Szinkron számláló

Mi az a számláló?

A számláló olyan eszköz, amely bármely adott eseményt meg tud számlálni annak alapján, hogy az adott esemény (ek) hányszor fordultak elő. Digitális logikai rendszerben vagy számítógépeken ez a számláló képes megszámolni és tárolni, hogy egy adott esemény vagy folyamat hányszor történt, az órajeltől függően. A számláló leggyakoribb típusa a szekvenciális digitális logikai áramkör, egyetlen óra bemenettel és több kimenettel. A kimenetek bináris vagy bináris kódolt decimális számokat képviselnek. Minden óraimpulzus vagy növeli, vagy csökkenti a számot.

Szinkron számláló

A szinkron általában valamire utal, amelyet az idő alapján másokkal összehangolnak. A szinkron jelek ugyanazon az órajelen fordulnak elő, és az összes óra ugyanazt a referencia órát követi.

Az Asynchronous Counter korábbi oktatóanyagában azt láttuk, hogy az adott számláló kimenete közvetlenül kapcsolódik a következő számláló bemenetéhez és egy láncrendszer készítéséhez, és emiatt a láncrendszer miatt a terjedési késleltetés megjelenik a számlálási szakaszban, és létrehozza a számlálási késleltetéseket. A szinkron számlálóban az összes papucs óra bemenete ugyanazt a forrást használja és ugyanazt az órajelet hozza létre egyszerre. Tehát, egy számlálót, amely ugyanazt a jelforrást használja ugyanabban az időben, szinkronszámlálónak nevezzük.

Szinkron fel számláló

A fenti képen az alapvető szinkron számláló kialakítás látható, amely a szinkron fel számláló. A 4 bites szinkron fel számláló 0-tól kezdi a számolást (bináris esetben 0000) és növekszik, vagy felfelé számít 15-ig (bináris 1111-ig), majd a visszaállítással új számlálási ciklust indít. Működési frekvenciája sokkal magasabb, mint az azonos tartományú aszinkron számláló. Ezenkívül nincs szinkron számlálóban terjedési késleltetés csak azért, mert az összes flip-flop vagy számláló fokozat párhuzamos óraforrással van, és az óra egyszerre indítja az összes számlálót.

A külső órát párhuzamosan, közvetlenül az összes JK papucshoz biztosítják. Ha látjuk az áramkört, akkor az első flip-flop, az FFA, amely ebben a 4-bites szinkron számlálóban a legkevésbé jelentős bit, egy Logic 1 külső bemenethez csatlakozik J és K csapon keresztül. Ennek a kapcsolatnak köszönhetően a HIGH logika a Logic 1 jelen keresztül megváltoztatja az első flip-flop állapotát minden óraimpulzuson.

A következő szakaszban a második flip-flop FFB, J és K bemeneti tű csatlakozik az első flip-flop kimenetéhez. Az FFC és az FFD esetében két külön ÉS kapu biztosítja a szükséges logikát. Azok az AND kapuk logikát hoznak létre az előző szakasz papucsainak bemenete és kimenete alapján.

Létrehozhatjuk ugyanazt az aszinkron számlálóban használt számlálási szekvenciát, ha olyan helyzetet hozunk létre, hogy minden egyes papucs megváltoztatja az állapotát attól függően, hogy az összes előző papucs kimenet logikailag NAGY vagy sem. De ebben a forgatókönyvben nem lesz hullámzó hatás, csak azért, mert az összes papucs egyszerre van ütemezve.

Szinkron lefelé számláló

Enyhe változások az AND szakaszban, és a JK flip-flop invertált kimenetét felhasználva létrehozhatunk szinkron lefelé számlálót. Egy 4 bites szinkron lefelé számláló 15-től kezdi a számolást (binárisan 1111), és csökkenti vagy lefelé számol 0-ig vagy 0000-ig, és ezt követően új számlálási ciklust indít a visszaállítással. A szinkron le számláló, az AND Gate bemenet megváltozik. Az első Flip-flop FFA bemenet megegyezik az előző Synchronous up számlálóval. Ahelyett, hogy az első flip-flop kimenetét közvetlenül a következő flip-flopra táplálnánk, fordított kimeneti tűt használunk, amelyet J és K bemenetre adunk a következő flip-flop FFB-n keresztül, és bemeneti tűként is használjuk az AND-n keresztül. kapu. Ugyanúgy, mint az előző áramkörben, két ÉS kapu biztosítja a szükséges logikát a következő két Flip-flop FFC és FFD számára.

