PAPER CONTADORES

CONTADORES: TIPO ANILLO Y TIPO JOHNSON Yessenia Carolina Villacís Oña e-mail: karitovillacis1@gmail.com RESUMEN: El Contador tipo Anillo es un tipo de contadores que funcionan de manera especial son los llamados "Registros de corrimiento", el contador de anillo o "registro de corrimiento circulante" es el más sencillo de ellos. Este nombre se toma de la manera en la que está conectado el circuito contador, cada FF transfiere el estado presente en su entrada al siguiente FF con cada pulso de la entrada de reloj, y el último FF regresa ese estado al primero, cerrando así el" Anillo". El contador Johnson o de anillo trenzado lo podemos crear haciendo una pequeña modificación al contador de anillo básico. El circuito básico es en esencia el mismo, el único cambio que necesitamos hacer es en la salida del último FF (la que cierra el anillo con la entrada del primer FF). En vez de utilizar la salida "normal" para enviarla a la entrada del primer FF, se toma la salida Negada. PALABRAS CLAVE: CONTADOR TIPO ANILLO Y TIPO JHONSON. PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO. CONFIGURACIÓN DE LOS CONTADORES. INTRODUCCIÓN Un contador electrónico básicamente consta de una entrada de impulsos que se encarga de conformar, de manera que el conteo de los mismos no sea alterado por señales no deseadas, las cuales pueden falsear el resultado final. Estos impulsos son acumulados en un contador propiamente dicho cuyo resultado, se presenta mediante un visor. 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 síncrona. Por lo tanto, un contador en anillo es un contador síncrono. El contador Johnson o contador conmutado en cola es una variación del contador en anillo que duplica el número de estados codificados, sin sacrificar su velocidad. Lo que si complica algo es la decodificación del estado. DESARROLLO CONTADOR TIPO ANILLO Un contador de anillo es un registro de desplazamiento circulante conectado de modo que el último flip-flop desplaza su valor al primer flip-flop. La información introducida inicialmente circula permanentemente por los biestables sin perderse. Si al comienzo un biestable es puesto en "1" y el resto en "0" (lo cual se logra con las entradas asincrónicas SET y RESET de cada flip-flop). 2.1.1. FUNCIONAMIENTO DEL COTADOR TIPO ANILLO Para el contador tipo anillo se puede usar flip-flop J-K y tipo D. Los flip-flop tipo D están conectados que tal forma que la información se desplaza de izquierda a derecha y de regreso de Q0 a Q3. En la mayoría de los casos sólo un 1 individual se encuentra en el registro y se hace circular alrededor de éste siempre y cuando se apliquen pulsos de reloj. Por esta razón se denominada contador de anillo. Figura 1: Contador de anillo de 4 Bits Las formas de onda, la tabla de secuencia y el diagrama de estados muestran los diversos estados de los flip-flops a medida que se aplican pulsos, suponiendo un estado inicial de Q3=1 y Q2 = Q1 = Q0 = 0. Después del primer pulso, el 1 se desplaza de Q3 a Q2 de manera que el contador está en estado 0100. El segundo pulso produce el estado de 0010 y el tercer pulso 0001. En el cuarto pulso el 1 de Q0 se transfiere a Q3 dando como resultado 1000, el cual es, por supuesto , el estado inicial. Los pulsos siguientes hacen que la secuencia se repite. Figura 2: Diagrama de estados. Tabla 1: Tabla de secuencia. Las formas de onda de salida del FF tiene una frecuencia igual a un cuarto de frecuencia del reloj, ya que se trata de un contador de anillo MOD-4. Figura 3: Formas de onda 2.1.2. INICIACIÓN DE UN CONTADOR DE ANILLO Para operar adecuadamente, un contador de anillo debe empezar con un sólo flip-flop en el estado 1 y en los demás en 0. Dado que el estado inicial de los flip-flops al momento de energizar el circuito no es predecible, el contador deberá preestablecerse al estado requerido antes de aplicarle los pulsos de reloj. Cuando primero se aplica energía al circuito, solo existe una posibilidad remota de que los flip-flops estén en este estado. Una manera de lograr esto es mediante la aplicación momentánea de un pulso en la entrada PRESTABLECER de uno de los flip-flops y en la entrada de RESTABLECER de todos los demás flip-flop. 2.1.3. APLICACIONES Contadores de anillo se utilizan en el diseño de la lógica del hardware para crear máquinas de estados finitos simples. Un contador binario requerirá un circuito sumador que es sustancialmente más complejo que un contador de anillo. Además, el peor caso de retardo de propagación en un circuito sumador será proporcional al número de bits en el código. El retardo de propagación de un contador de anillo será una constante, independientemente del número de bits en el código. El complejo de lógica combinatoria de un sumador puede crear errores de sincronización que puede resultar en el rendimiento del hardware errático. EJEMPLO 1: Contador de anillo de 5 bits. Figura 4: Contador de 5 bits EJEMPLO 2: Realizar un contador de anillo MOD 3. Figura 5: Contador de 3 bits 2.3 CONTADOR TIPO JOHNSON El llamado contador Johnson, tiene un funcionamiento similar al contador en anillo, excepto que el estado del último flip-flop se realimenta al primero a través de un inversor. 