Guia de Ficha Técnica CD4026B: Pinout, Especificações e Princípio de Funcionamento

O CD4026B é um IC contador CMOS útil para circuitos que precisam contar pulsos e mostrar números em um display de 7 segmentos. Em vez de usar um IC contador separado e um decodificador de display separado, o CD4026B combina ambas as funções em um único dispositivo. Este artigo explica o pinout do CD4026B, a operação interna, as especificações elétricas, a conexão do display, o circuito do contador de dois dígitos e muito mais.

Catálogo

Visão Geral do CD4026B

O CD4026B é um contador de décadas CMOS com um decodificador de display de 7 segmentos embutido. Ele conta pulsos de clock de 0 a 9 e converte a saída do contador Johnson interno em sinais que podem acionar um dígito de display numérico.

O IC inclui pinos de controle comuns, como CLOCK, RESET e CLOCK INHIBIT. Um sinal RESET alto limpa o contador para zero, enquanto o pino CLOCK INHIBIT pode parar a contagem sem limpar o valor atual. O CD4026B também fornece CARRY OUT, sete saídas de segmentos decodificados a–g, DISPLAY ENABLE e uma saída de segmento C não bloqueada. Seu baixo consumo de energia e a redução na contagem de componentes externos o tornam prático para circuitos de display numérico simples.

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Informação de Pedido IC

Dispositivo Pedível	Status	Tipo de Embalagem	Desenho da Embalagem	Pinos	Quantidade da Embalagem	Plano Ecológico	Acabamento de Chumbo/Bola	Temp. Pico MSL	Temp. de Operação (°C)
CD4026BE	ATIVO	PDIP	N	16	25	Pb-Free (RoHS)	CU NIPDAU	N/A para Tipo de Embalagem	-55 a 125
CD4026BEE4	ATIVO	PDIP	N	16	25	Pb-Free (RoHS)	CU NIPDAU	N/A para Tipo de Embalagem	-55 a 125
CD4026BNSR	ATIVO	SO	NS	16	2000	Verde (RoHS & sem Sb/Br)	CU NIPDAU	Nível-1-260C-ILIMITADO	-55 a 125
CD4026BPW	ATIVO	TSSOP	PW	16	90	Verde (RoHS & sem Sb/Br)	CU NIPDAU	Nível-1-260C-ILIMITADO	-55 a 125
CD4026BPWE4	ATIVO	TSSOP	PW	16	90	Verde (RoHS & sem Sb/Br)	CU NIPDAU	Nível-1-260C-ILIMITADO	-55 a 125
CD4026BPWR	ATIVO	TSSOP	PW	16	2000	Verde (RoHS & sem Sb/Br)	CU NIPDAU	Nível-1-260C-ILIMITADO	-55 a 125
CD4033BE	ATIVO	PDIP	N	16	25	Livre de Pb (RoHS)	CU NIPDAU	N/D para Tipo de Pacote	-55 a 125
CD4033BEE4	ATIVO	PDIP	N	16	25	Livre de Pb (RoHS)	CU NIPDAU	N/D para Tipo de Pacote	-55 a 125
CD4033BPW	ATIVO	TSSOP	PW	16	90	Verde (RoHS & sem Sb/Br)	CU NIPDAU	Nível-1-260C-ILIMITADO	-55 a 125

