デジタル回路-カウンター
前の2つの章では、さまざまなシフトレジスタと counters using D flipflops。それでは、Tフリップフロップを使用したさまざまなカウンタについて説明しましょう。Tフリップフロップは、クロック信号のすべての立ち上がりエッジまたはクロック信号の立ち下がりエッジのいずれかで出力を切り替えることがわかっています。
「N」ビットのバイナリカウンタは、「N」Tフリップフロップで構成されます。カウンターが0から2までカウントする場合 − 1、それからそれはバイナリと呼ばれます up counter。同様に、カウンターが2からカウントダウンした場合 − 1から0の場合、バイナリと呼ばれます down counter。
二つあります types of counters 同期して接続されているかどうかに関係なく、フリップフロップに基づいています。
- 非同期カウンター
- 同期カウンター
非同期カウンター
フリップフロップが同じクロック信号を受信しない場合、そのカウンタは次のように呼び出されます。 Asynchronous counter。システムクロックの出力は、最初のフリップフロップにのみクロック信号として適用されます。残りのフリップフロップは、前のステージのフリップフロップの出力からクロック信号を受信します。したがって、すべてのフリップフロップの出力が同時に変化（影響）することはありません。
ここで、次の2つのカウンターについて1つずつ説明します。
- 非同期バイナリアップカウンター
- 非同期バイナリダウンカウンター
非同期バイナリアップカウンター
「N」ビット非同期バイナリアップカウンタは、「N」Tフリップフロップで構成されます。それは0から2まで数えます −1。 block diagram 次の図に、3ビット非同期バイナリアップカウンタの概要を示します。
3ビットの非同期バイナリアップカウンタには3つのTフリップフロップが含まれ、すべてのフリップフロップのT入力は「1」に接続されています。これらのフリップフロップはすべてネガティブエッジでトリガーされますが、出力は非同期に変化します。クロック信号は、最初のTフリップフロップに直接適用されます。したがって、最初のTフリップフロップの出力toggles クロック信号のすべてのネガティブエッジに対して。
最初のTフリップフロップの出力は、2番目のTフリップフロップのクロック信号として適用されます。したがって、2番目のTフリップフロップの出力は、最初のTフリップフロップの出力の立ち下がりエッジごとに切り替わります。同様に、2番目のTフリップフロップの出力は、3番目のTフリップフロップのクロック信号として機能するため、3番目のTフリップフロップの出力は2番目のTフリップフロップの出力の立ち下がりエッジごとに切り替わります。
右端から左端までのTフリップフロップの初期ステータスが$ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $であると想定します。ここで、$ Q_ {2} $と$ Q_ {0} $はそれぞれMSBとLSBです。私たちは理解することができますworking 次の表の3ビット非同期バイナリカウンタの例。
| クロックの立ち下がりエッジなし | Q 0（LSB） | Q 1 | Q 2（MSB） |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 0 | 1 |
| 5 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 |
| 7 | 1 | 1 | 1 |
ここで、$ Q_ {0} $は、クロック信号の立ち下がりエッジごとに切り替わります。$ Q_ {1} $は、1から0になる$ Q_ {0} $ごとに切り替わります。それ以外の場合は、前の状態のままです。同様に、$ Q_ {2} $は、1から0になる$ Q_ {1} $ごとに切り替わり、それ以外の場合は前の状態のままになります。
クロック信号がない場合のTフリップフロップの初期ステータスは$ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $です。これは、クロック信号の立ち下がりエッジごとに1ずつインクリメントされ、クロック信号の立ち下がりエッジの7番目で最大値に達します。このパターンは、クロック信号のさらに負のエッジが適用されると繰り返されます。
非同期バイナリダウンカウンター
「N」ビット非同期バイナリダウンカウンタは、「N」Tフリップフロップで構成されます。2から数えます −1から0。 block diagram 次の図に、3ビット非同期バイナリダウンカウンタの概要を示します。
