เคาน์เตอร์ดิจิตอล
Counter คือวงจรเรียงลำดับ วงจรดิจิทัลที่ใช้สำหรับพัลส์การนับเป็นที่รู้จักกันในตัวนับ Counter เป็นแอพพลิเคชั่นฟลิปฟล็อปที่กว้างที่สุด เป็นกลุ่มของรองเท้าแตะที่มีสัญญาณนาฬิกา เคาน์เตอร์มีสองประเภท
- ตัวนับแบบอะซิงโครนัสหรือระลอก
- เคาน์เตอร์ซิงโครนัส
ตัวนับแบบอะซิงโครนัสหรือระลอก
แผนภาพตรรกะของตัวนับการกระเพื่อม 2 บิตแสดงในรูป กำลังใช้ฟลิปฟล็อปสลับ (T) แต่เราสามารถใช้ JK flip-flop ได้ด้วย J และ K ที่เชื่อมต่อกับลอจิกอย่างถาวร 1 นาฬิกาภายนอกถูกนำไปใช้กับอินพุตนาฬิกาของฟลิปฟล็อป A และเอาต์พุตQ Aจะใช้กับอินพุตนาฬิกาของฟลิปฟล็อปถัดไปเช่น FF-B.
แผนภาพตรรกะ
การดำเนินการ
| SN | เงื่อนไข | การดำเนินการ |
|---|---|---|
| 1 | Initially let both the FFs be in the reset state | Q B Q A = 00 เริ่มแรก |
| 2 | After 1st negative clock edge | ทันทีที่ใช้ขอบนาฬิกาเชิงลบแรก FF-A จะสลับและ Q Aจะเท่ากับ 1 Q Aเชื่อมต่อกับอินพุตนาฬิกาของ FF-B เนื่องจาก Q Aเปลี่ยนจาก 0 เป็น 1 จึงถือว่าเป็นขอบนาฬิกาบวกโดย FF-B ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใน Q Bเนื่องจาก FF-B เป็นขอบลบที่เรียกใช้ FF Q B Q A = 01 หลังจากชีพจรนาฬิกาแรก |
| 3 | After 2nd negative clock edge | เมื่อมาถึงขอบนาฬิกาเชิงลบที่สอง FF-A จะสลับอีกครั้งและ Q A = 0 การเปลี่ยนแปลง Q Aทำหน้าที่เป็นขอบนาฬิกาเชิงลบสำหรับ FF-B ดังนั้นมันจะสลับด้วยและ Q Bจะเป็น 1 Q B Q A = 10 หลังจากชีพจรนาฬิกาที่สอง |
| 4 | After 3rd negative clock edge | เมื่อมาถึงขอบนาฬิกาเชิงลบที่ 3 FF-A จะสลับอีกครั้งและ Q Aกลายเป็น 1 จาก 0 เนื่องจากนี่เป็นการเปลี่ยนแปลงในเชิงบวก FF-B จึงไม่ตอบสนองและยังคงไม่ทำงาน ดังนั้น Q Bจะไม่เปลี่ยนแปลงและยังคงเท่ากับ 1 Q B Q A = 11 หลังจากชีพจรนาฬิกาที่สาม |
| 5 | After 4th negative clock edge | เมื่อมาถึงขอบนาฬิกาเชิงลบที่ 4 FF-A จะสลับอีกครั้งและ Q Aจะกลายเป็น 1 จาก 0 การเปลี่ยนแปลงเชิงลบใน Q Aทำหน้าที่เป็นพัลส์นาฬิกาสำหรับ FF-B ดังนั้นจึงสลับเพื่อเปลี่ยน Q Bจาก 1 เป็น 0 Q B Q A = 00 หลังจากชีพจรนาฬิกาที่สี่ |
ตารางความจริง
เคาน์เตอร์ซิงโครนัส
หากใช้พัลส์ "นาฬิกา" กับฟลิปฟล็อปทั้งหมดในเคาน์เตอร์พร้อมกันตัวนับดังกล่าวจะเรียกว่าตัวนับแบบซิงโครนัส
ตัวนับแบบซิงโครนัส 2 บิต
อินพุตJ Aและ K Aของ FF-A เชื่อมโยงกับลอจิก 1 ดังนั้น FF-A จะทำงานเป็นฟลิปฟล็อปแบบสลับ เจBและ K Bปัจจัยการผลิตที่มีการเชื่อมต่อกับ Q
แผนภาพตรรกะ
การดำเนินการ
| SN | เงื่อนไข | การดำเนินการ |
|---|---|---|
| 1 | Initially let both the FFs be in the reset state | Q B Q A = 00 เริ่มแรก |
