Liczniki cyfrowe

Licznik jest obwodem sekwencyjnym. Obwód cyfrowy używany do zliczania impulsów to znany licznik. Counter to najszersze zastosowanie klapek. Jest to grupa przerzutników z przyłożonym sygnałem zegarowym. Liczniki są dwojakiego rodzaju.

  • Liczniki asynchroniczne lub tętnienia.
  • Liczniki synchroniczne.

Liczniki asynchroniczne lub tętnienia

Schemat logiczny 2-bitowego licznika tętnień w górę pokazano na rysunku. Używane są przerzutniki toggle (T). Ale możemy użyć przerzutnika JK również z J i K podłączonymi na stałe do logiki 1. Zewnętrzny zegar jest podawany na wejście zegarowe przerzutnika A, a wyjście Q A jest podawane na wejście zegara następnego przerzutnika, tj. FF-B.

Schemat logiczny

Operacja

SN Stan: schorzenie Operacja
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 początkowo
2 After 1st negative clock edge

Gdy tylko zostanie zastosowane pierwsze ujemne zbocze zegara, FF-A przełączy się, a Q A będzie równe 1.

Q A jest podłączone do wejścia zegara FF-B. Ponieważ Q A zmieniło się z 0 na 1, jest traktowane jako dodatnie zbocze zegara przez FF-B. Nie ma zmiany w Q B, ponieważ FF-B jest FF wyzwalanym zboczem ujemnym.

Q B Q A = 01 po pierwszym impulsie zegarowym.

3 After 2nd negative clock edge

Po nadejściu drugiego ujemnego zbocza zegara, FF-A ponownie się przełącza i Q A = 0.

Zmiana Q A działa jako ujemne zbocze zegara dla FF-B. Więc to również się przełączy, a Q B będzie wynosić 1.

Q B Q A = 10 po drugim impulsie zegarowym.

4 After 3rd negative clock edge

Po nadejściu trzeciego ujemnego zbocza zegara, FF-A ponownie się przełącza, a Q A staje się 1 od 0.

Ponieważ jest to pozytywna zmiana, FF-B nie reaguje na nią i pozostaje nieaktywna. Zatem Q B nie zmienia się i nadal jest równe 1.

Q B Q A = 11 po trzecim impulsie zegarowym.

5 After 4th negative clock edge

Po nadejściu 4. ujemnego zbocza zegara, FF-A przełącza się ponownie i Q A staje się 1 z 0.

Ta ujemna zmiana Q A działa jak impuls zegarowy dla FF-B. W związku z tym przełącza się, aby zmienić Q B z 1 na 0.

Q B Q A = 00 po czwartym impulsie zegarowym.

Tabela prawdy

Liczniki synchroniczne

Jeżeli impulsy „zegarowe” są przyłożone jednocześnie do wszystkich przerzutników w liczniku, wówczas taki licznik nazywany jest licznikiem synchronicznym.

2-bitowy synchroniczny licznik w górę

Wejścia J A i K A FF-A są powiązane z logiką 1. Tak więc FF-A będzie działać jako przerzutnik z przełącznikiem. J B i K B wejścia są połączone z Q A .

Schemat logiczny

Operacja

SN Stan: schorzenie Operacja
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 początkowo.
2 After 1st negative clock edge

Jak tylko zostanie zastosowane pierwsze ujemne zbocze zegara, FF-A przełączy się, a Q A zmieni się z 0 na 1.

Ale w momencie przyłożenia ujemnego zbocza zegara Q A , J B = K B = 0. Stąd FF-B nie zmieni swojego stanu. Więc Q B pozostanie 0.

Q B Q A = 01 po pierwszym impulsie zegarowym.

3 After 2nd negative clock edge

Po nadejściu drugiego ujemnego zbocza zegara, FF-A przełącza się ponownie, a Q A zmienia się z 1 na 0.

Ale w tym momencie Q A wynosiło 1. Więc J B = K B = 1 i FF-B będzie się przełączać. Stąd Q B zmienia się z 0 na 1.

Q B Q A = 10 po drugim impulsie zegarowym.

4 After 3rd negative clock edge

Przy zastosowaniu trzeciego opadającego zbocza zegara, FF-A przełączy się z 0 na 1, ale nie ma zmiany stanu dla FF-B.

Q B Q A = 11 po trzecim impulsie zegarowym.

5 After 4th negative clock edge

Przy zastosowaniu następnego impulsu zegarowego Q A zmieni się z 1 na 0, podobnie jak Q B również zmieni się z 1 na 0.

