Contador (eletrônica): diferenças entre revisões

Em teoria, todos tipos de contadores, levando em consideração o princípio de funcionamento teórico dos transistores, o qual diz que: "os transistores não devem conduzir quando nenhum sinal é aplicado em seu terminal de controle, no caso, o terminal da base em transistores bipolares de junção, e o terminal da porta em transistores mosfets, salvo uma possível corrente de fuga, que é insignificante, a qual não alteraria os estados de funcionamento do circuito". Partindo deste princípio, no estado inicial, todos os flip flops dos contadores deveriam apresentar idealmente em suas saídas Q o nivel lógico binário 0, e nas saídas Q' o nível lógico binário 1, contudo na prática isto é bem difícil de acontecer pelos flip flops por sí só, se não forem tomadas medidas de inicialização.

No caso de flip flops com transistores bipolares de junção, seja um circuito discreto, ou circuitos integrados (chip) TTL, os transistores até são polarizados de forma a se ter 0 em Q e 1 em Q'. Mas o problema é que mesmo com a atual precisão na fabricação de transistores, sempre haverá uma diferença de dopagem entre eles, o que ocasiona uma diferença de resistividade, e por consequência uma diferença em seus ganhos. Assim sendo, o transistor mais fortemente dopado, terá por consequência um ganho maior, e conduzirá mais do que outro transistor menos dopado durante o processo de fabricação. Isso pode acarretar em estados indesejáveis e erros de contagem. Além disso existe o fenômeno chamado de "carregamento da base" em TBJs, no qual ao ser desligado um transistor do tipo NPN por exemplo, sua base ficará com alguns elétrons em excesso acumulados, polarizando a mesma reversamente, de modo que ao se desligar um flip flop com TBJ, e liga-lo novamente em seguida, percebe-se que o transistor que estava satava saturado anteriormente entra em corte, e o que estava em corte satura, devido a este fato. Contudo este fenômeno dura apenas alguns segundos, devido às três regiões estarem unidas elétricamente no TBJ, com o passar do tempo os elétrons acumulados na base se distribuem para as demais regiões semicondutoras, e o transistor volta a operar normalmente.

É importante salientar, que tanto os transistores mosfets como os bipolares, estão sujeitos a este fenômeno, assim como também, o fenômeno de carregamento de porta (no caso dos mosfets), só que no caso da tecnologia de transistores CMOS, estes fenômenos são bem mais intensos e duradouros, em relação ao TBJ, devido ao fato da porta, que é seu terminal de controle, está isolada da região semicondutora por uma camada de ôxido, formando um dielétrico entre as duas, o que favorece a permanencia de cargas na porta por um longo período de tempo. Devido a esta esta característica particular também, os transistores mosfets são dispositivos controlados por tensão, pois um sinal positivo na porta de um transistor do canal N, cria um campo elétrico que atrai elétrons na região semicondutora, formando o canal de condução. O que é importante salientar, é que na maioria dos casos não é necessario a aplicação de um sinal em sua porta para fazer um mosfet entrar em condução, campos elétricos externos, adjacentes e próximos ao transistor, e também até mesmo o campo elétrico produzido pela fonte de alimentação do sistema, o qual se espalha pela superfecíe onde encontra-se montado o transistor, podendo ser uma placa de circuito impresso, ou pastilha de silício em circuitos integrados, produzem os mesmos um momento atração/repulsão na sua porta, levando-o a condução e até a saturação involuntaria, o que pode produzir a aparição de estados indesejados em um contador.

Por isto a importância das entradas Set e Reset num contador, e circuitos com flip flops em geral. Estas entradas além de poderem alterar o estado dos flip flops durante uma contagem por exemplo, forçam tambem o circuito a atingir estados válidos e desejados em seu estado inicial. Um modo simples de se fazer isto em circuitos com baixa complexidade e precisão, e o arranjo pull up e pull down, no qual as entradas set e reset de um flip flop podem ser ligadas ambas ao Vcc, ou ao GND, dependendo da atuação esperada do circuito, fazendo-o atingir resultados válidos.