Qué es el contador síncrono: funcionamiento y aplicaciones

Un contador puede definirse como un dispositivo que se utiliza para contar un evento específico en función de los eventos que se han producido. La función principal de este contador dentro de los ordenadores o de un sistema lógico digital es contar y almacenar cuántas veces se produce un proceso o evento en función de una señal CLK. Hay diferentes tipos de contadores como contador sincrónico, contador asíncrono, década síncrona y década asíncrona, contador síncrono ascendente y asíncrono descendente.

El tipo más común de contador es un circuito lógico secuencial con un solo CLK y varias salidas. Aquí, las salidas indican números binarios o decimales con código binario. Cada señal CLK aumenta o disminuye el número. Este artículo ofrece una visión general del contador síncrono y de su funcionamiento y aplicaciones.

¿Qué es el contador síncrono?

Un contador síncrono puede definirse como un contador que utiliza una señal de reloj para transformar su transición. Así, estos contadores dependen principalmente de la entrada de reloj para cambiar los valores de estado. En este contador, todos los flip flops (FF) están asociados a la misma señal de reloj para activarse simultáneamente. Un nombre alternativo para este contador es contador simultáneo, en el que no hay efecto de ondulación ni retardo de propagación.

En comparación con los contadores síncronos, los contadores asíncronos son muy sencillos de diseñar, pero la frecuencia máxima de funcionamiento de los contadores asíncronos es limitada. Para superar esta limitación, estos contadores se diseñan principalmente con un reloj simultáneo, de modo que la salida cambia en sincronía con la entrada del reloj.

Esquema del circuito del contador síncrono

A continuación se explica el diseño y el funcionamiento del contador síncrono. El esquema del circuito del contador síncrono de 3 bits este circuito está diseñado con 2 puertas lógicas AND, 3 FF J-K y una señal CLK que se utiliza para habilitar el Flip Flop.

En este caso, se suministra una señal activa alta al terminal de entrada del flip flop A. De este modo, se alterna con el flanco reductor de cada entrada CLK. Del mismo modo, la puerta AND se suministra al flip flop -B, cuya salida depende principalmente de la entrada y la salida B del FF anterior. Cuando se activa la puerta AND, el flip-flop B simplemente se activa cuando la salida del flip-flop A es alta.

De este modo, la entrada del flip-flop C será la salida de la segunda puerta AND. Así, el flip-flop C se activa simplemente una vez que se activa la puerta lógica A2. Cuando la salida de la puerta lógica A1 y del Flip Flop-B son altas, se activa la puerta lógica A2.

Discutimos el funcionamiento de un contador síncrono de 3 bits. Al principio del circuito, los flip-flops se ponen a 0, por lo que las salidas de los tres flip-flops serán cero como QCQBQA = 000. Pero al pasar la señal CLK primaria, la salida del flip-flop A pasa de cero a uno. Así, los flip-flops B y FF-C no sufren ningún cambio porque los terminales de entrada de estos dos FF están a 0 hasta la llegada de la siguiente señal CLK.

Por tanto, cuando se suministra la primera señal CLK, las salidas de los flip-flops serán QCQBQA = 001. Antes de que se aplique la segunda señal de reloj, ambos FF, como las entradas A y B, serán 1 debido a la salida alta de la puerta A1. Luego, cuando se deje caer la segunda señal CLK, ambos Flip Flops volverán a invertirse. Así, el FFA de salida pasará de uno a cero y el FFB de salida de cero a uno. Por tanto, la salida será 010; las dos puertas lógicas A1 y A2 se desconectarán.

Una vez aplicada la tercera señal de reloj, la salida del flip-flop-A se invertirá y las puertas lógicas A1 y A1 se encenderán, por lo que la salida será 011. Una vez aplicada la cuarta señal de reloj, las tres entradas de FF serán altas en el circuito. Entonces, el flanco descendente del cuarto flip-flop conmutará todas las salidas del flip-flop, llevando QA y QB a 0 y QC a 1. Así, el o/p global de esta señal CLK concreta será 100, por lo que las puertas lógicas A1 y A2 estarán desactivadas.

Cuando aparezca la siguiente señal CLK, al caer la quinta señal CLK, la salida FF-A pasará de baja a alta. En consecuencia, las salidas QCQBQA serán 10 y las puertas lógicas A1 y A2 se activarán.

Una vez aplicada la sexta señal CLK, el flip-flop A pasa de 1 a 0 en su flanco descendente. Además, la entrada del flip-flop B es alta y, por tanto, su salida pasa de 0 a 1. En este caso, por tanto, QCQBQA será 110. Además, este proceso continuará y en el flanco descendente de la octava señal CLK, todas las salidas FF, como QCQBQA, se reiniciarán a 000.

En los contadores síncronos, es importante que el reinicio de todos los FF del circuito se produzca a la vez. Por tanto, el tiempo de ajuste del contador es igual al retardo de propagación de cada flip-flop dentro del circuito. Por lo tanto, este contador se puede controlar mediante una señal CLK de alta frecuencia.

Tabla de la verdad

El tabla de verdad del contador síncrono de 3 bits se da a continuación basándose en la explicación anterior.

El diagrama de temporización del contador síncrono se muestra a continuación.

Tipos de contadores síncronos

En la electrónica digital hay diferentes tipos de contadores sincrónicos como contadores binarios, contadores síncronos de 4 bits hacia arriba, contadores síncronos de 4 bits hacia abajo, contadores síncronos de 4 bits hacia arriba o hacia abajo, contadores BCD, contadores síncronos decádicos, contadores de 2 bits, contadores de 3 bits, contadores cargables, contadores Johnson y contadores en anillo. Algunos de ellos se ilustran a continuación.

