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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS
ESPE-L
De La Cruz Shingon Nelson David
Electrnica e Instrumentacin, tercer nivel, Universidad De Las
Fuerzas Armadas Espe-L, Marquz de Maenza S/N Latacunga,
Ecuador.
Email: [email protected]
Fecha de presentacin: 19 diciembre de 2013
TIPOS DE CONTADORES
ABSTRAC
En la actualidad, los sistemas digitales son muy utilizados y
variados para diferentes tipos de
aplicaciones las cuales en su mayora son aplicadas en la
industria y en mayor parte de los equipos
electrnicos.
Es por esto que es necesario saber a grandes rasgos las
aplicaciones, y cmo funcionan los
diferentes tipos de sistemas digitales, as nosotros poder
desarrollar la capacidad de aplicar y de
poder trabajar con ellos sin ningn tipo de dificultad.
Es por esto que a continuacin le presentamos el siguiente
trabajo, destinado a comprender de mejor
manera las distintas funciones y aplicaciones de los
contadores.
Un contador digital es constituido exactamente en igual forma
que un divisor de frecuencia. En
efecto, el circuito divisor por diez es en el fondo un contador,
porque cuenta hasta diez pulsos y da
una salida; se repone y queda listo para repetir el
procedimiento de nuevo. Si se colocan varios flip-
flops tipo JK en cascada, que inicien en el binario CERO, un
BURST de pulsos en serie, colocados
en la entrada, dejar los flip-flops en estados tales que ellos
indiquen en forma binaria la cantidad
de pulsos que arribaron al terminal de entrada.
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DESARROLLO:
TIPOS DE CONTADORES
Los contadores son sistemas
secuenciales con una sola entrada de
impulsos a contar, cuyo estado interno en
cada instante representa el nmero de
impulsos que se han aplicado.
Si los impulsos ocurren a intervalos de
tiempo conocidos, un contador puede
utilizarse como un instrumento de medida
de tiempos
Fundamentalmente estn constituidos por
biestables sincronizados por flancos que
sern realimentados de diferentes formas.
Existen bsicamente dos tipos de
contadores:
a. Contadores Sncronos.
b. Contadores Asncronos.
c. Contadores en Anillo.
d. Contadores Jonson.
e. Contadores de decadas.
f. Contadores Ascendente
/descendente.
CONTADOR ASINCRNICO ASCENDENTE
Un cronograma del circuito supuestos
inicialmente a 0 los biestables (habiendo
activado Cl=0) es el siguiente:
Los contadores se pueden usar como
divisores de frecuencia, ya que por sus salidas
obtenemos seales cuyas frecuencias
mantienen una relacin fija con respecto a la
frecuencia de la seal de reloj.
La principal desventaja de los contadores
asncronos es su lentitud, ya que los
biestables conmutan en serie y se suman
los retardos de propagacin. Por ejemplo,
suponiendo en el contador anterior un
tiempo de propagacin de cada biestable
de valor 25 nseg, el retardo total sera 100
nseg. y la frecuencia mxima de uso 10
MHz (1/100 nseg).
CONTADOR ASINCRNICO DESCENDENTE
Para obtener un contador asncrono
descendente haremos lo siguiente:
En la misma cadena de biestables del
contador ascendente, tomar las salidas de
cuenta por las salidas Q de los biestables.
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CONTADOR ASINCRNICO DE 4 BITS
ASCENDENTE / DESCENDENTE
CONTADOR EN ANILLO
El contador en anillo es un registro de
desplazamiento que tiene su salida conectada
a la entrada. Normalmente se implementa
con flip-flops con entradas de PRESET y
CLEAR, conectados en cascada y disparados
de forma sncrona. Por lo tanto, un contador
en anillo es un contador sncrono.
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Esquema de un contador en anillo de 4 bits.
En contador en anillo funciona pasndose de
flip-flop a flip-flop un nico bit. Esto quiere
decir que, en cualquier instante del proceso
de conteo, slo un flip-flop tiene su
salida Q=1. Esto provoca que el contador en
anillo sea el contador ms fcil de decodificar.
De hecho, sabiendo que el flip-flop est a uno,
conocemos en que estado se encuentra el
contador. La tabla 1 presenta los estados por
los que pasa nuestro contador de 4 bits, una
vez inicializado.
Tabla 1: Tabla de estados de un contador en
anillo de 4 bits.
PULSO Q3 Q2 Q1 Q0
0 0 0 0 1
1 0 0 1 0
2 0 1 0 0
3 1 0 0 0
El principal inconveniente del contador en
anillo es que para procesar n estados
necesita n flip-flops. Sin embargo, no necesita
lgica aadida, ni para construir el siguiente
estado, ni para decodificar el estado. Debido
a sto ltimo, el contador en anillo es (junto
con el contador Johnson) el ms rpido que
podemos construir, presentando una
frecuencia mxima de funcionamiento
CONTADOR JOHNSON
El contador en anillo es elegantemente
simple, pero utiliza los flip-flops
antieconmicamente - recurdese que
con n biestables es posible codificar hasta
2n estados -. El contador Johnson o contador
conmutado en cola es una variacin del
contador en anillo que duplica el nmero de
estados codificados, sin sacrificar su
velocidad. Lo que si complica algo es la
decodificacin del estado.
Esquema de un contador en Johnson de 4
bits.
