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Atividade Estruturada
Contadores Assíncronos
Objetivo
Compreender as diversas formas de projetar um contador assíncrono.
Desenvolvimento
Um contador assíncrono de quatro bits é acionado por um sinal de clock de 20MHz.
Desenhe as formas de onda na saída de cada FF se cada um deles tiver um tpd = 20 ns. Determine que estados de contagem, caso existam, não ocorrerão em virtude dos atrasos de propagação.
Contadores são dispositivos de múltiplas e importantes aplicações e, na Eletrônica Digital, são facilmente implementados com flip-flops. Contadores assíncronos são assim denominados porque as entradas de controle (clock) dos diversos flip-flops que os compõem não trabalham na mesma frequência.
Contador assíncrono básico
	 Neste exemplo são usados 4 flip-flops tipo mestre-escravo ligados em cascata, com a saída Q de cada ligada à entrada de clock do seguinte. As entradas J e K de cada flip-flop são mantidas no nível 1.
Figura 1
	Supondo que inicialmente todos os flip-flops estão no nível 0, o comportamento pode ser visto pelos gráficos da figura 2.
	Também é suposto que, a partir de determinado instante, uma sequência de pulsos retangulares é aplicada na entrada de clock E do flip-flop número 0, conforme gráfico superior da figura mencionada.
Figura 2
	Foi visto que flip-flops tipo mestre-escravo só mudam de estado na descida (transição de 1 para 0) dos pulsos de clock. Assim, a saída do flip-flop 0 não acompanha exatamente a entrada de clock e o resultado é uma sequência de pulsos com o dobro da largura. E de forma análoga para os demais. Desde que os flip-flops estão ligados em cascata, as larguras de pulso dobram em cada etapa, o que é claramente visto no gráfico.
	
Na tabela acima os valores da coluna E são apenas números sequenciais dos pulsos de entrada e as demais colunas contém os níveis lógicos das saídas de acordo com os gráficos anteriores, considerando S3 o dígito mais significativo, pode-se notar que os valores das saídas correspondem às contagens em números binários dos pulsos de entrada e o processo é reiniciado após o décimo sexto pulso.
	Voltando aos gráficos da figura 2, pode-se verificar que o circuito opera também como um divisor de frequência. Se as larguras dos pulsos, isto é, os períodos são dobrados, as frequências são reduzidas pela metade porque frequência é o inverso do período. S0 tem frequência igual à metade da de entrada, S1 a metade da de S0 e assim sucessivamente, ou seja, cada flip-flop divide a frequência por 2.
Contador assíncrono de década
	O circuito do tópico anterior conta sequências de 16 pulsos e não é difícil concluir que esse número é resultado de , onde n é o número de flip-flops (4 no caso). Entretanto, em muitos casos, é necessário que a contagem seja feita em sequências de 10 pulsos (ou décadas), a base usual de numeração.
	Desde que 10 não é potência inteira de 2, pode ser usado o artifício indicado na figura 1 deste tópico: uma porta NAND com a saída conectada nas entradas CLEAR dos flip-flops.
Figura 1
	As entradas da porta recebem os valores S3,  (equivalente a  do flip-flop 2), S1 e  (equivalente a  do flip-flop 0), assim quando o valor nessas entradas for igual a 1010 (10 em binário), as entradas CLEAR serão nulas, zerando os flip-flops e reiniciando a contagem. O artifício pode ser ajustado para qualquer tamanho da sequência, desde que menor que , onde n é o número de flip-flops.
Contadores assíncronos decrescentes
	Os circuitos vistos até aqui contam de forma crescente mas algumas aplicações exigem forma contrária, isto é, decrescente. Na contagem decrescente, as saídas são complementos dos valores da tabela 1 do tópico “contador assíncrono básico”, ou seja, 1111, 1110 etc.
	Assim, um meio de se obter contagem decrescente é simplesmente considerar, no circuito da figura 1 do tópico “contador assíncrono básico”, as saídas S0 a S3 como as saídas  dos respectivos flip-flops, conservando as ligações entre Q e CK dos flip-flops adjacentes.
Figura 1
	Outra forma é modificar o circuito para o da figura 1 deste tópico: as entradas de clock recebem as saídas e não Q, permanecendo estas últimas como saídas. A análise gráfica pode ser feita de forma similar ao tópico 3 e, por isso, não é comentada.
	Havendo necessidade de contagem crescente ou decrescente, pode ser usado um arranjo conforme circuito da figura 2.
Figura 2
	Os três blocos B atuam como chaves lógicas e o circuito se comporta como o da figura 1 do tópico “contador assíncrono básico” (crescente) ou o da figura 1 do tópico anterior (decrescente), dependendo do nível lógico da entrada de controle C.