Contadores binarios

Un contador binario es un circuito electrónico hecho con flip-flops en el que la salida de un flip-flop se da como entrada al siguiente flip-flop dentro de una serie. Según la conexión de los flip-flops (FF) en el circuito, un contador binario puede utilizarse de forma sincrónica o asincrónica. En un contador síncrono, todos los FF son activados por una señal CLK similar.

Un contador asíncrono se conoce como contador de ondas. En este tipo de contador, la señal CLK se envía directamente al primer FF y luego se transmite con un retraso de propagación a otro FF.

contador síncrono de 4 bits

El diseño de un contador ascendente síncrono de 4 bits puede realizarse del mismo modo que el de un contador ascendente síncrono de 3 bits, pero la diferencia radica en el número de flip flops utilizados. En este contador se utilizan cuatro flip flops JK. La razón principal para utilizar este flip flop es que alterna su estado si ambas entradas son altas según la señal CLK.

Una señal CLK externa se envía a los cuatro flip-flops en paralelo. Este contador incluye 16 estados de salida en los que cuenta de 0000 a 1111. Comparado con el contador de 3 bits, el diagrama de temporización de este contador y su funcionamiento son iguales.

contador de descenso síncrono de 4 bits

La función principal de este contador es contar números en orden descendente. En comparación con el contador de subida, el contador de bajada también es igual, pero debe reducir su cuenta. Las entradas de los flip-flops JK están conectadas a Q' y la misma señal CLK externa está conectada a cuatro flip-flops del circuito.

Siempre que este contador realice la cuenta atrás, al principio todas las entradas del FF estarán en alto porque tienen que realizar la cuenta atrás. Por lo tanto, comenzará con 1111 y terminará con 0000 como un contador ascendente. En este tipo de contador, hay que tener en cuenta que si el flip flop frontal genera un valor lógico bajo en su salida, el flip flop anterior simplemente se activará.

contador síncrono de 2 bits

A contador síncrono de 2 bits se diseña mediante dos flops JK-flip reversibles y dos puertas Feynman. En este caso, la puerta de Feynman es una puerta CNOT (controlled not gate) que se utiliza para copiar una señal porque en los circuitos lógicos reversibles no se permite el fan-out. Así que esta puerta se utiliza como puerta de salida para copiar una señal.

La entrada CLK se da a la puerta Feynman, cuya salida se conecta a otra puerta como entrada y también a un flip flop JK reversible como entrada CLK.

Contador sincrónico arriba/abajo o bidireccional

El contador síncrono está diseñado para funcionar como contador ascendente/descendente mediante señales de control, ya que es capaz de contar en cualquier dirección, por lo que se conoce como contador bidireccional. En este contador, se utiliza un flip-flop JK como flip-flop T para almacenar bits.

Por ejemplo, un contador bidireccional de 3 bits tiene 8 posibles condiciones de salida. Así, dependiendo de la entrada de control, contará en cualquier dirección Si este contador empieza a contar en dirección ascendente, entonces contará de 0 a 7. Una vez cambiada la entrada de control, el contador empezará a contar en sentido descendente, de 7 a 0.

En este caso, el sentido de funcionamiento del contador se decidirá mediante una entrada de control. Una vez que la entrada de control sea 1, el contador interrumpirá los puertos AND 2 y 4 y habilitará los puertos 1 y 3. En esta condición, el contador comenzará a contar en dirección ascendente.

Ventajas y desventajas

El ventajas y desventajas del contador sincrónico incluyen lo siguiente.

• En comparación con el modo asíncrono, es sencillo diseñar
• Funciona simultáneamente.
• No está relacionado con ningún retraso de propagación.
• La serie de conteo se controla mediante puertas lógicas,
• Operaciones más rápidas

El principal desventaja de un contador sincrónico es que necesita mucha lógica adicional para ejecutarse.

• Todos los flip flops son conducidos por una única señal CLK o una señal común
• Necesitan grandes componentes y circuitos.
• Este contador utiliza un complejo circuito lógico y un número creciente de estados.

Aplicaciones

El aplicaciones del contador sincrónico incluyen lo siguiente.

• Control del movimiento de la máquina
• Cuentarrevoluciones del motor
• Codificador de eje rotatorio
• Generadores de impulsos
• Reloj digital
• Sistemas de alarma
• Reloj digital

1). ¿Qué FF se utiliza en el contador síncrono?

El contador síncrono utiliza FF para disparar frente al flanco ascendente (flanco positivo) o el flanco descendente (flanco negativo) de la señal CLK en la entrada de control para cambiar las condiciones.

2). ¿Qué son los dispositivos sincrónicos?

Los dispositivos que se comunican sincrónicamente entre sí a través de un canal de reloj separado se conocen como dispositivos síncronos.

3). ¿Cuántos estados hay en un contador síncrono de 4 bits?

En un contador síncrono de 4 bits, el número total de estados es 2^4 = 16 estados.

4). ¿Qué es un contador síncrono de 3 bits?

El contador descendente síncrono de 3 bits está diseñado con un puerto AND y tres flip-flops T. Estos tres flip-flops se activan por el flanco negativo y las salidas de estos FF cambiarán su efecto de forma síncrona. En este caso, las entradas 'T' de todos los flip-flops son 1, Q0′, y ' Q1′Q0′ correspondientes

Por lo tanto, es una visión general del contador síncrono que puede realizarse con flip-flops de tipo D o Toggle. En comparación con las asíncronas, son muy sencillas de diseñar. Como su nombre indica, la entrada CLK de todos los flip-flops está sincronizada con la misma señal CLK y, por tanto, todos los estados de salida cambian o conmutan simultáneamente. Aquí tienes una pregunta: ¿qué es un contador sincrónico de diez años?