Q B Q A = 00 po czwartym impulsie zegarowym.

Klasyfikacja liczników

W zależności od sposobu, w jaki postępuje zliczanie, liczniki synchroniczne lub asynchroniczne są klasyfikowane w następujący sposób -

  • Liczniki w górę
  • Liczniki w dół
  • Liczniki w górę / w dół

Licznik w górę / w dół

Licznik w górę i w dół są połączone razem, aby uzyskać licznik w górę / w dół. Wejście sterowania trybem (M) służy również do wybierania trybu podnoszenia lub opuszczania. Aby uzyskać operację podnoszenia / opuszczania, między każdą parą przerzutników należy zaprojektować i zastosować obwód kombinacyjny.

  • Rodzaj liczników góra / dół
  • Liczniki tętnień W GÓRĘ / W DÓŁ
  • Licznik synchroniczny UP / DOWN

Liczniki tętnień W GÓRĘ / W DÓŁ

W liczniku tętnień UP / DOWN wszystkie FF działają w trybie przełączania. Należy więc używać przerzutników typu T lub japonek JK. Przerzutnik LSB bezpośrednio odbiera zegar. Ale zegar do każdego innego FF jest uzyskiwany z (Q = Q bar) wyjścia poprzedniego FF.

  • UP counting mode (M=0)- Wyjście Q poprzedniego FF jest połączone z zegarem następnego stopnia, jeśli ma być wykonane zliczanie w górę. W tym trybie wejście wyboru trybu M jest logiczne 0 (M = 0).

  • DOWN counting mode (M=1)- Jeśli M = 1, to wyjście Q bar poprzedniego FF jest połączone z następnym FF. Spowoduje to uruchomienie licznika w trybie liczenia.

Przykład

3-bitowy binarny licznik tętnień w górę / w dół.

  • 3-bitowe - stąd wymagane są trzy FF.

  • W GÓRĘ / W DÓŁ - Dlatego wejście sterujące trybem jest niezbędne.

  • W przypadku licznika tętnień wyjście Q poprzedniego FF jest podłączone do wejścia zegara następnego.

  • W przypadku licznika tętnień wyjście Q poprzedniego FF jest podłączone do wejścia zegara następnego.

  • W przypadku licznika tętnień wyjście paska Q poprzedniego FF jest podłączone do wejścia zegara następnego.

  • Niech wybór wyjścia Q i Q paska poprzedniego FF będzie sterowany przez wejście sterujące trybem M w taki sposób, że jeśli M = 0, zliczanie w górę. Więc podłącz Q do CLK. Jeśli M = 1, liczenie w DÓŁ. Więc podłącz pasek Q do CLK.

Schemat blokowy

Tabela prawdy

Operacja

SN Stan: schorzenie Operacja
1 Case 1 − With M = 0 (Up counting mode)

Jeśli M = 0 i M bar = 1, to bramki AND 1 i 3 na rys. będzie włączony, podczas gdy bramki AND 2 i 4 będą wyłączone.

Stąd Q A zostaje podłączony do wejścia zegara FF-B, a Q B zostaje podłączony do wejścia zegara FF-C.

Te połączenia są takie same, jak w przypadku zwykłego licznika w górę. Zatem przy M = 0 obwód działa jako licznik w górę.

2 Case 2: With M = 1 (Down counting mode)

Jeśli M = 1, to bramki AND 2 i 4 na rys. są włączone, podczas gdy bramki AND 1 i 3 są wyłączone.

Stąd P pasek zostaje podłączone do wejścia zegarowego FF-B i Q B paska zostaje podłączone do wejścia zegarowego FF-C.

Te połączenia utworzą licznik w dół. Zatem przy M = 1 obwód działa jako licznik w dół.

Licznik modułu (licznik MOD-N)

2-bitowy licznik tętnień nazywany jest licznikiem MOD-4, a 3-bitowy licznik tętnień jest nazywany licznikiem MOD-8. Zatem generalnie n-bitowy licznik tętnień nazywany jest licznikiem modulo-N. Gdzie numer MOD = 2 n .

Rodzaj modułu

  • 2 bity w górę lub w dół (MOD-4)
  • 3 bity w górę lub w dół (MOD-8)
  • 4 bity w górę lub w dół (MOD-16)

Zastosowanie liczników

  • Liczniki częstotliwości
  • Zegar cyfrowy
  • Pomiar czasu
  • Konwerter A do D.
  • Obwody dzielnika częstotliwości
  • Cyfrowy generator fal trójkątnych.