Configuração de Pinos e Funções do CD4026B

Número do Pino	Nome do Pino	Função
1	CLOCK (CLK)	Recebe pulsos de clock que avançam o contador de 0 a 9. A contagem aumenta em cada transição positiva do clock.
2	INIBIR CLOCK	Habilita ou desabilita a contagem. Um sinal BAIXO permite que os pulsos de clock cheguem ao contador, enquanto um sinal ALTO interrompe a contagem.
3	HABILITAR DISPLAY IN	Controle da operação da saída do display. Usado para habilitar ou apagar as saídas do display de 7 segmentos.
4	HABILITAR DISPLAY OUT	Fornece um sinal de habilitação do display para acionar múltiplos CI CD4026B em sistemas de display de múltiplos dígitos.
5	SAÍDA DE TRANSPORTE	Gera um pulso de saída após o contador completar uma década (0–9). Usado para acionar contadores adicionais em cascata.
6	SAÍDA DO SEGMENTO f	Aciona o segmento f de um display de 7 segmentos com cátodo comum.
7	SAÍDA DO SEGMENTO g	Aciona o segmento g de um display de 7 segmentos com cátodo comum.
8	VSS	Conexão de terra (referência de 0 V) para o CI.
9	SAÍDA DO SEGMENTO d	Aciona o segmento d de um display de 7 segmentos com cátodo comum.
10	SAÍDA DO SEGMENTO a	Aciona o segmento a de um display de 7 segmentos com cátodo comum.
11	SAÍDA DO SEGMENTO e	Aciona o segmento e de um display de 7 segmentos com cátodo comum.
12	SAÍDA DO SEGMENTO b	Aciona o segmento b de um display de 7 segmentos com cátodo comum.
13	SAÍDA DO SEGMENTO c	Aciona o segmento c de um display de 7 segmentos com cátodo comum.
14	SAÍDA "c" SEGMENTO SEM GATE	Fornece uma saída direta do segmento c que não é afetada pela lógica de controle de habilitação do display.
15	RESETAR	Reseta o contador para zero e atualiza o display para mostrar o dígito 0.
16	VDD	Entrada de alimentação positiva para o CI. A tensão operacional típica varia de 3 V a 15 V.

Diagrama de Operação Interna do CD4026B

Diagrama Funcional do CD4026B

Como mostrado no diagrama funcional, o CD4026B combina um contador decimal e um driver de display de 7 segmentos em um único circuito integrado. A entrada CLOCK recebe pulsos que avançam a contagem de 0 a 9, enquanto a entrada RESET retorna o contador a zero sempre que um sinal lógico ALTO é aplicado. A entrada CLOCK INHIBIT pode parar temporariamente a contagem sem limpar o número exibido. Após o processamento de cada pulso de clock, o contador interno envia o valor da contagem para a seção decodificadora, que ativa as saídas de segmento apropriadas (a–g) para exibir o dígito correspondente em um display de 7 segmentos com cátodo comum. O diagrama também mostra a saída CARRY OUT, que gera um pulso após cada dez contagens e é usada para acionar dispositivos CD4026B adicionais em sistemas de display de múltiplos dígitos. Outros sinais de controle, incluindo HABILITAR DISPLAY IN, HABILITAR DISPLAY OUT e a saída SEGMENTO "C" SEM GATE, fornecem funções adicionais de controle do display.

Diagrama Lógico do CD4026B

O diagrama lógico fornece uma visão detalhada do circuito interno que permite ao CD4026B realizar contagem e decodificação de exibição. Como mostrado no diagrama, o dispositivo contém um contador Johnson de cinco estágios formado por flip-flops interconectados que geram uma sequência de dez estados de contagem exclusivos. Esses estados de contagem são processados por uma rede de portas lógicas que decodificam as saídas do contador nos sinais de controle de segmento corretos para o display de 7 segmentos. O diagrama também ilustra como os sinais CLOCK, CLOCK INHIBIT e RESET interagem com os estágios do contador para controlar a operação de contagem. A lógica do circuito gera as sete saídas decodificadas (a–g), bem como o sinal CARRY OUT utilizado para cascatar contadores. Esta arquitetura interna elimina a necessidade de um decodificador BCD separado, permitindo que o CD4026B acione diretamente um display, mantendo um circuito externo relativamente simples.

Diagrama de Tempo do CD4026B

O diagrama de tempo ilustra como o CD4026B responde a pulsos de clock e como suas saídas mudam ao longo do tempo. Como mostrado no diagrama, o contador avança uma contagem em cada transição positiva do sinal CLOCK, fazendo com que o valor exibido passe de 0 a 9 antes de retornar a 0. A forma de onda também demonstra o efeito da entrada RESET, que imediatamente zera o contador e força o display a voltar a zero. Quando o sinal CLOCK INHIBIT se torna ativo, os pulsos de clock que chegam são ignorados e o valor exibido permanece inalterado. O diagrama de tempo mostra ainda o funcionamento de DISPLAY ENABLE IN e DISPLAY ENABLE OUT, que controlam se as saídas de segmento decodificadas são visíveis no display. As formas de onda de saída de segmento (a–g) mudam de acordo com o valor de contagem atual, produzindo os padrões de dígitos corretos no display de 7 segmentos. Além disso, a forma de onda CARRY OUT gera um pulso para cada ciclo completo de contagem, permitindo que múltiplos dispositivos CD4026B sejam sincronizados em aplicações de contagem de múltiplos dígitos.

