In questa pagina sono descritti i contatori binari asincroni.
Come indica il nome, si tratta di un circuito sequenziale che conta il numero di impulsi digitali presenti all'ingresso di clock. Internamente è formato da Flip Flop ed eventualmente porte logiche; generalmente è disponibile come un unico circuito integrato.
L'aggettivo asincrono (nota 1) deriva dal fatto che i clock dei vari Flip Flop non sono collegati allo stesso segnale e quindi, in un certo senso, non è presente un solo clock che sincronizza il funzionamento dell'intero circuito.
Un'altra tipologia di contatori è descritta nella pagina Contatori sincroni .
L'immagine di apertura è un contatore geiger Hoffman 216-1, costruito intorno al 1950 e conservato al Museo nazionale della scienza e della tecnologia Leonardo da Vinci di Milano. Ovviamente non c'entra nulla con il contenuto di questa pagina, anche se si tratta di un oggetto fuori dal tempo che conta.
Con il termine FF T (toggle) si indica il circuito formato da un Flip Flop JK in cui i due ingressi J e K sono collegati insieme e quindi valgono o entrambi 0 o entrambi 1.
Prima di proseguire è utile analizzare la tabella che mostra il funzionamento di un FF JK, in riferimento alle sole righe in cui J = K (riga 6 e riga 7).
Disegnare lo schema sopra mostrato utilizzando un FF JK-net.
Ripetere gli stessi punti dell'attività 1.
Lo schema di seguito riportato è relativo ad un contatore UP (all'insù) modulo 16, cioè un circuito che conta in binario da 0 a 15 (16 diversi valori) per ricominciare poi dall'inizio.
L'aspetto più rilevante di questo schema è legato ai clock dei Flip Flop: essi non sono collegati direttamente tra di loro. Un circuito sequenziale in cui i clock non sono tutti collegati direttamente tra di loro è detto asincrono.
Si notino inoltre i seguenti dettagli di uno schema dalla struttura ripetitiva:
Il circuito può essere analizzato sia in modalità interattiva (Animation) che attraverso il diagramma temporale (Timing Diagram). Quest'ultima modalità è decisamente più utile; di seguito un esempio:
Nel diagramma temporale è possibile vedere i quattro bit del conteggio (Qut nello schema esemplificativo) in due modalità:
É utile osservare in particolare cosa avviene, per esempio, nel passaggio tra il 7 e l'8:
Non solo la transizione è piuttosto lunga rispetto alle altre (circa 18 ns), ma, soprattutto, sono presenti valori che non fanno parte della sequenza di conteggio (6, 4 e 0 nell'esempio). Questo comportamento è tipico dei contatori asincroni.
Il cambiamento dei bit uno dopo l'altro, come un'onda, giustifica il nome di ripple counter che spesso viene dato a questi contatori.
Sostituire i Flip Flop del contatore precedentemente mostrato con FF JK-PET e ripetere quanto descritto nell'attività 2.
Come cambia il comportamento del contatore precedentemente mostrato collegando le uscite Q all'ingresso CK del FF successivo nel caso di FF JK-PET? Ripetere quanto descritto nell'attività 2
Come cambia il comportamento del contatore precedentemente mostrato collegando le uscite Q all'ingresso CK del FF successivo nel caso di FF JK-NET? Ripetere quanto descritto nell'attività 2
Disegnare e analizzare il funzionamento del seguente contatore. Si noti l'uso di un bus formato da otto fili e di un display esadecimale a due cifre.
Analizzare i fogli tecnici del 74HC4040. Da quanti Flip Flop è formato? Quale è il suo modulo?
Pagina creata nel dicembre 2020
Ultima modifica: 4 marzo 2024
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