Obwody cyfrowe - zastosowanie rejestrów zmian
W poprzednim rozdziale omówiliśmy cztery typy rejestrów przesuwnych. W oparciu o wymaganie możemy użyć jednego z tych rejestrów przesuwnych. Poniżej przedstawiono zastosowania rejestrów przesuwnych.
Rejestr przesuwny jest używany jako Parallel to serial converter, który konwertuje dane równoległe na dane szeregowe. Jest używany w sekcji nadajnika po bloku przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC).
Rejestr przesuwny jest używany jako Serial to parallel converter, który konwertuje dane szeregowe na dane równoległe. Jest używany w sekcji odbiornika przed blokiem przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC).
Rejestr przesuwny wraz z dodatkowymi bramkami generuje sekwencję zer i jedynek. Dlatego jest używany jakosequence generator.
Rejestry przesuwające są również używane jako counters. Istnieją dwa typy liczników w zależności od typu wyjścia z prawego przerzutnika D podłączonego do wejścia szeregowego. To jest licznik pierścienia i licznik pierścienia Johnson.
W tym rozdziale omówimy kolejno te dwa liczniki.
Licznik dzwonków
W poprzednim rozdziale omówiliśmy działanie interfejsu Serial In - Parallel Out (SIPO)rejestr przesuwny. Akceptuje dane z zewnątrz w postaci szeregowej i wymaga impulsów zegara „N” w celu przesunięcia danych „N” bitowych.
Podobnie, ‘N’ bit Ring counterwykonuje podobną operację. Ale jedyną różnicą jest to, że wyjście przerzutnika D znajdującego się najbardziej po prawej stronie jest podawane jako wejście przerzutnika D znajdującego się najbardziej po lewej stronie zamiast stosowania danych z zewnątrz. Dlatego licznik pierścienia wytwarza sekwencję stanów (wzór zer i jedynek) i powtarza się dla każdego‘N’ clock cycles.
Plik block diagram 3-bitowego licznika pierścieniowego pokazano na poniższym rysunku.
3-bitowy licznik pierścieniowy zawiera tylko 3-bitowy rejestr przesuwny SIPO. Wyjście przerzutnika D znajdującego się najbardziej po prawej stronie jest podłączone do wejścia szeregowego przerzutnika D znajdującego się najbardziej po lewej stronie.
Załóżmy, że początkowy stan przerzutników D od lewej do prawej to $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 001 $. Tutaj $ Q_ {2} $ i $ Q_ {0} $ to odpowiednio MSB i LSB. Możemy zrozumiećworking of Ring counter z poniższej tabeli.
| Brak dodatniej krawędzi zegara | Wejście szeregowe = Q 0 | Q 2 (MSB) | Pytanie 1 | Q 0 (LSB) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | - | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Początkowy stan przerzutników D przy braku sygnału zegarowego to $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 001 $. Ten stan powtarza się dla każdych trzech dodatnich zmian zboczy sygnału zegarowego.
Dlatego następujące operations mają miejsce dla każdego dodatniego zbocza sygnału zegarowego.
Szeregowe wejście pierwszego przerzutnika D pobiera poprzednie wyjście trzeciego przerzutnika. Zatem obecne wyjście pierwszego przerzutnika D jest równe poprzedniemu wyjściu trzeciego przerzutnika.
Poprzednie wyjścia pierwszego i drugiego przerzutnika D są przesunięte w prawo o jeden bit. Oznacza to, że obecne wyjścia drugiego i trzeciego przerzutnika D są równe poprzednim wyjściom pierwszego i drugiego przerzutnika D.
Johnson Ring Counter
Działanie Johnson Ring counterjest podobny do licznika pierścieni. Ale jedyną różnicą jest to, że uzupełnione wyjście przerzutnika D znajdującego się najbardziej po prawej stronie jest podawane jako wejście przerzutnika D znajdującego się najbardziej po lewej stronie zamiast normalnego wyjścia. Dlatego licznik `` N '' bitowego pierścienia Johnsona generuje sekwencję stanów (wzór zer i jedynek) i powtarza się co‘2N’ clock cycles.
Licznik Johnson Ring jest również nazywany Twisted Ring counteri przełącz licznik pierścienia ogonowego. Plikblock diagram 3-bitowego licznika Johnson Ring pokazano na poniższym rysunku.
3-bitowy licznik pierścienia Johnsona zawiera również tylko 3-bitowy rejestr przesuwny SIPO. Uzupełnione wyjście przerzutnika D znajdującego się najbardziej po prawej stronie jest podłączone do wejścia szeregowego przerzutnika D znajdującego się najbardziej po lewej stronie.
Załóżmy, że początkowo wszystkie przerzutniki D są wyczyszczone. Zatem $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Tutaj $ Q_ {2} $ i $ Q_ {0} $ to odpowiednio MSB i LSB. Możemy zrozumiećworking licznika Johnson Ring z poniższej tabeli.
| Brak dodatniej krawędzi zegara | Wejście szeregowe = Q 0 | Q 2 (MSB) | Pytanie 1 | Q 0 (LSB) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | - | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Początkowy stan przerzutników D przy braku sygnału zegarowego to $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Ten stan powtarza się co sześć dodatnich zmian zboczy sygnału zegarowego.
Dlatego następujące operations mają miejsce dla każdego dodatniego zbocza sygnału zegarowego.
Szeregowe wejście pierwszego przerzutnika D pobiera poprzednie uzupełnione wyjście trzeciego przerzutnika. Zatem obecny sygnał wyjściowy pierwszego przerzutnika D jest równy poprzedniemu uzupełnionemu sygnałowi wyjściowemu trzeciego przerzutnika.
Poprzednie wyjścia pierwszego i drugiego przerzutnika D są przesunięte w prawo o jeden bit. Oznacza to, że obecne wyjścia drugiego i trzeciego przerzutnika D są równe poprzednim wyjściom pierwszego i drugiego przerzutnika D.