Especificações Elétricas do CD4026B

Parâmetro	Especificação
Tensão de Alimentação (VDD)	De 3 V a 15 V
Tensão de Alimentação Recomendada	De 5 V a 10 V
Corrente de Alimentação	Tipicamente menos de 1 µA (estático)
Tipo de Entrada de Clock	Gatilhado por borda positiva
Frequência Máxima do Clock	Até aproximadamente 6 MHz a 10 V
Faixa de Contagem	0 a 9
Tipo de Saída	Saídas decodificadas de 7 segmentos (a–g)
Capacidade de Direção de Saída	Adequado para cargas CMOS e acionamento de segmentos LED
Frequência da Saída Carry-Out	Frequência do clock ÷ 10
Resposta ao Reset	Reset assíncrono
Faixa de Temperatura de Operação	-55°C a +125°C
Opções de Pacote	PDIP, SOIC, TSSOP

Conectando o CD4026B a um Display de 7 Segmentos

O CD4026B é projetado para acionar diretamente um display de 7 segmentos de cátodo comum, eliminando a necessidade de um decodificador BCD para 7 segmentos separado. Como mostrado no diagrama de circuito, as saídas de segmento (A–G) do CD4026B estão conectadas diretamente aos segmentos de exibição correspondentes. Quando pulsos de clock são aplicados à entrada CLK, o CI conta automaticamente de 0 a 9 e ativa as combinações corretas de segmentos para exibir cada dígito.

Neste exemplo, o pino Clock Inhibit (INH) está conectado ao terra, permitindo que o contador responda aos pulsos de clock que chegam. O pino Display Enable In (DEI) está conectado à tensão de fornecimento positivo para manter o display ativo, enquanto o pino Master Reset (MR) permanece baixo durante a operação normal. O terminal de cátodo comum do display está conectado ao terra, permitindo que as saídas do CD4026B iluminem os segmentos necessários.

As saídas do CD4026B são rotuladas como A, B, C, D, E, F e G, correspondendo diretamente aos sete segmentos do display. À medida que o contador avança, o CI decodifica internamente o valor de contagem e aciona os segmentos apropriados sem exigir circuitos lógicos adicionais. Isso simplifica o projeto do circuito e torna o CD4026B uma escolha popular para contadores digitais, temporizadores, contadores de eventos e projetos de exibição.

Circuito de Aplicação do Contador de Dois Dígitos CD4026B

O diagrama de circuito mostra um contador de dois dígitos prático construído usando dois contadores de décadas CD4026B e CI driver de display de 7 segmentos. O sistema é alimentado por uma fonte de 6 V e usa dois displays de 7 segmentos de cátodo comum para mostrar valores de contagem de 00 a 99. Cada CD4026B combina um contador de décadas e um decodificador de 7 segmentos, permitindo que ele acione diretamente um display sem exigir circuitos de decodificação adicionais. Isso simplifica o projeto e reduz o número de componentes externos necessários para aplicações de contagem de múltiplos dígitos.

O CD4026B inferior (IC1) funciona como contador de unidades. Pulsos de clock gerados pelo circuito de entrada do sensor são aplicados ao seu pino CLK, fazendo com que o valor exibido aumente em um por cada evento detectado. Internamente, o CI conta de 0 a 9 e ativa automaticamente as saídas de segmentos apropriadas (a–g) para exibir o dígito correspondente no primeiro display de 7 segmentos. Quando a contagem atinge 9 e outro pulso chega, o contador retorna a 0 e gera um pulso de carry-out.

A saída de carry-out do IC1 está conectada à entrada de clock do CD4026B superior (IC2), criando uma disposição de contador em cascata. Cada vez que o IC1 completa um ciclo de contagem de 0 a 9, o pulso de carry-out incrementa o IC2 em uma contagem. O IC2 aciona o segundo display de 7 segmentos, que representa o dígito das dezenas. Através deste método de cascata, o circuito pode exibir números de 00 a 99 usando apenas dois dispositivos CD4026B.

