LABORATORION° 10:
CONTADOR JOHNSON Y DIVISOR DE FRECUENCIAS
CAPACIDAD TERMINAL
Ø Identificar
las aplicaciones de la Electrónica Digital.
Ø Describir
el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de
información.
Ø Implementar
circuitos de lógica combinacional y secuencial.
COMPETENCIA ESPECÍFICA DE LA SESIÓN
Ø Implementación
de circuitos temporizadores.
Ø Implementación
de circuitos generadores de clock.
Ø Implementación
de circuito contador utilizando temporizadores y generadores de clock.
MARCO TEORICO
CONTADOR JHONSON
Un circuito que se utiliza
para contar el número de las veces que ocurre un evento se llama contador.
En sentido digital, estos
circuitos se componen de dispositivos biestables llamados flip-flops dispuestos
de una manera particular.
Dicha cadena puede
considerarse como un registro de desplazamiento, debido a que los contadores
pueden considerarse como una aplicación de registros de desplazamiento.
Se prefieren los flip-flops
tipo D o JK al diseñar los circuitos de contador.
Uno de estos contadores
diseñados utilizando la cadena D flip-flop se muestra en la Figura 1 y se llama
Contador Johnson.
El esquema muestra una
disposición en cascada de nflip-flops en los que la salida del flip-flop
precedente se alimenta como una entrada al siguiente flip-flop inmediato. Sin
embargo, cabe señalar que la salida del complemento del último flip-flop
Q̅norte Se alimenta de nuevo al primer flip-flop en la cadena.
Esta disposición da como
resultado un bucle cerrado debido a que los bits dentro del contador circulan
continuamente dentro de él.
Además, se ve que el esquema
mostrado en la figura comprende n flip-flops debido a lo cual se llama contador
Johnson de n bits.
Además, el contador tiene
pines preestablecidos (P) y claros (C) para inicializar y restablecer el
contador, respectivamente.
En este instante, vale la
pena mencionar.que el circuito del contador de Johnson difiere del de un
contador de anillo solo en un factor.
Es decir, en el contador
Johnson, la salida del complemento del último flip-flop se usa como
retroalimentación, mientras que en el contador del anillo, es la no
complementaria (por favor, ponga el enlace del artículo en el contador del
anillo aquí), debido a cual Contador Johnson También se le llama contador de
anillo torcido.
Esta diferencia hace que los
contadores de Johnson tengan una secuencia diferente de estados en comparación
con los contadores de anillo.
Sin embargo, el modo de movimiento de datos
sigue siendo el mismo, es decir, incluso aquí, los bits dentro del contador
cambian en su posición en una posición de bit para cada impulso de reloj,
similar a la del caso del contador de anillo.
Contador de Johnson desde su
estado inicial 000.
Desde la tabla, es evidente
que el mismo patrón de datos se repite después de 6 ciclos de reloj.
Esto significa que, en
general, el contador Johnson n bit tiene 2n estados distintos después de los
cuales el ciclo se repite.
Como resultado, podemos
considerar que el contador Johnson n bit es MOD 2n en la naturaleza. Las formas
de onda relacionadas con la Contador Johnson de 3 bits
DIVISOR DE FRECUENCIA
Se llama divisor de frecuencia a un dispositivo
electrónico que divide la frecuencia de entrada en una relación casi siempre
entera o racional.
La forma de la señal de salida puede ser simétrica o
asimétrica. La señal de entrada frecuentemente tiene forma de una onda cuadrada
pero también puede ser sinusoidal o de otras formas.
Suelen estar formados por contadores digitales. Se pueden
obtener relaciones de frecuencia no enteras utilizando contadores de módulo
variable, por ejemplo, si a cada pulso de salida se cambia el módulo del
contador entre 2 y 3, se obtiene una relación de frecuencias de 5:2.
El JK flip-flop es un divisor-por-dos, porque el cambia
de estado cada vez que un pulso activo alcanza su entrada; esto es, el primer
pulso SETS (pone) al JK en lógica 1 (nivel H), y el segundo pulso lo RESETS
(devuelve) a lógica 0 (nivel L).