Szinkron számláló időzítési diagram

A fenti képen a flip-flopokon keresztüli óra bemenet és a kimenet időzítési diagramja látható. Minden óra impulzuson a szinkron számláló egymás után számít. A számláló kimenet négy kimeneti tűn növekszik 0 és 15 között, bináris 0000 és 1111 között, 4 bites szinkron fel számláló esetén. A 15 vagy 1111 után a számláló visszaáll 0 vagy 0000 értékre, és újból számlál egy új számlálási ciklussal.

Szinkron lefelé számláló esetén, ahol az invertált kimenet az AND kapun keresztül van összekötve, pontosan ellentétes számlálási lépés történik. A számláló kezd 15-től 1111-ig 0-ig vagy 0000-ig számolni, majd újraindul egy új számlálási ciklus megkezdéséhez, majd újra 15 vagy 0000-tól kezdődik.

4 bites szinkron évtizedes számláló

Ugyanúgy, mint az aszinkron számláló, a Decade számláló vagy a BCD számláló, amely 0-ig számolhat, lépcsőzetes papucsokkal készíthető. Ugyanúgy, mint az aszinkron számlálóhoz, ennek is lesz "osztás n-vel" funkciója modulo vagy MOD számmal. Növelnünk kell a szinkron számláló MOD számát (lehet Up vagy Down konfigurációban).

Itt látható a 4 bites szinkron évtizedes számláló áramkör -

A fenti áramkör szinkron bináris számlálóval készül, amely 0 és 9 közötti számlálási sorrendet állít elő. További logikák valósulnak meg a kívánt állapot-szekvenciához és ennek a bináris számlálónak az évtizedes számlálóvá történő átalakítására (10 alapszám, decimális). Amikor a kimenet eléri a 9-et vagy az 1001-et, a számláló visszaáll 0000-ra, és ismét 1001-ig számol.

A fenti áramkörben az AND gates észleli, hogy a számlálási szekvencia eléri a 9-et vagy 1001-et, és megváltoztatja a bal flip-flop állapotát, az FFC, hogy megváltoztassa az állapotát a következő óraimpulzuson. Ezután a számláló visszaáll 000-re, és újra elkezd számolni, amíg el nem éri az 1001-et.

A MOD-12 a fenti áramkörből készíthető, ha megváltoztatjuk az AND kapuk helyzetét, és ez 12 állapotot számol 0-tól (0000 binárisan) 11-ig (1011 binárisan), majd visszaáll 0-ra.

Triggerrel kapcsolatos információk

Kétféle éllel kiváltott papucs áll rendelkezésre: pozitív él vagy negatív él.

A pozitív szélű vagy a felemelkedő élű papucsok egyetlen lépést számítanak, amikor az óra bemenet állapotát logikai 0-ról logikai 1-re változtatja, más szóval logikai alacsonyról logikai magasra.

Másrészt a Negatív Edge vagy a zuhanó Edge papucsok egyetlen lépést számítanak, amikor az óra bemenet állapotát logikai 1-ről logikai 0-ra, más szóval Logic High-ról Logic Low-ra változtatja.

A hullámszámlálók eső vagy negatív él által kiváltott óra pluszokat használnak az állapot megváltoztatásához. Ennek oka van. Ez megkönnyíti a számlálók együttes kaszkádolásának lehetőségeit, mivel az egyik számláló Legjelentősebb bitje a következő számláló órabemenetét vezetheti.

A szinkron számláló ajánlat elvégzi és hordozza a csapot a számláló összekapcsolásával kapcsolatos alkalmazásokhoz. Emiatt nincs áramlási késés az áramkörön belül.

A szinkron számláló előnyei és hátrányai

Most ismerjük a szinkron számlálót, és mi a különbség az aszinkron számláló és a szinkron számláló között. A szinkron számláló kiküszöböli az aszinkron számlálóba érkező sok korlátozást.

A szinkron számláló előnyei a következők:

1. Könnyebb kialakítani, mint az aszinkron számlálót.
2. Egyszerre hat.
3. Nincs hozzárendelve a terjedés késleltetése.
4. A számlálási sorrendet logikai kapukkal vezérlik, a hiba esélye alacsonyabb.
5. Gyorsabb működés, mint az aszinkron számláló.

Bár számos előnye van, a szinkron számlálóval való munka egyik fő hátránya, hogy sok extra logikát igényel a végrehajtása.

A szinkron számláló használata

Kevés olyan alkalmazás, ahol szinkron számlálókat használnak-

1. Gépmozgás vezérlés
2. Motor fordulatszám-számláló
3. Forgó tengely kódolók
4. Digitális óra- vagy impulzusgenerátorok.
5. Digitális óra- és riasztórendszerek.