A seção de detecção de entrada consiste em um LDR (resistor dependente de luz), um transistor BC547 e resistores associados. Em condições normais, o LDR recebe luz e mantém um nível de resistência específico. Quando um objeto interrompe o caminho da luz, a resistência do LDR muda, fazendo com que o transistor mude de estado e gere um pulso de clock. Este pulso é então aplicado ao contador, aumentando a contagem exibida em um. Devido a esta disposição, o circuito pode ser usado como um contador de objetos, contador de pessoas, contador de linha de produção ou contador de eventos.

O botão RESET (S1) está conectado às entradas de reset de ambos os CIs CD4026B. Quando pressionado, ele força ambos os contadores de volta a zero simultaneamente, fazendo com que os displays mostrem 00. Esta funcionalidade permite que o usuário limpe a contagem e comece um novo ciclo de contagem sem desconectar a energia do circuito.

A rede de resistores conectada aos displays ajuda a limitar a corrente e garante o funcionamento adequado dos segmentos. Os terminais de cátodo comum dos displays estão conectados de acordo com os requisitos do CD4026B, permitindo que as saídas do CI iluminem diretamente os segmentos necessários. Conexões corretas de alimentação aos pinos VDD e VSS garantem operação estável de ambos os contadores e desempenho confiável do display.

Este circuito demonstra uma das aplicações mais comuns do CD4026B: a construção de um contador de eventos multidigito sem um microcontrolador. Ao combinar as funções de contador, decodificador e driver de display em um único CI, o CD4026B fornece uma solução simples e econômica para aplicações de contagem que requerem um display visual numérico.

Aplicações do CD4026B no Mundo Real

Contadores Digitais de Eventos e Objetos

O CD4026B é comumente utilizado em circuitos que contam eventos, objetos ou ações do usuário. Cada pulso de clock aumenta o número exibido em um, tornando-o útil para contadores de botões, contadores de produtos, contadores de visitantes e sistemas de detecção de objetos baseados em sensores. Sensores como LDRs, sensores infravermelhos, fotodiodos e sensores de proximidade podem gerar os pulsos necessários pelo CD4026B.

Monitoramento de Produção e Processos

Em ambientes industriais, o CD4026B pode ajudar a monitorar ações repetidas de máquinas, itens em transportadores, ciclos de embalagem, rotações de motores e produção. Sua função de carry-out também permite que vários CIs sejam conectados em cascata, de modo que o sistema possa exibir valores maiores que um único dígito.

Placas de Pontuação e Displays de Jogos

O CD4026B pode ser usado em circuitos simples de placar para jogos, esportes, quizzes e competições. Botões de pressão ou interruptores eletrônicos podem enviar pulsos de clock para o CI, permitindo que a pontuação aumente sempre que uma entrada é acionada. Para pontuações mais altas, vários CIs CD4026B podem ser conectados juntos para criar displays de múltiplos dígitos.

Displays de Frequência e Temporizadores

O CD4026B pode funcionar com circuitos de temporização, oscilladores ou geradores de pulso para exibir pulsos contados dentro de um período de tempo. Isso o torna útil em contadores de frequência básicos, displays de tempo decorrido e circuitos de temporizador onde um display numérico é necessário sem o uso de um microcontrolador.

Projetos de Eletrônica Educacional

O CD4026B é útil para aprender eletrônica digital porque mostra como pulsos de clock, contadores, controle de reset, cascata e displays de 7 segmentos trabalham juntos. Como já inclui o contador e o decodificador de display, os alunos podem construir circuitos práticos com menos peças enquanto ainda entendem conceitos importantes de lógica digital.

Equipamentos de Laboratório e de Teste

O CD4026B pode ser usado em instrumentos de teste simples que precisam exibir contagens de pulso durante medições ou testes. Sua baixa contagem de componentes, capacidade de direção direta de display e suporte fácil à cascata tornam-no adequado para contadores compactos, bancadas de teste e configurações básicas de medição eletrônica.