La figura presenta un contador Johnson de 4
bits. Como puede apreciarse, la diferencia con
un contador en anillo es que ahora, en lugar
de conectar Q3 a J0, y 3 a K0 conectamos
3 a J0 y Q3 a K0. Esto provoca que el biestable
3 cambie los ceros que le llegan por unos y
viceversa. La tabla 2 presenta los estados
alcanzados. Una agradable ventaja del
contador Johnson respecto del contador en
anillo es que no es necesario utilizar las
entradas asncronas para inicializar el
contador - siempre y cuando, el estado inicial
por defecto sea el 0000.
Tabla 2: Tabla de estados y lgica de
decodificacin de un contador Johnson de 4
bits.
PULS
O
Q
3
Q
2
Q
1
Q
0
DECODIFICAD
OR
0 0 0 0 0 3 0
1 0 0 0 1 1 0
-
5
2 0 0 1 1 2 1
3 0 1 1 1 3 2
4 1 1 1 1 30
5 1 1 1 0 10
6 1 1 0 0 21
7 1 0 0 0 32
En consecuencia de lo expuesto, con n flip-
flops, un contador Johnson es capaz de
codificar 2n estados, y aunque la
decodificacin se complica, la velocidad de
conteo es igual a la del contador en anillo.
Ejemplo contador JOHNSON.
PROBLEMA: Analizar el circuito que se
muestra a continuacin. (Sugerencia:
Supngase que el circuito est inicialmente en
el estado Q1Q2Q3=000, y constryase una
tabla de secuencias para el mismo.)
Este circuito es muy similar a un "registro
recirculante", con la diferencia de que las
salidas del ltimo flip-flop (en este caso, el
flip-flop 3) estn invertidas antes de ser
conectadas a las entradas del flip-flop al
principio de la configuracin (el flip-flop 1). La
salida Q del tercer flip-flop est conectada a
la entrada K del primer flip-flop y la
salida Q del tercer flip-flop est conectada a
la entrada J del primer flip-flop. Suponiendo
que el estado inicial esQ1Q2Q3=000, podemos
construr una tabla de secuencias siguiendo la
secuencia propiciada por una alimentacin de
pulsos de "reloj" en la terminal de entrada,
tomando a la vez en cuenta el
comportamiento de los flip-flops J-K en este
tipo de circuito:
Tabla de verdad.
Este circuito recibe los nombres de contador
de anillo caminante (walking ring
counter), contador Johnson (Johnson
counter), contador de anillo
complementario (complementary ring
counter) y anillo de cdigo Grey (Grey code
ring), entre otros tantos.
CONTADORES EN CIRCUITOS INTEGRADOS
CONTADORES ASINCRNICOS
4024: contador ripple de 7 bits
4020: contador ripple de 14 bits
4040: contador ripple de 12 bits
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Contadores BCD (Dcada)
4029
Contadores Johnson Decodificados (con
salidas decodificadas)
4017: contador de 5 bits
Contadores Prefijables
74x163: contador de 4 bits
4029
Modificacin del mdulo de contadores
sincrnicos
Diagrama temporal
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Contadores Johnson
4017: Johnson de 10 salidas decodificadas
4022: Johnson de 8 salidas decodificadas
Ventaja Johnson: No importa la cantidad de
bits, siempre son necesarios solo 2 bits para
decodificar.
Contadores BCD
4029: presettable up/down counter binary or
BCD decade
Diagrama de tiempos (conteo BCD)
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Contador comercial 74LS192
Es un contador de 4 bits programable.
74HCTLS192 o su equivalente 74LS192. Estos
dispositivos constituyen un contador decimal
asncrono reversible con entrada paralela,
preparado para efectuar el conteo decimal en
cdigo binario BCD. Las entradas y salidas son
totalmente compatibles con dispositivos TTL,
NMOS y CMOS, con un ancho de operatividad
de 4,5V a 5,5V
74LS192 / 74LS193
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CONCLUSIONES
Tanto el cantador en anillo y el contador Johnson son contadores
sincrnicos, y son los
contadores ms rpidos que se puedan construir.
Los dos contadores el de anillo y el Johnson tienen las
conexiones de los terminales de los
flip-flop (JK) ya establecidos.
El contador Johnson es una variacin del contador en anillo que
duplica el nmero de
estados codificados, sin sacrificar su velocidad.
Muchos de los dispositivos denominados circuitos contadores que
podemos construir
mediante un CI estndar, son de caractersticas similares y su
configuracin de puesta en
marcha difiere en aspectos concretos, por lo que se recomienda
estudiar las caractersticas
del fabricante. Por otra parte, como ya se ha comentado es
conveniente utilizar como
preselectores unos dispositivos similares a los de la imagen de
arriba. Todo lo descrito,
puede aplicarse a otros dispositivos de similares funciones
incluso de distintas familias.
REFERENCIAS
[1]http://www.hpca.ual.es/~vruiz/docencia/laboratorio_estructura/practicas/html/node57.html
[2]http://www.hpca.ual.es/~vruiz/docencia/laboratorio_estructura/practicas/html/node56.html
[3]http://logica-digital.blogspot.com/2007/11/6-problemas-resueltos.html
[4]http://www.bioingenieria.edu.ar/academica/catedras/electronica_digital/archivos/teorias/05_
presentationcontadores.pdf
[4]https://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=7&ved=0CDwQFjAG
&url=http%3A%2F%2Fmedia.wix.com%2Fugd%2Fa94562_cf4a0ee28b7da937fb3464fde3b50165.p
pt%3Fdn%3DTema6.ppt&ei=9pGzUvXyOM6fkQfCs4D4DQ&usg=AFQjCNFlz39td7sv2GZOnunQe4Ip
XV1exA&bvm=bv.58187178,d.eW0&cad=rja
[5] http://kagiva.galeon.com/3ds/tutores/ls192.htm