3ビット非同期バイナリダウンカウンタのブロック図は、3ビット非同期バイナリアップカウンタのブロック図に似ています。ただし、唯一の違いは、1つのステージのフリップフロップの通常の出力を次のステージのフリップフロップのクロック信号として接続する代わりに、complemented outputs次のステージのフリップフロップのクロック信号として1つのステージのフリップフロップの。補完された出力が1から0になるのは、通常の出力が0から1になるのと同じです。
右端から左端までのTフリップフロップの初期ステータスが$ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $であると想定します。ここで、$ Q_ {2} $と$ Q_ {0} $はそれぞれMSBとLSBです。私たちは理解することができますworking 次の表の3ビット非同期バイナリダウンカウンタの例。
| クロックの立ち下がりエッジなし | Q 0（LSB） | Q 1 | Q 2（MSB） |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 1 | 1 |
| 3 | 1 | 0 | 1 |
| 4 | 0 | 0 | 1 |
| 5 | 1 | 1 | 0 |
| 6 | 0 | 1 | 0 |
| 7 | 1 | 0 | 0 |
ここで、$ Q_ {0} $は、クロック信号の立ち下がりエッジごとに切り替わります。$ Q_ {1} $は、0から1になる$ Q_ {0} $ごとに切り替えられます。それ以外の場合は、前の状態のままです。同様に、$ Q_ {2} $は、0から1になる$ Q_ {1} $ごとに切り替わり、それ以外の場合は前の状態のままになります。
クロック信号がない場合のTフリップフロップの初期ステータスは$ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $です。これは、クロック信号の立ち下がりエッジごとに1ずつデクリメントされ、クロック信号の8番目の立ち下がりエッジで同じ値に達します。このパターンは、クロック信号のさらに負のエッジが適用されると繰り返されます。
同期カウンター
すべてのフリップフロップが同じクロック信号を受信する場合、そのカウンターは次のように呼び出されます。 Synchronous counter。したがって、すべてのフリップフロップの出力が同時に変化（影響）します。
ここで、次の2つのカウンターについて1つずつ説明します。
- 同期バイナリアップカウンター
- 同期バイナリダウンカウンター
同期バイナリアップカウンター
「N」ビット同期バイナリアップカウンタは、「N」Tフリップフロップで構成されます。それは0から2まで数えます −1。 block diagram 次の図に、3ビット同期バイナリアップカウンタの概要を示します。
3ビット同期バイナリアップカウンタには、3つのTフリップフロップと1つの2入力ANDゲートが含まれています。これらのフリップフロップはすべてネガティブエッジでトリガーされ、フリップフロップの出力は同期的に変化（影響）します。1番目、2番目、3番目のフリップフロップのT入力は、それぞれ1、$ Q_ {0} $、$ Q_ {1} Q_ {0} $です。
最初のTフリップフロップの出力 togglesクロック信号のすべてのネガティブエッジに対して。$ Q_ {0} $が1の場合、2番目のTフリップフロップの出力はクロック信号のすべての負のエッジに対してトグルします。両方の$ Q_ {0} $の場合、3番目のTフリップフロップの出力はクロック信号のすべての負のエッジに対してトグルします。 ＆$ Q_ {1} $は1です。
同期バイナリダウンカウンター
「N」ビット同期バイナリダウンカウンタは、「N」Tフリップフロップで構成されます。2から数えます −1から0。 block diagram 次の図に、3ビット同期バイナリダウンカウンタの概要を示します。
3ビット同期バイナリダウンカウンタには、3つのTフリップフロップと1つの2入力ANDゲートが含まれています。これらのフリップフロップはすべてネガティブエッジでトリガーされ、フリップフロップの出力は同期的に変化（影響）します。1番目、2番目、3番目のフリップフロップのT入力はそれぞれ1、$ {Q_ {0}} '$＆' $ {Q_ {1}} '$$ {Q_ {0}}' $です。
最初のTフリップフロップの出力 togglesクロック信号のすべてのネガティブエッジに対して。$ {Q_ {0}} '$が1の場合、2番目のTフリップフロップの出力はクロック信号のすべての負のエッジに対してトグルします。両方の$ {Q_の場合、3番目のTフリップフロップの出力はクロック信号のすべての負のエッジに対してトグルします。 {1}} '$＆$ {Q_ {0}}' $は1です。