Problemas e Soluções Comuns de Circuito CD4026B

Problema	Possíveis Causas	Passos de Resolução de Problemas
Display Não Conta	Sem sinal de relógio, pino de inibição do relógio mantido em ALTO, fonte de alimentação ausente, fiação incorreta	Verifique as conexões VDD e VSS, verifique se os pulsos do relógio alcançam o Pino 1, garanta que a Inibição do Relógio (Pino 2) esteja em BAIXO e inspecione todas as conexões de fiação.
Segmentos de Display Ausentes	Conexões soltas, segmento de display danificado, fiação de segmento incorreta, saída do CI com defeito	Verifique a fiação do segmento entre o CD4026B e o display, inspecione as juntas de solda, teste o display separadamente e verifique a continuidade das conexões do segmento.
Sequência de Dígitos Incorreta	Ruído na linha do relógio, rebote de chave, conexões em cascata inadequadas, fonte de alimentação instável	Use uma fonte de relógio sem rebote, adicione filtragem se necessário, verifique as conexões de Carry Out e garanta uma tensão de alimentação estável.
O Contador Salta Números	Múltiplos pulsos de relógio gerados involuntariamente, sinal de entrada ruidoso, rebote mecânico de chave	Adicione um circuito de desvio, utilize condicionamento com disparador Schmitt, encurte caminhos de sinal ruidosos e verifique a qualidade da forma de onda do relógio com um osciloscópio.
O Contador Conta Aleatoriamente	Entrada de relógio flutuante, interferência elétrica, aterramento inadequado	Mantenha as entradas não utilizadas devidamente polarizadas, melhore o aterramento, adicione capacitores de bypass e proteja fios de sinal longos de fontes de ruído.
O Display Sempre Mostra Zero	Pino de Reset continuamente ALTO, sem pulsos de relógio presentes, estágio do contador com defeito	Verifique se o Reset (Pino 15) permanece em BAIXO durante a operação normal, verifique a atividade do relógio e inspecione a circuitaria do reset em busca de falhas.
O Display Congela em Um Número	Inibição do Relógio ativada, sinal de relógio ausente, fonte de relógio danificada	Confirme que a Inibição do Relógio está em BAIXO, verifique a geração de pulsos de relógio e inspecione a circuitaria da fonte de pulsos.
Função de Reset Não Funciona	Fiação de reset incorreta, botão de pressão com defeito, tensão de reset insuficiente	Verifique as conexões do pino de Reset, teste a operação do botão e garanta que o sinal de reset atinja o nível lógico ALTO necessário.
Contador de Vários Dígitos Não Avança	Carry Out não conectado corretamente, fiação em cascata com defeito, segundo contador não alimentado	Verifique a conexão Carry Out do primeiro CD4026B para a próxima etapa, verifique as conexões de alimentação e inspecione o roteamento do relógio entre os contadores.
Brilho do Display Fraco ou Irregular	Tensão de alimentação insuficiente, valores de resistores incorretos, saídas sobrecarregadas	Verifique a tensão de alimentação, verifique os valores dos resistores limitadores de corrente e certifique-se de que os requisitos de corrente do display não excedam as capacidades de saída.
Alguns Dígitos Exibem Incorretamente	Erros de fiação de segmento, display com defeito, pino de saída danificado	Compare a fiação com o diagrama de pinagem, teste os segmentos individuais do display e verifique as saídas correspondentes do CD4026B.
O Contador Reinicia Inesperadamente	Ruído na fonte de alimentação, linha de reset instável, conexões soltas	Adicione capacitores de desacoplamento (0.1 µF perto de VDD), melhore a estabilidade do sinal de reset e inspecione a fiação em busca de conexões intermitentes.

CD4026B vs 74LS90 com Decodificador de 7 Segmentos

Característica	CD4026B	74LS90 + Decodificador de 7 Segmentos (por exemplo, 74LS47/74LS48)
Função do Contador	Contador de décadas integrado	Somente contador de décadas
Decodificador de Display	Decodificador de 7 segmentos integrado	Requer IC de decodificador separado
Número de ICs Necessários	Um CI	Dois ou mais CIs
Complexidade do Circuito	Baixa	Mais alta
Esforço de Fiação	Mínimo	Mais extenso
Espaço em PCB Necessário	Menor	Maior
Contagem de Componentes	Menor	Maior
Custo de Design	Menor para displays simples	Maior devido a componentes adicionais
Suporte a Tipos de Display	Displays de cátodo comum	Depende do decodificador utilizado
Faixa de Contagem	0–9 por CI	0–9 por CI
Capacidade de Cascading	Sim, usando Carry Out	Sim, usando saídas de contador
Entrada de Relógio	Entrada de relógio direta	Entrada de relógio direta
Função de Reset	Reset integrado	Reset integrado
Supressão de Zero à Frente	Não	Possível com circuitaria adicional
Flexibilidade do Display	Limitada às funções de decodificador integrado	Maior flexibilidade com diferentes decodificadores
Dificuldade de Resolução de Problemas	Mais fácil	Mais complexo
Valor Educacional	Bom para iniciantes	Melhor para aprender design de lógica digital
Consumo de Energia	Menor (CMOS)	Maior (TTL)
Tensão de Operação	3 V a 15 V	Tipicamente 5 V
Immunidade ao Ruído	Maior margem de ruído CMOS	Menor que dispositivos CMOS
Melhor Para	Contadores simples e projetos de display	Sistemas avançados de lógica digital

