Breve descripción del contador de ondas con diagramas de circuito y de tiempo

Mientras observaba atentamente la línea de producción de botellas de vidrio, que las máquinas envasaban en 10 botellas por paquete, una mente inquisitiva se pregunta: ¿Cómo sabe la máquina contar el número de botellas? ¿Qué enseña a las máquinas a contar? La búsqueda de una respuesta para resolver esta curiosidad dará lugar a un invento muy interesante llamado - "Contador"Los contadores son los circuitos que cuentan los pulsos de reloj aplicados. Suelen diseñarse utilizando flip-flops. En función de la forma en que se aplica el reloj para su funcionamiento, los contadores se clasifican en Contadores síncronos y asíncronos. En este artículo, vamos a ver un contador asíncrono que se conoce notoriamente como Contador de rizos.

¿Qué es un contador de ondas?

Antes de pasar al contador de ripple, vamos a familiarizarnos con los términos Contadores síncronos y asíncronos. Los contadores son circuitos realizados con flip-flops. Los contadores síncronos, como su nombre indica, tienen todos los flip-flops trabajando en sincronía con el pulso de reloj, así como entre sí. Aquí el pulso de reloj se aplica a cada flip-flop.

Mientras que en el contador asíncrono el pulso de reloj se aplica sólo al flip flop inicial cuyo valor se consideraría como LSB. En lugar del pulso de reloj, la salida del primer flip-flop actúa como pulso de reloj para el siguiente flip-flop, cuya salida se utiliza como reloj para el siguiente flip-flop en línea y así sucesivamente.

Así, en el contador asíncrono, después de la transición del flip-flop anterior se produce la transición del siguiente flip-flop, no al mismo tiempo como se ve en el contador síncrono. En este caso, los flip-flops se conectan en disposición maestro-esclavo.

Contador de ondulación: El contador de ondulación es un contador asíncrono. Su nombre se debe a que el pulso de reloj se ondula a través del circuito. Un contador de ondulación n-MOD contiene n números de flip-flops y el circuito puede contar hasta 2ⁿ antes de restablecer el valor inicial.

Estos contadores pueden contar de diferentes maneras en función de su circuito.

CONTADOR ASCENDENTE: Cuenta los valores en orden ascendente.
CONTADOR ASCENDENTE: Cuenta los valores en orden descendente.
CONTADOR ASCENDENTE-DESCENDENTE: Un contador que puede contar valores tanto en el sentido de avance como en el de retroceso se denomina contador arriba-abajo o contador reversible.
DIVIDE por N CONTADOR: En lugar de un binario, a veces podemos necesitar contar hasta N de base 10. El contador de ondas que puede contar hasta el valor N que no es una potencia de 2 se llama contador Dividir por N.

Diagrama de circuito del contador de ondas y diagrama de temporización

El funcionamiento del contador de ondas se puede entender mejor con la ayuda de un ejemplo. En función del número de flip flops utilizados, se pueden diseñar contadores de rizado de 2 bits, 3 bits y 4 bits...... Veamos el funcionamiento de un contador de 2 bits contador de ondulación binario para entender el concepto.

A contador binario puede contar hasta valores de 2 bits, es decir contador 2-MOD puede contar 2² = 4 valores. Como aquí el valor de n es 2, utilizamos 2 flip-flops. Al elegir el tipo de flip-flop hay que tener en cuenta que los contadores de ripple sólo pueden diseñarse utilizando aquellos flip-flops que tienen una condición de conmutación como en Flip-flops JK y T.

Contador binario de ondulación con Flip Flop JK

La disposición del circuito de un contador binario de ondas es como se muestra en la siguiente figura. Aquí dos JK flip flops Se utilizan J0K0 y J1K1. Las entradas JK de los flip flops se alimentan con una señal de alta tensión que los mantiene en estado 1. El símbolo del pulso de reloj indica un pulso de reloj de disparo negativo. En la figura se observa que la salida Q0 del primer flip flop se aplica como pulso de reloj al segundo flip flop.

Aquí la salida Q0 es el LSB y la salida Q1 es el bit MSB. El funcionamiento del contador se puede entender fácilmente utilizando la tabla de verdad del flip flop JK.

Por lo tanto, según la tabla de la verdad, cuando las dos entradas son 1, el siguiente estado será el complemento del estado anterior. Esta condición se utiliza en el flip flop de ondulación. Como hemos aplicado una tensión alta a todas las entradas JK de los flip-flops, éstas se encuentran en el estado 1, por lo que deben conmutar el estado en el extremo negativo del pulso de reloj, es decir, en la transición 1 a 0 del pulso de reloj. El diagrama de temporización del contador binario de ondas explica claramente el funcionamiento.

En el diagrama de temporización, podemos observar que Q0 cambia de estado sólo durante el flanco negativo del reloj aplicado. Inicialmente, el flip-flop está en el estado 0. El flip-flop permanece en ese estado hasta que el reloj aplicado pasa de 1 a 0. Como los valores JK son 1, el flip-flop debe alternar. Por tanto, cambia de estado de 0 a 1. El proceso continúa durante todos los pulsos del reloj.

