capitulo viii contadores y registros

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FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE:

INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

ELECTRÓNICA DIGITAL Y LÓGICA PROGRAMABLE

MARZO 2012 – AGOSTO 2012

Ing. Santiago González Martínez.

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CAPÍTULO VIII: CONTADORES Y REGISTROS

CONTENIDO:

Contadores Asíncronos

Contadores con Número MOD <2N

Contador Asíncrono Descendente

Contadores Síncronos Paralelos

Contadores Síncronos Descendentes y Ascendentes

Contadores con Preestablecimiento

El contador 74193

Análisis y Diseño de un Contador Síncrono

Registros

Entrada Paralelo / Salida Paralelo

Entrada Serial / Salida Serial

Entrada Paralelo / Salida Serial

Entrada Serial / Salida Paralelo

Contador de Registro de Desplazamiento: Contador de Anillo

CONTENIDO CAPÍTULO VIII: CONTADORES Y REGISTROS


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CONTADORES ASÍNCRONOS

En la figura se presenta un contador asíncrono como el que se analizó en el capítulo V.

- Los pulsos de reloj se aplican únicamente a la entrada CLK del FF A, en consecuencia el FF se complementa en cada TPN de la señal de reloj debido a que J=K=1.

- La salida del FF A actúa como señal de reloj para el FF B, en consecuencia la salida del FF B, se complementará cada vez que ocurra una TPN del FF A. ésta secuencia se repite para cada FF.


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Número MOD

El contador presentado anteriormente tiene 16 estados diferentes (0000->1111), se

trata de un contador MOD-16, donde el número MOD indica el número de estados.

Numero MOD = 2N

Donde N, es el número de FF



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División de Frecuencia

En un contador cada FF, presenta un forma de onda cuya frecuencia es la mitad de la

frecuencia de la forma de onda de ingreso.

Figura. Formas de Onda en cada FF, de un contador MOD-16



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División de Frecuencia: Ejemplo Reloj

La característica de división de frecuencia, se puede emplear para aplicaciones tales

como por ejemplo diseño de un sistema reloj, la idea es la siguiente:

Considerando que le número MOD es igual a 2N, no sería posible obtener un contador MOD 60, posteriormente se analizará como obtener un contador con cualquier número MOD.



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CONTADORES CON NÚMERO MOD < 2N

Un contador puede ser modificado para producir un número MOD menor a 2N,

permitiendo que el contador omita estados, que serían normalmente parte del

contador:En el ejemplo de la figura se ha variado un contador MOD-8:

-La salida NAND, se conecta a la entrada síncrona de cada FF, mientras que la salida NAND sea ALTA, no tendrá efecto sobre el contador. Sin embargo cuando pase a BAJA, borrará todos los FF, de manera que pase al estado 000.

-La salida NAND pasará bajo cuando B=C=1. Esta condición ocurrirá cuando se pase del estado 101 a 110 ( 6 pulsos de entrada). Una vez que se han borrado los FF, la salida NAND pasaráa ALTO, puesto que B y C ya no se encuentran en ALTO.



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Un contador puede ser modificado para producir un número MOD menor a 2N,

permitiendo que el contador omita estados, que serían normalmente parte del

contador:Aunque el contador, pasa al estado 110, éste es solo momentáneo, en esencia se omiten los estados 110 y 111.

El conteo va desde 000 -> 101, por lo tanto es un contador MOD-6.

La ocurrencia del estado 110, es muy breve y no producirá algún indicativo en un dispositivo visual, pero podría generar inconvenientes si la salida B, se encuentra conectada a otra circuitería externa al contador.

En C se obtiene una señal con una frecuencia igual a 1/6 de la frecuencia de la señal CLK.



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Ejemplos:

Figura. (a) Contador MOD 14, (b) Contador MOD 10 (Contador de décadas o contador BCD)



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Procedimiento de Diseño para un Contador MOD X (X≤2N)

- Determinar el número mínimo de FF, donde se mantiene la condición 2N≥X, y

conectarlos como un contador. Si 2N =X no realizar los pasos siguientes.

-Conectar una compuerta NAND a todas las estradas asíncronas reestablecer de los

FF.

- Determinar cuales entradas están en ALTO, en un conteo igual a X y conectar las

salidas normales de éstos FF a las entradas de la compuerta NAND.



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Contador Asíncrono en CI

Figura. Contador Asíncrono en CI 74LS293 (Incluye cuatro FF)



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CONTADORES ASÍNCRONOS DESCENDENTES

Para una aplicación es posible que se requiera un contador descendente,

examinando una secuencia de éste tipo se tiene:



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CONTADORES ASÍNCRONOS DESCENDENTES

La solución consiste en emplear las salidas complementarias de los FF

Figura. Contador Asíncrono Descendente MOD-8



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CONTADORES SÍNCRONOS PARALELOS

En los contadores asíncronos se presenta el inconveniente, por los retrasos acumulados en la propagación de los FF, dicho de otra manera no todos los FF, cambian de estado simultáneamente en sincronía con los pulsos de entrada. Estas limitaciones pueden superarse con el uso de contadores síncronos o paralelos.

