Цифровые счетчики

Счетчик - это последовательный контур. Цифровая схема, которая используется для подсчета импульсов, известна как счетчик. Счетчик - это самое широкое применение шлепанцев. Это группа триггеров с тактовым сигналом. Счетчики бывают двух типов.

  • Асинхронные счетчики или счетчики пульсаций.
  • Синхронные счетчики.

Асинхронные счетчики или счетчики пульсаций

Логическая схема 2-битного счетчика пульсаций показана на рисунке. Используется тумблер (T) триггер. Но мы можем использовать триггер JK также с J и K, постоянно подключенными к логике 1. Внешние часы применяются к тактовому входу триггера A, а выход Q A применяется к тактовому входу следующего триггера, т.е. FF-B.

Логическая диаграмма

Операция

SN Состояние Операция
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 изначально
2 After 1st negative clock edge

Как только будет применен первый отрицательный фронт тактовой частоты, FF-A переключится, и Q A будет равно 1.

Q A подключен к тактовому входу FF-B. Поскольку Q A изменился с 0 на 1, он рассматривается как положительный фронт тактовой частоты FF-B. В Q B нет изменений, потому что FF-B является FF, запускаемым отрицательным фронтом.

Q B Q A = 01 после первого тактового импульса.

3 After 2nd negative clock edge

По прибытии второго отрицательного фронта тактового сигнала FF-A снова переключается и Q A = 0.

Изменение Q A действует как отрицательный фронт тактовой частоты для FF-B. Таким образом, он также будет переключаться, и Q B будет 1.

Q B Q A = 10 после второго тактового импульса.

4 After 3rd negative clock edge

По прибытии 3-го отрицательного фронта тактового сигнала FF-A снова переключается, и Q A становится 1 из 0.

Поскольку это положительное изменение, FF-B не реагирует на него и остается неактивным. Таким образом, Q B не меняется и продолжает оставаться равным 1.

Q B Q A = 11 после третьего тактового импульса.

5 After 4th negative clock edge

По достижении 4-го отрицательного фронта тактового сигнала FF-A снова переключается, и Q A становится 1 из 0.

Это отрицательное изменение Q A действует как тактовый импульс для FF-B. Следовательно, он переключает Q B с 1 на 0.

Q B Q A = 00 после четвертого тактового импульса.

Таблица правды

Синхронные счетчики

Если «тактовые» импульсы подаются на все триггеры счетчика одновременно, то такой счетчик называется синхронным счетчиком.

2-битный синхронный восходящий счетчик

Входы J A и K A FF-A связаны с логикой 1. Таким образом, FF-A будет работать как триггер. В J B и K B входы подключены к Q A .

Логическая диаграмма

Операция

SN Состояние Операция
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 изначально.
2 After 1st negative clock edge

Как только будет применен первый отрицательный фронт тактовой частоты, FF-A переключится, а Q A изменится с 0 на 1.

Но в момент применения отрицательного фронта тактовой частоты Q A , J B = K B = 0. Следовательно, FF-B не изменит свое состояние. Таким образом, Q B останется 0.

Q B Q A = 01 после первого тактового импульса.

3 After 2nd negative clock edge

По прибытии второго отрицательного фронта тактового сигнала FF-A снова переключается, и Q A изменяется с 1 на 0.

Но в этот момент Q A было 1. Итак, J B = K B = 1, и FF-B будет переключаться. Следовательно, Q B изменяется с 0 на 1.

Q B Q A = 10 после второго тактового импульса.

4 After 3rd negative clock edge

При применении третьего спадающего фронта тактового сигнала FF-A переключится с 0 на 1, но состояние FF-B не изменится.

Q B Q A = 11 после третьего тактового импульса.

5 After 4th negative clock edge

При применении следующего тактового импульса Q A изменится с 1 на 0, так как Q B также изменится с 1 на 0.

Q B Q A = 00 после четвертого тактового импульса.

