En els tutorials de Lògica Seqüencial vam veure com funcionen les Flip-Flop de tipus D i com es poden connectar entre si per formar un Data Latch. Una altra caracterÃstica útil del Flip-Flop de tipus D és com a divisor binari, per divisió de freqüència o com a comptador "dividir per 2".
Aquà el terminal de sortida invertit Q (NOT-Q) es connecta directament de nou al terminal D d'entrada de dades, donant al dispositiu "feedback" com es mostra a continuació.
Divisió de freqüència Divide-by-2 Counter
Es pot veure a partir de les formes d'ona freqüencials anteriors, que "retroalimentant" la sortida de Q al terminal d'entrada D, els polsos de sortida a Q tenen una freqüència que és exactament la meitat ( ƒ ÷ 2 ) la de la freqüència del rellotge d'entrada. En altres paraules, el circuit produeix divisió de freqüència, ja que ara divideix la freqüència d'entrada per un factor de dos (una octava).
Això produeix llavors un tipus de comptador anomenat "comptador d'ondulació" i en comptadors d'ondulació, el pols de rellotge activa la primera Flip-flop la sortida de la qual activa la segona Flip-flop, que al seu torn activa la tercera Flip-flop i aixà successivament a través de la cadena produint un efecte d'ondulació (d'aquà el seu nom) del senyal de sincronització al seu pas per la cadena.
Els Flip-flops de commutació
Un altre tipus de dispositiu digital que es pot utilitzar per a la divisió de freqüència és el tipus T o Toggle flip-flop. Amb una lleugera modificació d'una Flip-flop JK està ndard, podem construir un nou tipus de Flip-flop anomenada Toggle flip-flop.
Els Flip-flops de commutació es poden fer a partir de Flip-flops de tipus D com es mostra a dalt, o de Flip-flops JK està ndard com la 74LS73. El resultat és un dispositiu amb només dues entrades, la pròpia entrada "Toggle" i l'entrada "Rellotge" de control negatiu com es mostra.
74LS73 Switchle Flip-flop
Una "Flip-flop de commutació" rep el seu nom del fet que Els Flip-flops tenen la capacitat de commutar o canviar entre els seus dos estats diferents, l'"estat de commutació" i l'"estat de memòria". Com que només hi ha dos estats, una Flip-flop de tipus T és ideal per al seu ús en divisió de freqüència i disseny de comptador binari.
Els comptadors binaris d'ondulació es poden construir utilitzant "Toggle" o "T-type flip-flops" connectant la sortida d'un a l'entrada de rellotge del següent. Els Flip-flops de commutació són ideals per construir comptadors d'ondulació, ja que canvia d'un estat a un altre (HIGH a LOW o LOW to HIGH) a cada cicle de rellotge, de manera que es poden construir fà cilment circuits senzills de divisor de freqüència i comptador d'ondulació utilitzant circuits està ndard de Flip-flops de tipus T.
Si connectem junts en sèrie, dues Flip-flops de tipus T, la freqüència d'entrada inicial serà "dividida per dues" per la primera Flip-flop ( ƒ ÷ 2 ) i després "dividida per dos" de nou per la segona Flip-flop ( ƒ ÷ 2 ) ÷ 2, donant una freqüència de sortida que efectivament s'ha dividit quatre vegades, llavors la seva freqüència de sortida es converteix en un quart de valor (25%) de la freqüència de rellotge original, ( ƒ ÷ 4 ).
Cada vegada que afegim un altre commutador o Flip-flop "tipus T" a la cadena, la freqüència de rellotge de sortida es redueix a la meitat o es divideix per 2 de nou i aixà successivament, donant una freqüència de sortida de 2n on "n" és el nombre de Flip-flops utilitzades en la seqüència.
A continuació, el Toggle o Flip-flop de tipus T és un dispositiu dividit per 2 activat per vora basat en la Flip-flop està ndard de tipus JK i que s'activa a la vora ascendent del senyal de rellotge. El resultat és que cada bit es mou cap a la dreta per una Flip-flop. Totes Els Flip-flops es poden restablir asÃncronament i es poden activar per encendre la vora principal o posterior del senyal de rellotge d'entrada, cosa que el fa ideal per a la divisió de freqüència.
Aquest tipus de circuit comptador utilitzat per a la divisió de freqüència es coneix comunament com un comptador binari asÃncron de 3 bits, ja que la sortida de QA a QC, que és de 3 bits d'ample, és un recompte binari de 0 a 7 per a cada pols de rellotge.
En un comptador asÃncron, el rellotge s'aplica només a la primera etapa amb la sortida d'una etapa de Flip-flops que proporciona el senyal de rellotge per a la següent etapa de Flip-flops i les etapes posteriors deriven el rellotge de l'etapa anterior amb el pols del rellotge reduït a la meitat per cada etapa.
Aquesta disposició es coneix comunament com asÃncrona, ja que cada esdeveniment de rellotgeria es produeix de manera independent, ja que tots els bits del comptador no canvien tots al mateix temps. Com que el comptador compta seqüencialment en sentit ascendent de 0 a 7. Aquest tipus de comptador també es coneix com a comptador "amunt" o "endavant" (CTU) o "comptador asÃncron de 3 bits". El comptador asÃncron de tres bits que es mostra és tÃpic i utilitza Flip-flops en el mode commutació. També hi ha disponibles comptadors asÃncrons "Down" (CTD).
