Ce compteur possède deux états, qui sont 0 et 1, l'état d'un compteur étant défini par une combinaison particulière des états logiques des différentes sorties. Ce compteur ne peut déceler qu'une seule impulsion, à condition de fixer l'état initial de la bascule.

Nous allons voir qu'il existe un problème lié au temps de propagation à l'intérieur de la bascule.

En effet, si vous regardez la figure 7, vous remarquez qu'il existe un état transitoire entre les instants t1 et t2 et entre les instants t3 et t4.

Nous reviendrons sur ce problème au cours de cette théorie.

Un diviseur par deux peut aussi être obtenu avec une bascule JK comme représenté figure 8.

Cette bascule fonctionne en mode TOGGLE. Le chronogramme est le même que celui relatif à la bascule D situé à la figure 6. Ce mode de fonctionnement TOGGLE a été présenté au cours de la théorie 5.

2. 2. - UN COMPTEUR MODULO 4

Le montage situé à la figure 9 est un compteur constitué à partir de deux bascules D.

Ce montage est bien un compteur asynchrone puisque le signal de l'horloge H n'est appliqué que sur l'entrée CLOCK de la première bascule (CLOCK1).

La sortie 1 est reliée à l'entrée CLOCK de la deuxième bascule (CLOCK2).

Chaque bascule est câblée en diviseur par deux.

Le chronogramme de la figure 10 permet de suivre l'évolution du compteur au cours du temps.

A l'instant t0, les deux sorties Q1 et Q2 sont au niveau L.

Au premier front actif d'horloge (instant t1), la sortie Q1 commute et passe au niveau H. 1 passe au niveau L.

A l'instant t2, Q1 repasse au niveau L et 1 au niveau H, donc un front actif est appliqué sur l'entrée d'horloge de la deuxième bascule. Q2 passe donc au niveau H.

A l'instant t3, Q1 repasse au niveau H et Q2 reste au niveau H.

A l'instant t4, Q1 revient au niveau L et Q2 également. Les deux sorties sont revenues à leur état initial. Il a donc fallu quatre impulsions d'horloge pour retrouver l'état initial des deux bascules.

La table de vérité de la figure 11 permet de résumer l'évolution du compteur et du diviseur par 4.

Ce compteur est de module 4. Le module est le nombre d'états logiques formés par l'ensemble des sorties du compteur.

Dans le cas présent, il s'agit d'un compteur possédant quatre états logiques (00, 01, 10, 11) en code binaire ou 0, 1, 2 et 3 en code décimal).

La capacité de ce compteur est 3. La capacité est le nombre maximum d'événements qu'un compteur peut comptabiliser. Elle est toujours égale au module moins un puisque durant l'état initial (ici 00) aucun événement n'a encore été pris en compte.

La sortie Q1 divise par deux la fréquence de l'horloge H et la sortie Q2 divise par quatre cette même fréquence de l'horloge H. Sur la figure 10, il apparaît bien que la période du signal en sortie Q1 vaut deux fois la période de l'horloge et en sortie Q2 la période du signal vaut quatre fois la période de l'horloge.

D'une façon générale, il est toujours possible d'utiliser une ou plusieurs sortie d'un compteur pour avoir une division de la fréquence de l'horloge. Dans l'horloge de la figure 2, cette propriété est utilisée pour compter le temps qui s'écoule.

En effet, le signal de l'horloge de fréquence 1 Hz est divisé par 60 et permet d'obtenir un signal de période 1 minute. Ce deuxième signal est à son tour divisé par 60 afin d'obtenir le signal de période 1 heure. Ensuite, il suffit de compter les heures jusqu'à 24 pour qu'une journée se soit écoulée.

2. 3. - LES COMPTEURS DE MODULE SUPÉRIEUR A QUATRE       (Retour à la théorie 9TS)

En reliant trois bascules D comme indiqué à la figure 12, on obtient un compteur de module 8.

Trois bascules D câblées en diviseur par 2 sont utilisées.

Le chronogramme de la figure 13 permet de comprendre le fonctionnement de ce compteur. Le principe de fonctionnement est toujours le même.