En éste caso ya que los pulsos de la señal CLK, se aplican a todos los FF, debe utilizarse algún medio para controlar cuando un FF, se dispare o permanezca inalterado por un puso de reloj, esto se logra empleado las entradas J, K. A continuación se presenta un ejemplo:



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Figura. Contador Síncrono MOD-16

La operación del circuito se basa en que sólo los FF que deben cambiar de estado en una TPN, tienen J=K=1, cuando se presente dicha TPN



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Figura. Secuencia Contador Síncrono MOD-16

La operación del circuito se basa en que sólo los FF que deben cambiar de estado en una TPN, tienen J=K=1, cuando se presente dicha TPN



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Ventajas Contadores Síncronos sobre Asíncronos

En un contador paralelo todos los FF, cambian de estado al mismo tiempo, en consecuencia a diferencia de los contadores asíncronos, los retrasos de propagación no se suman para producir un retraso global.

En lugar de ello el tiempo total de respuesta de un contador síncrono, es igual al tiempo que le tome a un FF, cambiar de estado más el tiempo necesario para que los nuevos estados lógicos se propaguen a una sola compuerta AND y alcancen los ingresos J, K de un FF:

Retraso Total = tpd del FF + tpd de la compuerta AND



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Contadores Síncronos en CI

Algunos ejemplos de contadores síncronos disponibles en CI, son:

74LS160 74LS16174LS162 74LS16374HC160 74HC16074HC162 74HC163

Contadores Síncronos Contadores SíncronosDécadas MOD 16



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CONTADORES SÍNCRONOS DESCENTES Y ASCENDENTES

De igual forma que un contador asíncrono, un contador síncrono descendente puede

diseñarse a partir de las salidas complementarias :

Figura. Contador Síncrono Ascendente - Descendente MOD-8

Los CI 74LS190 / 74HC190, son contadores síncronos de décadas ascendentes/descendentes



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CONTADORES CON PREESTABLECIMIENTO

Muchos contadores síncronos disponibles en CI, están diseñados para ser prefijables, es

decir definir el valor inicial de conteo. Esto se lo puede hacer de manera asíncrona (

independientemente de la señal de reloj) ó síncrona (durante la transición activa de la

señal de reloj).

Esta operación de prefijado también se conoce como carga del contador.



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Figura. Contador Paralelo Prefijable, con preestablecimiento asíncrono



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Contadores con Preestablecimiento en CI

74190 7416074191 7416174192 7416274193 7416374HC190 74HC16074HC191 74HC16174HC192 74HC16274HC193 74HC163

Preestablecimiento Asíncrono Preestablecimiento Síncrono



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EL CONTADOR 74193 (74LS193 /74HC193)

El contador 74193, consiste en un dispositivo, ascendente/descendente, prefijable MOD-16, con conteo síncrono, prefijable asíncrono y reinicio maestro asíncrono.

Figura. Características del Contador 74193



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REGISTROS EN CI: ENTRADA PARALELO / SALIDA PARALELO

Existen disponibles dos tipos de éste registro, 74174 y 74178, el primero es estrictamente un registro paralelo y el segundo es un registro de corrimiento que puede ser cargado con datos en paralelo y dispone de salida paralelo.

Figura. Registros Entrada Paralelo / Salida Paralelo



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REGISTROS EN CI: ENTRADA SERIAL / SALIDA SERIAL

El CI 4731B, es un registro de corrimiento cuádruple CMOS de 64 bits. Contiene cuatro registros de corrimiento de 64 bits idénticos en un CI.

Figura. Registros Entrada Serial / Salida Serial



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REGISTROS EN CI: ENTRADA PARALELO / SALIDA SERIAL

Se encuentran disponible con el código: 74165, 74LS165 y 74HC165

Figura. Registros Entrada Paralelo/ Salida Serial



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REGISTROS EN CI: ENTRADA SERIAL / SALIDA PARALELO

Se encuentran disponible con el código: 74164, 74LS164 y 74HC164

Figura. Registros Entrada Serial/ Salida Paralelo



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CAPÍTULO VIII: CONTADORES Y REGISTROS

CONTENIDO:

Contadores Asíncronos

Contadores con Número MOD <2N

Contador Asíncrono Descendente

Contadores Síncronos Paralelos

Contadores Síncronos Descendentes y Ascendentes

Contadores con Preestablecimiento

El contador 74193

Análisis y Diseño de un Contador Síncrono

Registros

Entrada Paralelo / Salida Paralelo

Entrada Serial / Salida Serial

Entrada Paralelo / Salida Serial

Entrada Serial / Salida Paralelo

Contador de Registro de Desplazamiento: Contador de Anillo



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