ULTIMA MODIFICA 29 Marzo 2025
In elettronica con il termine contatori si indicano dispositivi in grado di contare il numero di impulsi provenienti da un clock, fornendo come uscita una sequenza di valori numerici in formato binario.
Nei contatori più si semplici si hanno valori numeri in uscita che partono da 0 ed incrementano o decremento il loro valore di una unità ogni impulso del clock, a prescindere se il contatore incrementa o decrementa il valore, tutti a fine conteggio fanno ripartire la sequenza di conteggio dal valore iniziale in maniera ciclica.
Con il termine modulo del contatore si indica il numero di combinazioni binarie (dette anche stati logici), prodotte in uscita, un contatore a 3bit, ad esempio, ha un modulo 8, in quanto produce in uscita 8 diverse combinazioni binarie.
In generale un modulo (M) è legato al numero di bit (n) dalla formula: M=2n
Riprendendo l’esempio di un modulo a 3 bit avremo in uscita la seguente sequenza
000 – 001 – 010 – 011 – 100 – 101 – 110 – 111 – 000 ecc ecc
Vi sono vari tipi di contatori vediamo alcuni:
- Contatori Asincroni e Sincroni: viene detto asincrono quando l’impulso del clock è applicato solo al primo flip flop della serie, mentre l’uscita di ogni flip flop comanda l’ingresso di clock del successivo, abbiamo quindi una commutazione dei flip flop sequenziale.
Si definisce invece contatore sincrono quando l’impulso di conteggio è applicato simultaneamente a tutti gli ingressi di clock dei flip flop avendo quindi delle commutazioni simultanee. - Contatore binario asincrono: forse il più facile da realizzare, in genere è costituito dalla connessione di più flip flop ad un solo ingresso. Il numero di flip flop necessari per realizzare il contatore dipende dalla quantità di impulsi da contare prima che si ritorni allo stato iniziale, avendo un funzionamento ciclico.
Il contatore binario asincrono segue la regola di 2n=K
dove K sono gli impulsi del contatore ed n il numero dei flip flop necessari per effettuare il conteggio
Dalla formula 2n=K avendo il valore K possiamo ricavare n tramite un logaritmo.
Facciamo un esempio supponiamo di voler creare un contatore a 4 moduli, avremo:
2n=4 da cui n= log2 4=2
occorrono 2 flip flop
Un contatore binario inoltre si può definire come un divisore di frequenza in quanto se n è il numero dei flip flop collegati in cascata, inviando un segnale di ingresso al primo con frequenza f avremo che all’ucita dell’ultimo flip flop f sarà uguale a (1/2n)*f - Contatore binario asincrono all’indietro: Contatore che decremento ad ogni impulso di clock.
- Contatori sincroni: sono contatori in cui si agisce simultaneamente su tutti gli ingressi clock dei vari flip flop, in maniera che la commutazione avviene in maniera contemporanea e non in maniera sequenziale.
Questi contatori vengono usati quando quelli asincroni sono “lenti” per il conteggio che si vuole ottenere, può capitar infatti che all’ingresso del contatore arrivi un impulso successivo a quello appena entrato, che commuta il primo flip flop mentre l’ultimo della serie deve effettuare ancora la propria commutazione, a causa del ritardo di propagazione accumulato lungo gli stadi.
Per evitare questi ritardi occorre rispettare la seguente formula:
Dove f è la frequenza del segnale di clock e tpd è il tempo di propagazione del flip flop