Resumen: Un contador binario de 4 bits asíncrono es implementado utilizando Capture y es simulado con PSpice. Se utilizan multivibradores biestables del tipo JK activados por flanco negativo, una señal de reloj, y una señal de estímulo de entrada. También se incluye un bus de 4 bits para observar la salida del contador en formato hexadecimal. Al final se presenta la gráfica donde se visualizan las señales generadas.
I. INTRODUCCIÓN
Los flip flop, también conocidos como multivibradores biestables o cerrojos, son circuitos electrónicos con dos salidas estables una de las cuales es el complemento de la otra. La salida cambiará cuando lo indiquen los comandos de entrada. En la tabla 1 se muestra cómo bascula un flip flop JK. El estado presente puede ser un 0 lógico o un 1 lógico, y debido a la habilidad de estos circuitos para mantener el estado actual, también se les llama circuitos de memoria. Esta característica los convierte en dispositivos versátiles que pueden utilizarse en varias aplicaciones como conteo, almacenamiento de datos binarios, transferencia de datos, entre otras. En este documento se presenta una aplicación en particular: el contador binario.
J | K | CLK | Q | |
0 | 0 | NO CAMBIA DE ESTADO | ||
0 | 1 | 0 | 1 | |
1 | 0 | 1 | 0 | |
1 | 1 | CAMBIA DE ESTADO |
Tabla 1. Tabla de verdad para un flip flop JK
II. CONTADOR ASÍNCRONO DE CUENTA ADELANTE
En la figura 1 se muestra un contador digital el cual es un circuito lógico constituido por un arreglo en cascada de flip flops. En cada flip flop hay cuatro entradas J, K, CLK y .
Figura 1. Contador binario de 4 bits con flip flops JK
Las entradas J y K son entradas de datos, CLK es la entrada de reloj (tren de pulsos) y
III. CONSTRUCCIÓN DEL CIRCUITO
En la figura 1 se muestran los componentes básicos del contador binario. Está presente una señal digital de reloj (DSTM3) que se conecta a la entrada CLK del primer flip flop y una señal de estímulo (DSTM2) que se contecta a la entrada
Figura 2. Representación de la señal de reloj, la señal de clear, la salida de cada flip flop JK y la señal del bus de 4 bits.
Por último, se incluye un bus de 4 bits al cual están conectados D0, D1, D2 y D3, con la finalidad de observar la salida del contador en formato hexadecimal.
IV. SIMULACIÓN DEL CONTADOR CON PSPICE
Para simular el comportamiento del contador es necesario crear un perfil de simulación del tipo transitorio donde se indique el tiempo de ejecución y la resolución. En este caso se ordena que la simulación termine a los 32 ms. Capture permite, a través de herramientas del editor llamadas markers, la selección de las señales que se desean visualizar. En la figura 2 se muestran la señal del reloj, la señal de estímulo, la señal de salida de cada flip flop y la señal del bus. Debido a que en este caso las señales son digitales, se debe escoger un indicador de nivel de voltaje. Se puede observar que el momento en que ocurre la transición de pendiente negativa de la señal del reloj coincide con el cambio de estado de la salida Q (D0) del primer flip flop.
V. CONCLUSIONES
La habilidad de los multivibradores biestables de poseer memoria nos permite utilizarlos, mediante un arreglo secuencial, en aplicaciones de conteo. En este artículo se pudo comprobar el funcionamiento de un contador binario mediante la visualización simultánea de las señales del reloj, del estímulo y de las salidas de los flip flops. El resultado coincide plenamente con lo que predice la teoría de algunos libros de texto especializados en sistemas digitales. La herramienta de simulación presentada aquí permite advertir posibles fallas antes de construir el dispositivo físico lo que incide en la reducción de los tiempos de desarrollo de sistemas digitales y de redacción de artículos.
REFERENCIAS
[1] Floyd, Thomas L. “Digital Fundamentals”. Prentice Hall. EE. UU., 2006
[2] Karris, Steven T. “Digital Circuit Analysis and Design with Simulink® Modeling and Introduction to CPLDs and FPGAs”. Orchard Publications. EE. UU., 2007
[3] Maini, Anil K. “Digital Electronics”. John Wiley & Sons. EE. UU., 2007
[4] Tocci, Ronald J, Widmer, Neal S. “Digital Systems. Principles and Applications”. Prentice Hall. EE. UU., 2001
Ing. Pablo Marcel Montijo
Como haces la señal de reloj que le das al CLK de la bascula.
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