Se dice divisor de frecuencia un circuito que recibe en
entrada una señal de una frecuencia determinada f y da una señal de salida de
frecuencia f/n donde n es un número entero.
La necesidad de un divisor de frecuencia, ya que tiene
tanto con una y la misma señal de clock debe conducir circuitos en diferentes
frecuencias, y porque es más fácil para estabilizar por medio de un circuito en
el cuarzo un circuito dado a una tasa superior y luego obtener una frecuencia
más baja, que también se estabilizado, aunque no es un cristal de cuarzo a la
frecuencia deseada.
Las letras A, B, C y D se refieren a los JK's del
diagrama en bloques (block diagram). Los JK's están numerados de derecha a
izquierda de tal forma que sus estados, cuando se tabulen, aparezcan en el
orden convencional establecido para los números binarios.
Contadores digitales Cuando todos los flip-flops están en
el estado lógico 0, ellos tienen el número CERO. Cuando A está en lógica 1, C
en lógica 0, y D está en lógica 1, los flip-flops tienen número 5. El
razonamiento anterior se puede aplicar para cualquier número, entre 0 y 15.
Para dividir por 10, es necesario detectar el número 9, y
aprovechar la caída de su pulso para reponer todas las etapas del circuito.
Para este número, A es lógica 1, B es lógica 0, C es lógica 0 y D es lógica 1,
datos que escritos en forma de expresión Booleana nos da lo siguiente:
E = A no-B no-C D, que se lee "E es igual a A and
no-B and no-C and D"(el and significa la conjunción y en español, pero se
ha dejado su equivalente inglés para visualizar mejor la clase de compuerta
electrónica necesaria para implementar esta expresión del álgebra do boole: la
AND.
Como se muestra en la parte superior de la siguiente
figura, se usa una compuerta NAND de cuatro entradas para implementar esta
función. Observemos que los JK flip-flops proporcionan directamente las salidas
para No-B y NO-C. La salida B es lógica 1 cuando B no es lógica 1. Toda vez que
el número 9 es detectado, la salida de la compuerta AND se pasa a lógica 1.
Este nivel lógico sirve como señal de salida para el circuito divisor-por-diez,
y como señal de reset para todos los JK.
Observemos que se ha incluido un circuito monoestable
one-shot (OS) entre la salida y la línea de entrada reset para los flip-flops.
El monoestable genera un puslo de logitud definida cada vez que el DATA PULSE
cae (cada que el pulso propio del divisor cambia de nivel alto a nivel bajo),
de ancho suficiente para dar tiempo a que todos los flip-flops se repongan
(recordemos que está de por medio el tiempo de propagación, que, aunque es de
unos 20 nanosegundos es TTL, es digno de tener en cuenta). Este mismo principio
de REALIMENTACION (feedback) es usado para generarla salida y el reset de
cualquier otro divisor.
OBSERVACIONES:
Ø Se
observó que al realizar la implementaron del circuito del contador Johnson DE 4
BITS se colocó flip fliops JK
Ø Se
observó que en la simulación con el proteus, se colocaron leds activos.
Ø Se
observó que en la implementación del proteus se implementó un pulsador.
Ø En
el ejercicio con divisor par e impar se utilizo el multimetro para poder
comprobar la división respectiva.
CONCLUSIONES:
Ø Se
logró comprender el funcionamiento del contador Johnson de 4 bits mediante el
circuito creado tanto en la simulación del proteus como en la implementación
física del circuito, el funcionamiento del circuito era correcto.
Ø Se
logró verificar que en el divisor de frecuencia par con el software labsoft y
con ayuda de la herramienta del osciloscopio que la frecuencia de salida era la
octava parte de la frecuencia de entrada.
Ø Se
logro verificar que el divisor impar la frecuencia de salida era la séptima parte de la frecuencia de
entrada.
Ø Concluimos
que se llama divisor de frecuencia a un dispositivo electrónico que divide la
frecuencia de entrada en una relación casi siempre entera o racional, la forma
de la señal de salida puede ser simétrica o asimétrica.
Ø La
señal de entrada frecuentemente tiene forma de una onda cuadrada pero también
puede ser sinusoidal o de otras formas.
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