entradas asíncronas para inicializar el contador - siempre y cuando, el estado inicial por defecto sea el 00002 -.
y

II.II Contadores Asincronos

En los sistemas asíncronos los FF no están conectados al mismo reloj, por lo que no cambian simultaneamente. La señal de reloj sólo ataca al flip-flop que representa al bit menos significativo. Los otros FF se conectan en cascada sirviendo su salida de reloj para el siguiente, hasta llegar al bit mas significativo.

El siguiente es un contador asincrono de 3 bits. Trabaja exactamente como el de dos bits, solo que ahora, debido al tercer FF se contarán 8 estados.

II.III Contadores Sincronos

A diferiencia de los contadore asincronos el contador síncrono o "Paralelo" lleva una conexión un tanto diferentes sobre los FF, esto puede aumentar su complejidad, pero es la única manera de obtener el menor retraso posible para operar de manera confiable y alcanzar mayores velocidades de conteo.

En los contadores paralelos, todos los FF cambian al mismo tiempo, lo que reduce la propagación a un solo valor (el tiempo que tarda en cambiar de estado un solo FF).

La siguiente figura ilustra el circuito de un contador síncrono (Paralelo):

Contador Síncrono de 4 bits


Al comparar el circuito síncrono y el asíncrono, podremos observar diferencias muy marcadas:

  1. En este circuito, todas las entradas de reloj (CP) están conectadas a un mismo punto, logrando así que la señal de reloj sea la misma para todos los FF del contador.
  2. Únicamente el primer BIT (FF) tiene sus entradas "J-K" conectadas a V+, y por consiguiente, será el único que se complemente (Toggle) libremente, los demás dependen de una combinación en las salidas para poder complementarse.
  3. Es primordial el uso de otro tipo de circuitos digitales además de los FF, en este caso, un par de compuertas AND, una de dos entradas y una de tres entradas.

II.IV Contadores Integrados

El CD4029 es un contador sincrónico "Up-Down", Contador Progresivo/Regresivo, Preajustable, Binario/Década

Es un contador de 4 bits que opera como década (0000 a 1001), tanto en el sentido creciente como decreciente.

Además de la entrada normal de clock (información de tipo serie) posee 4 entradas disponibles para información paralela. Esas entradas permiten que el contador sea cargado con un determinado dato (número binario) e inicie a partir de allí la cuenta.

En esta imagen tenemos la disposición de los pines del CD4029, y a continuación, una relación de todas sus entradas y salidas, con sus respectivas funciones.

Habilitación Preajuste (Pin 1): Entrada para lectura paralela. Cuando ampliamos un nivel lógico "1", en esta entrada, el contador se carga con la información presente en las entradas paralelas; si no es utilizada debe ser mantenida en "0".

J1, J2, J3, J4 (Pin's 3, 4, 12 y 13 respectivamente): Entradas paralelas de datos. Estas entradas actúan directamente en las salidas del contador, independientemente de cualesquiera otras condiciones, una vez que representan los "presets" de cada flip-flop del contador. En este circuito el digito más significativo (con peso 8) es alterado a través de la entrada J4 (pin3). Si quisieras por ejemplo, que el contador vaya al número 6, debes aplicar a las entradas paralelas el número correspondiente en binario, o sea 0110 (J4=0, J3=1, J2=1, J1=0, ).

Q1, Q2, Q3 y Q4 (Pin's 6, 11, 14 y 2 respectivamente): Salidas del contador. La salida Q4 representa el dígito más significativo del número en binario, por lo tanto Q1 es el menos significativo.

Reloj (Pin 15): Entrada de Reloj. A cada transición ascendente (de "0" a "1") de la señal de Reloj el contador cambia de estado.

Avance/Retroceso (Pin 10): Entrada de control para cuentas crecientes o decrecientes. Un nivel lógico "1" hace que el circuito realice la cuenta creciente, con un nivel "0" la cuenta será decreciente.

Binario/Década (Pin 9): Entrada de control para la cuenta en binario o década/decena. En nivel lógico "1" el circuito cuenta en binario (de 0000 hasta 1111) y en nivel "0" el contador se comporta como una década (contando de 0000 hasta 1001 o sea de 0 a 9).

Entrada Carry (Pin 5): Habilitación del contador Con "1" la cuenta se paraliza. Con "0" el contador funciona normalmente.

Salida Carry (Pin 7): Salida de término de cuenta. Representa la salida "Carry" o "va 1" del contador. El nivel lógico de esta salida varía de "1" a "0" toda vez que el contador alcanza el número máximo de la cuenta, cuando está conectado como contador creciente, o cuando alcanza el menor número de la cuenta, al funcionar como contador decreciente.

II.V Ejemplo
Circuito del contador para 1 digito

III. Concluciones

Los contadores son circuitos integrados capaces de almacenar en cualquier momento el numero de pulsos aplicados a una dterminada entrada del circuito. Los contadores se dividen principalmente en :
  • Asincronos
  • Sincronos
el principal componente de un contador son los flip-flops que no son mas que operadores logicos biestables, es decir, tienen dos estados estables de funcionamiento.

IV. Bibliografia

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