Contatori e altre reti sequenziali

Giuliano Donzellini, Domenico Ponta

Analisi di contatore asincrono

035230

 

v1.71

La rete sequenziale rappresentata in figura è un contatore asincrono. Si apra lo schema da completare nel d-DcS, con un click sulla figura. Si noti che l'uscita negata !Q di ogni flip-flop è riportata indietro al proprio ingresso D, e si osservi anche come sono collegati gli ingressi Ck dei flip-flop.


A)
Completato lo schema, si verifichi il funzionamento della rete utilizzando la simulazione temporale (una sequenza di test è disponibile nella finestra del diagramma temporale, contenente la semplice attivazione del !Reset). Si osservi la direzione del conteggio: si tratta di un "Contatore Avanti" o di un "Contatore Indietro"?

Si compili una tabella, come quella che è qui sotto riportata, con la sequenza numerica generata su Q2Q1Q0 (Q2 = MSB, Q0 = LSB). Nelle ultime due colonne si riporti la corrispondente rappresentazione decimale di ogni numero: la prima come numero senza segno, la seconda come numero con segno (in codice a complemento a due):

Binario
Decimale
Q2
Q1
Q0
Senza segno
Con segno
 1
 1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

B)
Si osservi, nella figura seguente, la stessa rete di prima, ma con le uscite Q2, Q1 e Q0 scollegate (si apra nel d-DcS, con un click sulla figura, lo schema da completare):

Si completi il nuovo schema prelevando come uscite le !Q dei tre flip-flop. Si verifichi il funzionamento della rete modificata utilizzando la simulazione temporale .

Come cambia la sequenza di conteggio?


C)
Nella figura riportata qui sotto, il contatore pilota un decodificatore 3-8. Le uscite del decodificatore sono visualizzate da un display con 8 LED (si apra lo schema nel d-DcS con un click sulla figura):

Si esegua una simulazione per animazione : è utile per capire il funzionamento della rete. In questa modalità appare perfettamente funzionante: ma una simulazione temporale ci mostrerà i limiti della implementazione asincrona dei contatori (si osservino le uscite "spurie"):

Ingrandendo la scala temporale (utilizzando il cursore Home per posizionare lo zoom sul punto di interesse), si metta in evidenza il comportamento delle uscite nelle transizioni critiche. In particolare si analizzi la transizione tra l'accensione del Led 3 e il Led 4. Si commenti il comportamento della rete nell'intorno di questa transizione.