ELETRÔNICA DIGITAL II. AUTOR: ENG. ANTONIO CARLOS LEMOS JÚNIOR

Transcrição

1 ELETRÔNICA DIGITAL II AUTOR: ENG. ANTONIO CARLOS LEMOS JÚNIOR 2º SEMESTRE 2008

2 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

3 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.

4 1 CONTADORES SÍNCRONOS CRESCENTES CONTAGEM:

5 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 flip flop somado com o atrado da porta AND. atraso total = t PD (flip flop) + (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.

6 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

7 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.

8 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 flip flop 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 flip flop 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

9 3 CONTADORES COM CARGA PARALELA

10 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

11 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.

12 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.

13 5 CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO FUNCIONAMENTO FF JK: Onde x é irrelevante As tabelas acima relacionam as entradas J e K e a saída Q atual. De modo a gerar um Q futuro. Na verdade, na construção de contadores síncronos, nós já sabemos o Q atual e Q futuro (valores de contagem), mas precisamos saber quais os valores das entradas J e K que gerarão o Q futuro.

14 5 CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO PROCEDIMENTO (0, 1, 2, 3, 4): Definir o número de flip flops (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:

15 5 CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO DIAGRAMA DO CONTADOR A SER PROJETADO:

16 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:

17 5 CONSTRUÇÃO DE CONTADORES SÍNCRONOS COM LÓGICA DE ESTADO FUTURO CIRCUITO LÓGICO FINAL:

18 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.

19 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 t pd = 20 ns e cada porta tem t pd = 10ns. 10) Utilizando um flip flop síncrono de 4 bits faça um decodificador de BCD para um display de 7 segmentos.

20 BIBLIOGRAFIA: TOCCI, R. J; WIDMER, N.S. Sistemas Digitais, princípios e aplicações, 10ª Edição, São Paulo: Prentice Hall, IDOETA, I. V; CAPUANO, F. G. Elementos de Eletrônica Digital, 34ª Edição, São Paulo: Érica, LOURENÇO, A. C. et al. Circuitos Digitais, 6ª Edição, São Paulo: Érica, Filho, Matheus T. da Silva, Cronômetro Digital Didático. Revista Eletrônica Total Fora de Série, N.º 100, p , 2004.