Transcript Modo apresentação slides
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA DIGITAL - ET75C - Profª Elisabete N Moraes AULA 09 –CONTADORES
Em 28 de maio de 2015.
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
REVISÃO FF-CONCEITOS
0 1
Q
Latch 0
IN
0 1
OUT
1
Q'
0 1 Síncrono utiliza um sinal especial denominado de “clock”, que cadencia uma eventual troca de estado, determina a velocidade de operação do circuito.
Assíncrono o sinal de saída depende da ordem segundo a qual as entradas mudam de sinal, o estado do circuito pode alterar a qualquer instante.
Controle por nível: “1” ou “0” Controle por borda: “subida” ou “descida” E
FF FF FF
2
SR
S R Q 0 0 Qa 0 1 1 0 1 1 0 1 * Q’ Qa ’ 1 0 *
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
REVISÃO FF SR SR implementado (síncrono)
E Controles assíncronos, não dependem do sinal de clock.
1. ENABLE (E) terminal de habilitação.
2. CLEAR (CL’) independentemente das entradas e da habilitação/clock, torna Q=0.
3. PRESET (PR’) independentemente das entradas e da habilitação/clock, torna Q=1.
3
JK
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
REVISÃO FF JK JK mestre-escravo
J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Q Qa 0 1 Qa’ 4
Aula 9 - Contadores Tipo T (toogle)
REVISÃO FF JK - VARIAÇÕES
28-Mai-15 T 0 1 Q Qa Qa' Tipo D (data) D 0 1 Q 0 1 5
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
CONTADORES: INTRODUÇÃO
São formados pelos FF’s, conectados de modo a realizar a contagem do número de pulsos que sejam produzidos por um circuito ou a partir de um sensor, o que corresponde em última análise à contagem de bit’s.
A partir desta contagem podemos usar estes circuitos para a realização de operações mais complexas como somas e manipulação de dados.
Idoeta & Capuano, cap 6 Tocci, cap 7 Taub, cap 4 Floyd, cap 8 http://www2.ufersa.edu.br/portal/view/uploads/setores/147/arquivos/C ircuitos/Cap%C3%ADtulo%2007.pdf
6
Aula 9 - Contadores
APLICAÇÕES
28-Mai-15 7
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
CONTADOR ASSÍNCRONO
Assíncrono anterior. Sinal de clock é aplicado no primeiro estágio, que por sua vez é o sinal que é o que origina a contagem.
Os estágios seguintes utilizam como sinal de sincronismo a saída de cada estágio Também denominados de
Ripple Counters
(ondulantes).
Apresentam como desvantagem a existência de um atraso de propagação no sinal que ativa a contagem e que deve ser considerado, pois este atraso é cumulativo.
Créditos: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletronica-digital/100-licao-9-os-contadores-digitais 8
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
CONTADOR SÍNCRONO
Síncrono Quando existe um sinal de clock único externo que é aplicado a todos os estágios ao mesmo tempo.
Existência de um circuito combinacional.
9
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
CARACTERÍSTICAS
Quanto ao modo de contagem: Progressivos ou Crescentes (UP COUNTERS) Regressivos ou Decrescentes (DOWN COUNTERS) Número máximo de contagens: Ex.: Denomina-se módulo de um contador o número de contagens que ele completa, é abreviado por MOD.
a)Contador módulo 16 (mod 16) 0000 2 a 1111 2 requer 4 FFs b)Contador módulo 32 (mod 32) 00000 2 a 11111 2 requer 5 FFs Para contagens diferentes de 2n - 1 , deve-se introduzir um circuito lógico que produzirá um pulso para limpar (
clear
) o circuito em questão na contagem imediatamente superior.
QC = ‘1’ (MSB) QB = ‘1’ QA = ‘0’ (LSB) 1.2 2 + 1.2 1 + 0.2 0 = 6 No sexto pulso o contador zera. Contador 0 a 5 ou mod 6.
10
J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Q Qa 0 1 Qa' Aula 9 - Contadores
CONTADOR MOD 4
Entradas assíncronas (prioridade sobre o CK): PR ≈ S =1 Q=1 RST=CL ≈ R =1 Q=0 28-Mai-15 0 1 0 1 0 0 0 11 0 Diagrama de temporização 11
QA QB QC
J Q J Q J Q J K Q
FFA
K
FFD Todas as entradas J e K em nível "1"
Q
QD
Aula 9 - Contadores
QA QB
1 2 3 J Q K Q
FFA
J Q K Q
FFB
28-Mai-15 J Q K Q
FFC
QC
J K Q Q
FFD
QD
Recicla para 000 12
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
MOD
2
n
- CONTADOR MOD 6
QA
Para contagens diferentes de potências de 2 (2, 4, 8, 16,...) utiliza-se a entrada assíncrona CL (
clear
) para reiniciar/zerar a contagem na combinação do valor desejado.
No exemplo a ativação da porta NAND ocorre quando: C=1 B=1 A=0.
J K Q Q
FFA
J K Q Q
FFB QB
J K Q Q
FFA QA
J K Q Q
QC
J K Q Q
FFB QB
J K
Todas as entradas J e K em nível "1"
Q Q
QD
J K
FFC
Q Q
QC
J K Q Q
FFD QD
Lembrando: CL=1 Q=0 Glitch ou spike 13
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
MOD
2
n
- CONTADOR MOD 6
QA QB
J Q
QA
J Q K Q
FFA
J Q K Q
FFB
K Q
FFA
J K Q Q C=1 B=1 A=0
QC
J Q K Q
FFB QB
J K
Todas as entradas J e K em nível "1"
Q Q
QD
J Q K Q
FFC QC
J K Q Q
FFD QD
Lembrando: CL=1 Q=0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 Glitch ou spike 14
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
CONTADOR DECRESCENTE (DOWN)
Um contador decrescente utiliza a saída Q negada do FF.