Taula de veritat per a un comptador asÃncron de 3 bits
| Cicle del rellotge |
Patró de bits de sortida |
| QC |
.!QB |
QA |
| 0 |
0 |
0 |
0 |
| 1 |
0 |
0 |
1 |
| 2 |
0 |
1 |
0 |
| 3 |
0 |
1 |
1 |
| 4 |
1 |
0 |
0 |
| 5 |
1 |
0 |
1 |
| 6 |
1 |
1 |
0 |
| 7 |
1 |
1 |
1 |
Per tant podem veure que la sortida de Els Flip-flops de tipus D està a la meitat de la freqüència de l'entrada, és a dir, compta en 2's. En cascar més Flip-flops de tipus D o Toggle Flip-Flops, podem produir una divisió per 2, dividir-per-4, dividir-per-8, etc. circuit que dividirà la freqüència de rellotge d'entrada entre 2, 4 o 8 vegades, de fet qualsevol valor a la potència de-2 el volem fent un circuit comptador binari.
Divisió de freqüència mitjançant comptadors binaris
Aixà podem veure que un comptador no és més que un generador especialitzat de registres o patrons que produeix un patró de sortida especificat o seqüència de valors binaris (o estats) sobre l'aplicació d'un senyal de pols d'entrada anomenat "rellotge".
El rellotge s'utilitza realment per a la transferència de dades en aquestes aplicacions. TÃpicament, els comptadors són circuits lògics que poden augmentar o decrementar un recompte per un, però quan s'utilitzen com a comptadors asÃncrons dividit per n són capaços de dividir aquests polsos d'entrada produint un senyal de divisió de rellotge.
Els comptadors es formen connectant Flip-flops entre si i qualsevol nombre de Flip-flops es poden connectar o "en cascada" per formar un comptador binari "dividir per n" on "n" és el nombre d'etapes comptadores utilitzades i que s'anomena mòdul. El mòdul o simplement "MOD" d'un comptador és el nombre d'estats de sortida pels quals passa el comptador abans de tornar a zero, és a dir, un cicle complet.
Llavors un comptador amb tres Flip-flops com el circuit anterior comptarà de 0 a 7 és a dir, 2n-1. Té vuit estats de sortida diferents que representen els nombres decimals del 0 al 7 i s'anomena comptador Modulo-8 o MOD-8. Un comptador amb quatre Flip-flops comptarà de 0 a 15 i per tant s'anomena comptador Modulo-16 i aixà successivament.
Un exemple d'això es dóna com.
- Comptador binari de 3 bits = 23 = 8 (mòdul-8 o MOD-8)
- Comptador binari de 4 bits = 24 = 16 (mòdul-16 o MOD-16)
- Comptador binari de 8 bits = 28 = 256 (mòdul-256 o MOD-256)
- etcètera..
El nombre de mòduls es pot augmentar afegint més Flip-flops al comptador i la cascada és un mètode per aconseguir comptadors de mòdul més alts. Llavors el mòdul o número MOD es pot escriure simplement com: Nombre MOD = 2n
Comptador Modulo-4 de 16 bits
Els comptadors asÃncrons de múltiples bits connectats d'aquesta manera també s'anomenen "comptadors d'ondulació" o divisors d'ondulació perquè el canvi d'estat en cada etapa sembla "ondular-se" a través del comptador des de la sortida LSB fins a la seva connexió de sortida MSB. Els comptadors d'ondulació estan disponibles en forma IC està ndard, des del comptador 74LS393 Dual de 4 bits fins al 74HC4060, que és un comptador d'ondulació de 14 bits amb el seu propi oscil·lador de rellotge incorporat i produeixen una excel·lent divisió de freqüència de la freqüència fonamental.
Resum de la divisió de freqüència
Per a la divisió de freqüència, Els Flip-flops en mode de commutació s'utilitzen en una cadena com a dividida per dos comptadors. Una Flip-flop dividirà el rellotge, ƒDINS per 2, dues Flip-flops es dividiran ƒDINS per 4 (i aixà successivament). Un avantatge d'utilitzar Flip-flops de commutació per a la divisió de freqüència és que la sortida en qualsevol punt té un cicle de treball exacte del 50%.
El senyal de rellotge de sortida final tindrà un valor de freqüència igual a la freqüència de rellotge d'entrada dividit pel número MOD del comptador. Aquests circuits es coneixen com a comptadors "dividir per n". Els comptadors es poden formar connectant Flip-flops individuals i es classifiquen segons la forma en què es rellotgen.
En comptadors asÃncrons, (comptador d'ondulació) la primera Flip-flop és registrada pel pols de rellotge extern i després cada Flip-flop successiva és rellotgejada per la sortida de la Flip-flop precedent. En comptadors sÃncrons, l'entrada de rellotge està connectada a totes Els Flip-flops de manera que es registren simultà niament.
En el següent tutorial veurem comptadors asÃncrons, i veurem que la caracterÃstica principal d'un comptador asÃncron és que cada Flip-flop de la cadena deriva el seu propi rellotge de l'anterior Flip-flop i per tant és independent del rellotge d'entrada.
