Contadores y divisores de frecuencia: biestables, cuenta asíncrona y síncrona

Resumen

El texto explica cómo los biestables, mediante realimentación, forman circuitos secuenciales. Después presenta los contadores (sus entradas de reloj, sus códigos y sus tipos según el sentido de cuenta) y los divisores de frecuencia. Por último, distingue los contadores asíncronos de los síncronos según cómo reciben la señal de reloj.

Puntos clave

Un biestable utiliza realimentación: su nueva salida Qt+1 depende del estado anterior Qt.
Preset pone el biestable a '1' y Clear lo pone a '0'.
Un contador es un circuito secuencial de biestables con una entrada de reloj (CLK) y n salidas que indican el número de impulsos recibidos en código binario.
Un divisor de frecuencia entrega una salida con una frecuencia n veces menor que la de entrada.
Los contadores se clasifican en ascendentes (up), descendentes (down) y reversibles (up/down).
En los contadores asíncronos los biestables no cambian de estado a la vez; en los síncronos todos cambian simultáneamente.

Ponte a prueba

Sistemas Secuenciales

4.1 Realimentación en un Circuito Digital

El principio de funcionamiento de un biestable se basa en la realimentación, que consiste en tomar parte de la información de la señal presente en la salida (Q_t) e introducirla en alguna de las entradas del circuito combinacional, de tal forma que la nueva salida (Q_t+1) que se produzca dependerá del estado anterior de la salida (Q_t).

Preset: Pone el biestable a '1'.
Clear: Pone el biestable a '0'.

Contadores

Introducción

Los circuitos contadores son circuitos secuenciales compuestos fundamentalmente por biestables que, en su diagrama funcional, tienen una entrada de cuenta de impulsos, también llamada entrada de reloj (CLK) o de sincronismo, y un número de salidas n que representan, en cada momento, el número de impulsos que le llegan a la entrada de reloj en un código binario determinado.

Por otra parte, los circuitos divisores de frecuencia son circuitos que poseen una entrada por la que llega un tren de impulsos a una frecuencia determinada y disponen de una salida por la que se obtiene una frecuencia de valor n veces menor.

6.1.1. Estudio de un Circuito Contador Asíncrono Ascendente Binario Natural Implementado con Cuatro Biestables J-K

Los controladores son sistemas secuenciales que disponen de una sola entrada de impulsos y varias salidas que representan, en cualquier instante, el número de impulsos que han llegado por la entrada de cuenta o señal de reloj.

Una de las características de los contadores es el código binario de cuenta o código del contador, que puede ser cualquiera de los muchos existentes, si bien, los más utilizados son el binario natural y el BCD natural.

Es normal clasificar los contadores por el modo o sentido en que realizan la cuenta en los siguientes tipos:

Contadores ascendentes (up): Cuando realizan la cuenta en sentido ascendente: 0, 1, 2, 3…
Contadores descendentes o descontadores (down): Efectúan la cuenta en sentido descendente o inverso: …, 4, 3, 2, 1, 0.
Contadores reversibles (up/down): La cuenta se realiza en sentido ascendente o descendente. El sentido de cuenta se indica a través de una señal de control.

Por el modo de recibir la señal de reloj (CLK), los biestables que forman el contador se pueden clasificar en:

Contadores asíncronos: Son aquellos en los que los biestables no cambian de estado simultáneamente. Los impulsos a contar no actúan directamente en la entrada de reloj de todos los biestables de forma simultánea, sino solo sobre uno de ellos. En los demás biestables, la entrada de reloj está controlada por la salida del biestable que le precede.
Contadores síncronos: Son aquellos en los que todos los estados internos de los biestables cambian al mismo tiempo, es decir, los impulsos a contar se encuentran aplicados simultáneamente en las entradas de reloj de todos los biestables, por lo que todos ellos cambiarán en el mismo instante de tiempo.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un contador asíncrono?

Es un contador en el que los biestables no cambian de estado simultáneamente. Los impulsos a contar actúan directamente solo sobre uno de ellos, y los demás reciben su reloj de la salida del biestable anterior.

¿En qué se diferencian los contadores síncronos de los asíncronos?

En los síncronos, los impulsos a contar se aplican a la vez en las entradas de reloj de todos los biestables, así que todos cambian en el mismo instante. En los asíncronos, no.

¿Qué es un divisor de frecuencia?

Es un circuito que recibe un tren de impulsos a una frecuencia determinada y entrega una salida cuya frecuencia es n veces menor.