Классификация счетчиков

В зависимости от того, как идет подсчет, синхронные или асинхронные счетчики классифицируются следующим образом:

  • Счетчики вверх
  • Счетчики
  • Счетчики вверх / вниз

Счетчик ВВЕРХ / ВНИЗ

Повышающий и обратный счетчики объединяются вместе, чтобы получить счетчик ВВЕРХ / ВНИЗ. Также предусмотрен вход управления режимом (M) для выбора режима увеличения или уменьшения. Комбинационная схема должна быть спроектирована и использована между каждой парой триггеров для достижения операции увеличения / уменьшения.

  • Тип счетчиков вверх / вниз
  • Счетчики пульсаций ВВЕРХ / ВНИЗ
  • UP / DOWN синхронный счетчик

Счетчики пульсаций UP / DOWN

В счетчике пульсаций UP / DOWN все FF работают в режиме переключения. Поэтому следует использовать либо T-образные, либо JK-шлепанцы. Триггер LSB принимает часы напрямую. Но тактовая частота для каждого другого FF получается из (Q = Q bar) выходных данных предыдущего FF.

  • UP counting mode (M=0)- Выход Q предыдущего FF подключен к часам следующего каскада, если должен быть достигнут обратный счет. Для этого режима вход выбора режима M находится на логическом 0 (M = 0).

  • DOWN counting mode (M=1)- Если M = 1, то выход Q-бара предыдущего FF подключается к следующему FF. Это приведет к работе счетчика в режиме счета.

пример

3-битный двоичный счетчик пульсаций вверх / вниз.

  • 3-битный - следовательно, требуются три FF.

  • ВВЕРХ / ВНИЗ - Значит, необходим вход управления режимом.

  • Для счетчика пульсаций выход Q предыдущего FF подключен к тактовому входу следующего.

  • Для счетчика пульсаций выход Q предыдущего FF подключен к тактовому входу следующего.

  • Для счетчика обратных импульсов выход Q-бара предыдущего FF соединяется с тактовым входом следующего.

  • Пусть выбор выходных полос Q и Q предыдущего FF управляется входом управления режимом M так, что, если M = 0, счетчик UP. Итак, подключите Q к CLK. Если M = 1, отсчет ВНИЗ. Итак, подключите панель Q к CLK.

Блок-схема

Таблица правды

Операция

SN Состояние Операция
1 Case 1 − With M = 0 (Up counting mode)

Если M = 0 и M bar = 1, то логические элементы И 1 и 3 на рис. будет включен, тогда как логические элементы И 2 и 4 будут отключены.

Следовательно, Q A подключается к тактовому входу FF-B, а Q B подключается к тактовому входу FF-C.

Эти соединения такие же, как и для обычного счетчика вверх. Таким образом, при M = 0 схема работает как счетчик.

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

Если M = 1, то элементы AND 2 и 4 на рис. включены, тогда как логические элементы И 1 и 3 отключены.

Следовательно, полоса Q A подключается к тактовому входу FF-B, а полоса Q B подключается к тактовому входу FF-C.

Эти соединения будут производить обратный счетчик. Таким образом, при M = 1 схема работает как обратный счетчик.

Счетчик модуля (счетчик MOD-N)

2-битный счетчик пульсаций называется счетчиком MOD-4, а 3-битный счетчик пульсаций называется счетчиком MOD-8. В общем, n-битный счетчик пульсаций называется счетчиком по модулю N. Где, номер MOD = 2 n .

Тип модуля

  • 2 бита вверх или вниз (MOD-4)
  • 3-битный вверх или вниз (MOD-8)
  • 4 бита вверх или вниз (MOD-16)

Применение счетчиков

  • Счетчики частоты
  • Цифровые часы
  • Измерение времени
  • АЦП преобразователь
  • Схемы делителя частоты
  • Цифровой генератор треугольной волны.