Elettronica 30/04/09

CONTATORI ASINCRONI E SINCRONI

Quando si richieda un contatore il cui modulo non è una potenza del 2, si deve realizzare un circuito che presenta Flip-flop a sufficienza affinché si superi il numero massimo da contare e provvedere all’azzeramento in corrispondenza di particolari combinazioni.
La tabella qui a fianco si riferisce al caso di un contatore modulo 10, infatti con 4 FF si possono rappresentare 16 combinazioni, a noi ne servono solo 10, mentre con 3 FF non sarebbe stato possibile poiché avremmo rappresentato solo 8 combinazioni.
La tabella rispetta il circuito visto sopra infatti solo quando le uscite D=B=1, collegate alla NAND, la porta logica presenta 0 in uscita, poiché gli ingressi di CLEAR sono attivi bassi si ottiene l’azzeramento del contatore.

Il contatore visto è un contatore in avanti, crescente, UP in quanto il valore numerico rappresentato dalle uscite incrementa ad ogni impulso di clock. Modificando il circuito visto è possibile realizzare un contatore all’indietro, decrescente, down (DW).

CONTATORI SINCRONI: Il numero di contatori asincroni collegabili in cascata è limitato dal tempo di transito del CK da un contatore all’altro, per eliminare questo problema dobbiamo utilizzare i contatori sincroni (il CK è contemporaneo a tutti i contatori). Un divisore di frequenza si comporta come un contatore di impulsi; il contatore è in grado di memorizzare il numero di impulsi ricevuti in ingresso. Si dice modulo di un contatore il numero di configurazioni binarie che assume partendo da zero fino al prossimo azzeramento. La formula del modulo è la seguente:

Esistono, tuttavia, delle limitazioni alla frequenza di funzionamento, dovute alle caratteristiche dei flip flop e ai tempi di ritardo, infatti potrebbe accadere che alcune combinazioni vengano saltate. La condizione da rispettare è che il segnale da contare non superi la frequenza di lavoro del primo flip flop, in quanto i successivi lavorano a frequenze sempre dimezzate.

Il contatore sincrono è in grado di essere sincronizzato dagli impulsi di clock. Analizziamo il seguente schema:

Si tratta di un contatore sincrono di modulo 8. Essendo i flip flop di tipo T (J=K=1) essi commutano ad ogni impulso di clock. L'uscita A commuta ad ogni impulso di clock, in quanto nel primo flip flop gli ingressi J e K sono collegati a livello alto. L'uscita B del secondo flip flop commuta ogni due impulsi di clock, di conseguenza affinché gli ingressi della porta AND siano tutti e due ad 1 occorre attendere 4 impulsi di clock. Arrivati, dunque, i primi 4 impulsi di clock l'ultimo flip flop commuta e porta l'uscita C ad 1; quando si è ad 8 impulsi di clock A =1; B =1; C =1, ciò causa l'azzeramento delle tre uscite nell'istante successivo.