2.3.1. FUNCIONAMIENTO DEL COTADOR TIPO JOHNSON En un contador Johnson de 3 bits la salida se vuelve a conectar a la entrada de D de , esto significa que el inverso del nivel almacenado en será transferido a en el pulso del reloj. La operación del contador Jhonson es fácil de analizar si comprendemos que en cada transición positiva del pulso de reloj el nivel en se pasa a , el nivel en se cambia a y el inverso del nivel en se para a . Figura 5: Contador Johnson MOD 6 El examen de las formas de onda y de la tabla de secuencia revela los siguientes puntos importantes: Este contador tiene seis estados distintos: 000, 100, 110, 111, 011 y 001 antes de que se repita la secuencia. De este modo, se trata de un conductor Johnson Mod-6. Figura 6: Diagrama de estados. Tabla 2: Tabla de secuencia. La forma de onda de cada flip-flop es cuadrada (ciclo de trabajo de 50%) a un sexto de la frecuencia de reloj. Además, las formas de onda del flip-flop son desplazadas por un periodo de reloj una con respecto a la otra. Figura 7: Formas de onda 2.3.2. DECODOFICACIÓN DE UN CONTADOR JOHNSON Para un número MOD asignado , un contador Jhonson sólo necesita la mitad del número de flip-flop que requiere un contador de anillo, el número máximo de posibles estados es 2n, donde n corresponde al número de flip-flops, existen contadores que tengan un número de estados determinado por la regla 2n, donde n es el número de flip-flops. Estos contadores poseen una realimentación de la salida complementaria de la última etapa independiente del número de etapas del contador, a la entrada del primer flip-flop, dando como resultado una secuencia característica. EJEMPLO: Contador Jhonson de 5 Bits Figura 8: Contador de 5 bits. 3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS La configuración del contador tipo anillo sigue vigente gracias a que no es necesaria la decodificación de las salidas (Como sucede con los contadores asíncronos y síncronos), la salida decodificada es obtenida directamente de la salida del FF que deseemos. El circuito del contador tipo Johnson es básico es en esencia el mismo que el contador tipo anillo , el único cambio que necesitamos hacer es en la salida del último FF (la que cierra el anillo con la entrada del primer FF). El contador en anillo es (junto con el contador Johnson) el más rápido que podemos construir, presentando una frecuencia máxima de funcionamiento DESVENTAJAS El uso del contador tipo anillo es menos eficaz que el de los contadores normales. La desventaja de los contadores de anillo es que son códigos de densidad más baja. Un contador binario puede representar 2 ^ N estados, donde N es el número de bits en el código, mientras que un contador de Overbeck puede representar sólo N estados y un contador de Johnson puede representar sólo 2N estados. Los contadores tipo Johnson está limitado a un número MOD que siempre será PAR. El principal inconveniente del contador en anillo es que para procesar n estados necesita n flip-flops. Sin embargo, no necesita lógica añadida, ni para construir el siguiente estado, ni para decodificar el estado. 4. Conclusiones Un contador de anillo es un tipo de contador compuesto por un registro de desplazamiento de tipo circular.  El contador Johnson o contador conmutado en cola es una variación del contador en anillo que duplica el número de estados codificados, sin sacrificar su velocidad. Se denomina contador a todo circuito secuencial capaz de almacenar en cada momento el número de pulsos aplicados a una determinada entrada del circuito. BIBLIOGRAFIA Tocci, Ronald J. (2003). Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones. (8 va. Ed.) México: Prentice Hall. Xolio, Liliana. Scrib (04 de diciembre del 2010). es.scribd.com. Recuperado el 23 de noviembre del 2013, de es.scribd.com. 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