Pasando al segundo flip flop, aquí la forma de onda generada por el flip flop 1 se da como impulso de reloj. Así, como podemos ver en el diagrama de temporización, cuando Q0 pasa de 1 a 0, el estado de Q1 cambia. Aquí no hay que tener en cuenta el pulso de reloj anterior, sólo hay que seguir la forma de onda de Q0. Ten en cuenta que los valores de salida de Q0 se consideran LSB y los de Q1 se consideran MSB. A partir del diagrama de temporización, podemos observar que el contador cuenta los valores 00,01,10,11 y luego se reinicia y comienza de nuevo desde 00,01,... hasta que se aplican los pulsos de reloj al flip flop J0K0.

contador de ondulación de 3 bits utilizando un flip-flop JK - Tabla de la verdad/Diagrama de temporización

En el contador de ondulación de 3 bits, se utilizan tres flip-flops en el circuito. Como aquí el valor 'n' es tres, el contador puede contar hasta 2³ = 8 valores .es decir, 000,001,010,011,100,101,110,111. A continuación se presenta el diagrama del circuito y el diagrama de temporización.

Aquí la forma de onda de salida de Q1 se da como impulso de reloj al flip flop J2K2. Así, cuando Q1 pasa de 1 a 0 transiciones, el estado de Q2 cambia. La salida de Q2 es el MSB.

contador de ondulación de 4 bits con flip flop JK - Diagrama de circuito y diagrama de temporización

En el contador de ondulación de 4 bits, el valor n es 4, por lo que se utilizan 4 flip flops JK y el contador puede contar hasta 16 pulsos. Por debajo de la diagrama del circuito y diagrama de temporización junto con la tabla de verdad.

contador de ondulación de 4 bits con Flip Flop D

A la hora de seleccionar un Flip Flop para el diseño de un contador de ripple, un punto importante a tener en cuenta es que el flip flop debe contener una condición de conmutación de estados. Esta condición sólo la cumplen los flip flops T y JK.

A partir de la tabla de verdad de D flip flopse puede ver claramente que no contiene la condición de conmutación. Por tanto, cuando se utiliza como contador de ondulación, el flip flop D tiene un valor inicial de 1. Cuando el pulso de reloj pasa de 1 a 0, el flip flop debería cambiar de estado. Pero según la tabla de verdad, cuando el valor de D es 1, permanece en 1 hasta que el valor de D se cambie a 0. Por lo tanto, la forma de onda del flip flop D0 siempre permanecerá en 1, lo que no es útil para el recuento. Por lo tanto, el flip flop D no se considera para la construcción de contadores de ondulación.

Contador de división por N

El contador de ondas cuenta valores hasta 2ⁿ. Por tanto, contar valores que no son potencias de 2 no es posible con los circuitos que hemos visto hasta ahora. Pero mediante una modificación, podemos hacer un contador de ondas para contar el valor que no puede ser expresado como una potencia de 2. Tal contador se llama Contador de división por N.

El número de flip flops n a utilizar en este diseño se elige de forma que 2ⁿ > N, donde N es la cuenta del contador. Junto con los flip flops, se añade una puerta de realimentación para que en la cuenta N todos los flip flops se pongan a cero. Este circuito de retroalimentación es simplemente un Puerta NAND cuyas entradas son las salidas Q de los flip flops cuya salida Q = 1 en la cuenta N.

Veamos el circuito de un contador cuyo valor N es 10. Este contador también se conoce como Contador de décadas ya que cuenta hasta 10. Aquí el número de flip flops debería ser 4 debido a 2⁴= 16 > 10. Y a una cuenta de N= 10 las salidas Q1 y Q3 serán 1. Por tanto, se dan como entradas a la puerta NAND. La salida de la puerta NAND se aplica a todos los flip flops, poniéndolos a cero.

Inconvenientes del contador de ondas

El tiempo de propagación del acarreo es el tiempo que tarda un contador en completar su respuesta al impulso de entrada dado. Como en el contador de ondulación, el pulso de reloj es asíncrono, requiere más tiempo para completar la respuesta.

Aplicaciones del contador de ondas

Estos contadores se utilizan frecuentemente para la medición del tiempo, la medición de la frecuencia, la medición de la distancia, la medición de la velocidad, la generación de formas de onda, la división de frecuencias, los ordenadores digitales, el recuento directo, etc. ....

Por tanto, se trata de breve información sobre el contador de rizos, el funcionamiento de los contadores binarios, de 3 y 4 bits, la construcción de contadores utilizando el JK-Flip Flop junto con el diagrama del circuito, diagrama de temporización del contador de rippley tabla de verdad. La razón principal de la construcción del contador de ripple con D-Flip Flop, las desventajas y las aplicaciones del contador de ripple. aquí hay una pregunta para ti, ¿qué es contador de ondulación de 8 bits?