Contadores en Lógica Digital

un contadores un dispositivo que almacena (ya veces muestra) el número de veces que ha ocurrido un evento o proceso en particular, a menudo en relación con una señal de reloj. Los contadores se utilizan en electrónica digital para fines de conteo, pueden contar eventos específicos que ocurren en el circuito. Por ejemplo, en el contador ARRIBA, un contador aumenta la cuenta por cada flanco ascendente del reloj. No solo contando, un contador puede seguir la secuencia determinada basada en nuestro diseño como cualquier secuencia aleatoria 0,1,3,2…. También se pueden diseñar con la ayuda de chanclas. Se utilizan como divisores de frecuencia donde se divide la frecuencia de una forma de onda de pulso determinada. Los contadores son circuitos secuenciales que cuentan el número de pulsos que pueden ser en código binario o en formato BCD. Las principales propiedades de un contador son el tiempo, la secuencia y el conteo. El contador funciona en dos modos. 

Contador 

Contador de abajo

Clasificación de contador

Los contadores se dividen en general en dos categorías. 
 

1. Contador asíncrono
2. Contador síncrono

1.  Contador asíncrono 

En el contador asíncrono no usamos el reloj universal, solo el primer flip flop es controlado por el reloj principal y la entrada de reloj del resto del flip flop siguiente es controlada por la salida de los flip flops anteriores. Podemos entenderlo siguiendo el diagrama-

Es evidente a partir del diagrama de tiempo que Q0 cambia tan pronto como se encuentra el flanco ascendente del pulso del reloj, Q1 cambia cuando se encuentra el flanco ascendente de Q0 (porque Q0 es como el pulso del reloj para el segundo flip-flop) y así sucesivamente. De esta forma, se generan ondulaciones a través de Q0, Q1, Q2, Q3, por lo que también se denomina contador RIPPLE.  Un contador de ondas es una disposición en cascada de flip-flops donde la salida de un flip-flop impulsa la entrada de reloj del siguiente flip-flop. 

2. Contador síncrono 

A diferencia del contador asíncrono, el contador síncrono tiene un reloj global que impulsa cada flip-flop para que la salida cambie en paralelo. La única ventaja del contador síncrono sobre el contador asíncrono es que puede operar en una frecuencia más alta que el contador asíncrono, ya que no tiene un retraso acumulativo debido a que se le da el mismo reloj a cada flip-flop. 

   Circuito contador síncrono 

Contador síncrono del diagrama de tiempo

En el diagrama del circuito, vemos que el bit Q0 responde a cada flanco descendente del reloj, mientras que Q1 depende de Q0, Q2 depende de Q1 y Q0, Q3 depende de Q2, Q1 y Q0. 
 

Contador de décadas

Un contador de décadas cuenta diez estados diferentes y luego se restablece a sus estados iniciales. Un contador de décadas simple contará de 0 a 9, pero también podemos hacer contadores de décadas que pueden pasar por diez estados entre 0 y 15 (para un contador de 4 bits). 
 

Pulso de reloj	Q3	Q2	Q1	Q0
0	0	0	0	0
1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
7	0	1	1	1
8	1	0	0	0
9	1	0	0	1
10	0	0	0	0

          Tabla de verdad para contador de décadas simple

Diagrama del circuito del contador de décadas

Vemos en el diagrama del circuito que hemos usado la puerta nand para Q3 y Q1 y alimentamos esto para borrar la línea de entrada porque la representación binaria de 10 es: 

1010 

Y vemos que Q3 y Q1 son 1 aquí, si damos NAND de estos dos bits para borrar la entrada, el contador se borrará en 10 y nuevamente comenzará desde el principio. 

Punto importante : el número de flip flops utilizados en el contador siempre es mayor que igual a ( log ₂  n ) donde n = número de estados en el contador. 
 

Algunas preguntas de puerta de años anteriores en contadores

Q1. Considere la implementación parcial de un contador de 2 bits usando flip-flops T siguiendo la secuencia 0-2-3-1-0, como se muestra a continuación 

Para completar el circuito, la entrada X debe ser 

(A) Q2?  
(B) Q2 + Q1  
(C) (Q1 ? Q2)’  
(D) Q1 ? Q2                                                                                         (GATE-CS-2004) 

Solución: 

Del circuito vemos 

T1=XQ1’+X’Q1—-(1) 

Y 

T2=(Q2 ? Q1)’—-(2) 

Y LA SALIDA DESEADA ES 00->10->11->01->00 

ASÍ QUE X DEBERÍA SER  Q1Q2’+Q1’Q2  SATISFACIENDO 1 Y 2. 

ASÍ QUE ANS ES (D) PARTE. 

  

Q2. Las funciones de la señal de control de un contador binario de 4 bits se dan a continuación (donde X es «no importa»).  
El contador se conecta de la siguiente manera: 

Suponga que los retardos del contador y de la puerta son despreciables. Si el contador comienza en 0, entonces realiza un ciclo a través de la siguiente secuencia: 

(A) 0,3,4 

(B) 0,3,4,5 

 (C) 0,1,2,3,4 

 (D) 0,1,2,3,4,5                                                                                                            (GATE-CS-2007) 

Solución: 

Inicialmente A1 A2 A3 A4 =0000 

Clr=A1 y A3 

Entonces, cuando A1 y A3 son 1, vuelve a 0000 

Por lo tanto, 0000 (init.) -> 0001 (A1 y A3 = 0) -> 0010 (A1 y A3 = 0) -> 0011 (A1 y A3 = 0) -> 0100 ( A1 y A3 = 1 ) [condición clara satisfecha ] ->0000(init.) por lo que pasa por 0->1->2->3->4 

Respuesta es (C) parte. 

Cuestionario sobre lógica digital 

Artículo aportado por Anuj Batham.  Escriba comentarios si encuentra algo incorrecto o si desea compartir más información sobre el tema tratado anteriormente.