Chaque étage permet de diviser par 2 le signal appliqué sur son entrée d'horloge. Sur la sortie Q3, le signal que l'on peut prélever est donc à une fréquence 8 fois plus petite que le signal d'horloge.

D'une façon générale, il est donc possible d'augmenter le module d'un compteur asynchrone en augmentant le nombre de bascules. Avec une nouvelle bascule, le module double.

Si un compteur possède n bascules, son module maximum vaut 2ⁿ. Pour n = 4, le module vaut 16, pour n = 5, il vaut 32,...

Il est possible d'obtenir un compteur de module impair (3, 5, 7...) en utilisant les mêmes types de montages que ceux vus précédemment. Cela vous sera présenté ultérieurement.

Par ailleurs, il est possible de remplacer chaque bascule D par un bascule JK câblée en mode TOGGLE (les entrées J et K sont câblées à «1»). La figure 14 représente un compteur modulo 4 réalisé avec deux bascules JK.

Nous allons revenir sur le problème des états transitoires. La figure 15 représente une partie du chronogramme de fonctionnement d'un compteur modulo 8.

Sur ce chronogramme, il apparaît que la durée des périodes instables (états transitoires) est fonction du nombre de bascules. Cette durée vaut au maximum t4 - t1 = 3q dans le cas présent.

Pendant cette période instable (t4 - t1), au lieu de passer directement de l'état 3 à l'état 4, le compteur passe successivement par les états transitoires 2 et 0. On considère ici que le temps de propagation de chaque bascule est sensiblement le même (q). En réalité, ces trois temps de propagation peuvent être différents.

Il est évident que si le nombre de bascules augmente, la durée de la période instable augmente également. Ceci est dû au fonctionnement asynchrone du compteur puisque les bascules réagissent les unes sur les autres en cascade.

Pour cette raison, on utilise une impulsion de prélèvement qui permet de «lire» l'état du compteur. Cette impulsion sera décalée par rapport au signal d'horloge d'une durée supérieure à celle des états transitoires. Cette impulsion pourra être générée à l'aide d'un monostable.

Les figures 16 et 17 présentent deux schémas de prélèvement du contenu d'un compteur.

Dans le cas de la figure 17, il est également possible de stocker le contenu du compteur dans le registre pendant la période que l'on souhaite.

Ces états transitoires sont donc l'un des principaux facteurs qui vont limiter la fréquence d'horloge du compteur.

En technologie MOS, avec q » 100 ns, et 4 bascules D, la période des états transitoires vaut environ 400 ns. Si l'on réserve environ 100 ns supplémentaires pour prélever le contenu du compteur, la fréquence maximum de fonctionnement sera 2 MHz :

Si l'on veut travailler à une fréquence relativement élevée et utiliser un compteur de grande capacité, il faudra donc utiliser un compteur synchrone.

2. 4. - PRÉSENTATION DE DEUX COMPTEURS INTÉGRÉS

2. 4. 1. - LE COMPTEUR INTÉGRÉ 7493

La figure 18 représente le schéma de principe du compteur intégré 7493 réalisé en technologie TTL ainsi que son brochage.

Le schéma de principe est le même que celui de la figure 14. Les entrées J et K des bascules sont câblées intérieurement à «1».

Une remise à zéro générale asynchrone du compteur est possible grâce aux entrées R0 et R1. Pour cela les deux entrées R0 et R1 doivent être simultanément à «1».

Ce compteur peut fonctionner en diviseur par 8 en présentant l'horloge sur l'entrée B ou en diviseur par 16 en présentant l'horloge sur l'entrée A et en reliant la sortie QA à l'entrée B.

 2. 4. 2. - LE COMPTEUR INTÉGRÉ 4024

Son schéma fonctionnel et son brochage sont donnés à la figure 19.

Ce circuit est réalisé en technologie MOS. Le symbole «N.C.» signifie «non connecté».

C'est un compteur binaire à 7 étages en cascade. Son schéma logique est donné à la figure 20.

est l'entrée d'horloge. MR est l'entrée de remise à zéro générale asynchrone prioritaire. La présence d'un niveau H sur MR remet tous les étages du compteur à zéro indépendamment de . Ce compteur est incrémenté sur le front descendant de et peut compter jusqu'à 2⁷ - 1 = 127 impulsions.

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