Dimensões Mecânicas do CD4026B

Fabricante

A Texas Instruments fabrica o CD4026B utilizando processos de produção de lógica CMOS maduros projetados para baixo consumo de energia, desempenho de comutação estável e confiabilidade a longo prazo. Suas capacidades de fabricação incluem fabricação de wafers semicondutores, montagem de CI, testes de embalagem, verificação elétrica e controle de qualidade. A TI fornece o CD4026B em vários tipos de embalagem, incluindo PDIP, SOIC e TSSOP, tornando-o adequado para designs de circuito de montagem em buraco e de montagem superficial. O dispositivo é produzido para suportar uma ampla faixa de tensões de operação, desempenho em temperatura industrial, opções compatíveis com RoHS e operação lógica consistente. Através de sua rede global de fabricação de semicondutores e cadeia de suprimento, a Texas Instruments pode apoiar a produção em alta volume, longa disponibilidade de produtos e fornecimento confiável para os clientes.

Perguntas Frequentes [FAQ]

1. Por que o CD4026B usa um contador de décadas Johnson em vez de um contador binário padrão?

A1. Um contador Johnson produz naturalmente uma sequência de dez estados únicos, tornando mais fácil decodificá-los diretamente em saídas de display de 7 segmentos. Isso reduz a complexidade lógica interna e permite que o CD4026B combine funções de contagem e acionamento de display em um único CI.

2. O que acontece se o sinal de relógio contiver ruído ou rebote de interruptor?

A2. O CD4026B pode registrar múltiplas contagens para um único evento, causando números pulados ou resultados imprecisos. Interruptores mecânicos devem ser debounced, e saídas de sensores barulhentos devem ser condicionadas antes de chegar à entrada de relógio.

3. O CD4026B pode acionar diretamente grandes displays de 7 segmentos?

A3. Normalmente não. Displays LED grandes frequentemente requerem mais corrente do que o CD4026B pode fornecer. Nesses casos, drivers de transistores ou circuitos dedicados de acionamento de displays devem ser adicionados entre o CI e o display.

4. Por que o pino Carry Out é importante em designs de contadores de múltiplos dígitos?

A4. A saída Carry Out gera um pulso toda vez que o contador completa um ciclo de 0 a 9. Esse pulso avança o próximo CD4026B, permitindo que múltiplos contadores trabalhem juntos e exibam números maiores.

5. Como a tensão de alimentação afeta o desempenho do CD4026B?

A5. Tensões de alimentação mais altas geralmente permitem operação mais rápida e capacidade de acionamento de saída aprimorada. No entanto, a tensão deve permanecer dentro da faixa de operação especificada para evitar danos ou desempenho não confiável.

6. Qual é a vantagem de usar um CD4026B em vez de um microcontrolador para tarefas simples de contagem?

A6. O CD4026B não requer programação, software ou firmware. Ele fornece uma solução de hardware simples que pode contar e exibir números imediatamente com componentes e esforço de design mínimos.

7. Por que o CD4026B funciona apenas com displays de cátodo comum?

A7. As saídas de segmento são projetadas para acionar diretamente displays de cátodo comum. Displays de ânodo comum requerem arranjos de acionamento de saída diferentes e, portanto, não são diretamente compatíveis com o CD4026B.

8. Como um contador CD4026B pode ser expandido além de 99 contagens?

A8. CIs CD4026B adicionais podem ser ligados em cascata usando suas saídas Carry Out. Cada estágio adicionado aumenta a capacidade de contagem em um dígito, permitindo contagens de 999, 9999 e superiores.