Projete um contador Johnson de 5 bits disparado na borda de subida de um sinal de clock. O que você deve mudar para que esse circuito vire um contador em anel? Descreva o comportamento de ambos os circuitos.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para projetarmos um contador Johnson de 5 bits que é acionado na borda de subida de um sinal de clock. Além disso, precisamos descobrir o que alterar para transformar esse contador Johnson em um contador em anel e descrever como cada um deles funciona. Para resolver isso, vamos precisar entender o que são contadores Johnson e contadores em anel, como eles funcionam e como são configurados em um circuito digital.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um contador Johnson. Um contador Johnson, também conhecido como contador de Möbius, é um tipo de contador sequencial que gera uma sequência específica de bits onde o complemento da saída é realimentado de volta à entrada. No caso de um contador de 5 bits, teremos uma sequência de 10 estados distintos antes de repetir.

Passo 3

Agora, para projetar um contador Johnson de 5 bits, precisamos de 5 flip-flops conectados em série. Cada flip-flop representa um bit do contador. O primeiro flip-flop recebe o complemento da saída do último flip-flop, criando a realimentação necessária para a sequência Johnson.

Passo 4

Vamos conectar o primeiro flip-flop de forma que sua entrada (D) receba o complemento da saída (Q) do último flip-flop. Isso garante que, a cada borda de subida do clock, o padrão de bits será invertido e deslocado, criando a sequência característica do contador Johnson.

Passo 5

Para que esse circuito se torne um contador em anel, precisamos fazer uma pequena alteração: ao invés de realimentar o complemento da saída do último flip-flop para a entrada do primeiro, vamos realimentar diretamente a saída sem complementá-la. Ou seja, a entrada do primeiro flip-flop vai receber diretamente a saída do último flip-flop.

Passo 6

Um contador em anel funciona de maneira um pouco diferente. Ele também usa uma série de flip-flops conectados em série, mas o padrão de realimentação faz com que apenas um bit ‘1’ circule pelo anel, gerando uma sequência de estados onde o ‘1’ se desloca de um flip-flop para o próximo a cada ciclo de clock.

Passo 7

Resumindo:
  • O contador Johnson de 5 bits usa realimentação invertida, gerando uma sequência de 10 estados únicos.
  • Ao mudar para uma realimentação não invertida, o circuito se torna um contador em anel, onde um único ‘1’ circula pelos 5 flip-flops, gerando 5 estados únicos.

Resposta

Para projetar um contador Johnson de 5 bits acionado na borda de subida do clock, conectamos 5 flip-flops em série com a saída invertida do último flip-flop realimentada na entrada do primeiro. Para transformar esse circuito em um contador em anel, removemos a inversão na realimentação, conectando diretamente a saída do último flip-flop à entrada do primeiro. O contador Johnson gera uma sequência de 10 estados onde os bits se invertem e deslocam, enquanto o contador em anel circula um único ‘1’ através dos 5 flip-flops, gerando 5 estados distintos.

Exercícios relacionados

Projete um contador assíncrono de módulo 13 crescente (contagem de 0 a 12).
Suponha que, agora, todo nó da árvore AVL tem um novo campo chamado parent que nada mais é que um ponteiro para nó pai. Como a raiz não tem pai, seu campo parent aponta para nulo).
Implemente todas as funções da árvore AVL vistas em sala iterativamente (sem usar recursão) e atualize os campos parent de cada nó adequadamente.
Diferencie um latch de um flip-flop. Com relação aos flip-flops, descreva o funcionamento dos 4 tipos existentes e as possíveis formas de dispará-los.
Projete um circuito que, a partir de uma frequência de 1 MHz , gere uma frequência de 250 kHz.