FF1 FF2 FF3 Sugestão como exercício! Desenvolver as formas de onda Ck # 0 1 2 3 4 5 6 7 QC= Q’3 1 1 1 1 0 0 0 0 QB= Q’2 1 1 0 0 1 1 0 0 QA= Q’1 1 0 1 0 1 0 1 0 Dec 7 6 5 4 3 2 1 0 15
Aula 9 - Contadores
XXX
28-Mai-15 16
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
CONTADOR SÍNCRONO
Os contadores assíncronos possuem como desvantagem o acúmulo dos atrasos de propagação dos FFs , pois não trocam de estado em sincronia com os pulsos de entrada. Tal limitação é solucionada fazendo com que os FFs sejam disparados simultaneamente pelos pulsos de clock da entrada, assim o terminal de clock é comum a todos os FFs.
Neste caso, os contadores são denominados por contador síncrono ou paralelo. Esse procedimento torna o circuito independente do número de etapas, tornando a contagem mais rápida.
Se J=K=1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A B C D 17
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
CARACTERÍSTICAS
As entradas do CK de todos os FFs estão interconectadas, de modo que o sinal de CK é aplicado simultaneamente a cada FF.
Apenas o FF LSB é que tem as entradas J e K permanentemente conectadas ao nível alto, as demais serão acionadas pela combinação das saídas dos FFs anteriores.
O contador síncrono requer mais circuitos eletrônicos para a sua construção do que o contador assíncrono.
O princípio básico para a construção de um contador síncrono: Cada FF deve ter suas entradas J e K conectadas de modo que elas estejam em alto somente quando as saídas de todos os FFs de mais baixa ordem estiverem no estado alto.
18
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
GERADOR DE CLOCK COM O CI 555
Termo atribuído para circuitos cuja saída varia entre dois estados. São empregados como osciladores ou circuitos modificadores de sinais: Biestáveis possuem dois estados estáveis e são exemplificados pelos FFs.
Monoestáveis possuem um estado estável, no qual podem permanecer indefinidamente e, um estado quase estável, em que permanece por um intervalo de tempo predefinido que passado algum tempo regressa ao estado inicial. Uso como gerador de pulso. Ex: minuteria.
V out Astáveis não possuem estados estáveis, por isso a saída oscila indefinidamente entre dois estados possíveis, com uma frequência determinada.
V out Tocci, seção 5.24.
Tocci, seção 5.24.
Créditos: Prof. Hamilton Savi http://pessoal.utfpr.edu.br/celiacristina/arquivos/clock.pdf
Créditos: Prof. Hamilton Savi
19
Aula 9 - Contadores 28-Mai-15
CI 555
CI versátil usado em todas as áreas de eletrônica, para produzir atrasos de tempo ou oscilações. O tempo é controlado precisamente por um capacitor e resistor externos. Usado como Astável, Monoestável ou
Schmitt Trigger
. • alimentação 5 a18V • corrente de saída compatível com TTL (5V) • temporização mínima 200mA 10( s) • temporização máxima • período máximo 5(minutos) 1400(s)
1=terra
terminal negativo da tensão de alimentação • frequência máxima 70(kHz)
2=disparo
também chamado de “ trigger ” , é a entrada do comparador inferior, é usado para levar a saída ao nível alto.O disparo é realizado quando a tensão neste terminal cair abaixo de 1/3 Vcc , ou metade da tensão de controle.
3=saída
é o terminal de saída do circuito, seu nível de tensão quando ativado é igual a Vcc
4=reset
o aterramento deste terminal, interrompe o ciclo do tempo, quando não utilizado, deve ser ligado a Vcc
5=tensão de referência ou controle
este terminal dá acesso direto ao ponto de 2/3 de Vcc , que é o nível de referência do comparador superior.Aplicando se uma tensão externa a este ponto, alteram se as tensões de limiar e de disparo.Quando não utilizado, deve ser conectado a um capacitor de nF para massa.
6=tensão de limiar
o ciclo termina, ou seja, a saída é desligada, assim que a tensão deste terminal atinge 2/3 Vcc , ou a tensão do terminal 5
7=descarga
conectado à massa por um transistor operando em saturação,quando a saída estiver em nível baixo, e é isolado da massa, quando o transistor está cortado, em nível alto.Desta forma controla -se a carga e descarga do capacitor externo de temporização
8=+Vcc
terminal positivo da alimentação, 5 a 18V.
20
CI 555
Diagrama interno: A)Resistores: Formam um divisor resistivo. B)Bloco dos Amplificadores: Estão no modo sem realimentação, operando como comparadores.
B1) Não inversor AO1 V6=Vin e V5=V- = Vref = 2/3Vcc
V O
Vsat Vsat se Vin
Vref se Vin
Vref
B.2) Inversor AO2 V2=Vin e V+ = Vref = 1/3Vcc
V O
Vsat Vsat se Vin
Vref se Vin
Vref
Aula 9 - Contadores AO1 AO2 C) FF RS
S R Q 0 0 Qa 0 1 1 0 1 1 0 1 *
28-Mai-15 21
28-Mai-15 Aula 9 - Contadores
555 COMO ASTÁVEL (OSCILADOR)
Os tempos alto ( T H ) e baixo ( T L ) são calculados por : T H = 0,69.( R A + R B ).C
T L = 0,69.R
B .C
22