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.