| 2 | After 1st negative clock edge | ทันทีที่ใช้ขอบนาฬิกาเชิงลบแรก FF-A จะสลับและ Q Aจะเปลี่ยนจาก 0 เป็น 1 แต่ในทันทีของการใช้ขอบนาฬิกาเชิงลบ Q A , J B = K B = 0 ดังนั้น FF-B จะไม่เปลี่ยนสถานะ ดังนั้น Q Bจะยังคงเป็น 0 Q B Q A = 01 หลังจากชีพจรนาฬิกาแรก |
| 3 | After 2nd negative clock edge | เมื่อมาถึงขอบนาฬิกาเชิงลบที่สอง FF-A จะสลับอีกครั้งและ Q Aเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 แต่ในทันทีนี้ Q Aคือ 1 ดังนั้น J B = K B = 1 และ FF-B จะสลับกัน ดังนั้น Q Bจึงเปลี่ยนจาก 0 เป็น 1 Q B Q A = 10 หลังจากชีพจรนาฬิกาที่สอง |
| 4 | After 3rd negative clock edge | ในการประยุกต์ใช้ขอบนาฬิกาที่ตกครั้งที่สาม FF-A จะสลับจาก 0 เป็น 1 แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะสำหรับ FF-B Q B Q A = 11 หลังจากชีพจรนาฬิกาที่สาม |
| 5 | After 4th negative clock edge | ในการใช้พัลส์นาฬิกาถัดไป Q Aจะเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 เนื่องจาก Q Bจะเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 Q B Q A = 00 หลังจากชีพจรนาฬิกาที่สี่ |
การจำแนกประเภทของเคาน์เตอร์
ขึ้นอยู่กับวิธีที่การนับดำเนินไปตัวนับซิงโครนัสหรืออะซิงโครนัสถูกจัดประเภทดังนี้ -
- ขึ้นเคาน์เตอร์
- ลงเคาน์เตอร์
- ขึ้น / ลงเคาน์เตอร์
ขึ้น / ลงเคาน์เตอร์
ตัวนับขึ้นและลงจะรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ตัวนับขึ้น / ลง นอกจากนี้ยังมีอินพุตควบคุมโหมด (M) เพื่อเลือกโหมดขึ้นหรือลง จำเป็นต้องมีการออกแบบและใช้วงจรผสมระหว่างฟลิปฟล็อปแต่ละคู่เพื่อให้การทำงานขึ้น / ลงได้
- ประเภทของเคาน์เตอร์ขึ้น / ลง
- ตัวนับระลอกขึ้น / ลง
- ตัวนับซิงโครนัสขึ้น / ลง
ขึ้น / ลงระลอกเคาน์เตอร์
ในตัวนับระลอกคลื่นขึ้น / ลง FF ทั้งหมดจะทำงานในโหมดสลับ ดังนั้นควรใช้รองเท้าแตะ T หรือรองเท้าแตะ JK ฟลิปฟล็อป LSB รับนาฬิกาโดยตรง แต่นาฬิกาของ FF อื่น ๆ จะได้รับจากเอาต์พุต (แถบ Q = Q) ของ FF ก่อนหน้า
UP counting mode (M=0)- เอาท์พุท Q ของ FF ก่อนหน้านี้เชื่อมต่อกับนาฬิกาของด่านถัดไปหากต้องทำการนับ สำหรับโหมดนี้อินพุตเลือกโหมด M อยู่ที่ลอจิก 0 (M = 0)
DOWN counting mode (M=1)- ถ้า M = 1 ดังนั้นเอาต์พุตบาร์ Q ของ FF ก่อนหน้าจะเชื่อมต่อกับ FF ถัดไป การดำเนินการนี้จะดำเนินการตัวนับในโหมดการนับ
ตัวอย่าง
ตัวนับระลอกคลื่นไบนารี 3 บิตขึ้น / ลง
3 บิต - ดังนั้นจึงต้องมี FF สามตัว
ขึ้น / ลง - ดังนั้นอินพุตควบคุมโหมดจึงมีความสำคัญ
สำหรับตัวนับการกระเพื่อมเอาต์พุต Q ของ FF ก่อนหน้าจะเชื่อมต่อกับอินพุตนาฬิกาของตัวถัดไป
สำหรับตัวนับการกระเพื่อมเอาต์พุต Q ของ FF ก่อนหน้าจะเชื่อมต่อกับอินพุตนาฬิกาของตัวถัดไป
สำหรับตัวนับระลอกคลื่นเอาต์พุตบาร์ Q ของ FF ก่อนหน้าจะเชื่อมต่อกับอินพุตนาฬิกาของอันถัดไป
ปล่อยให้การเลือกเอาท์พุทบาร์ Q และ Q ของ FF ก่อนหน้าถูกควบคุมโดยอินพุตควบคุมโหมด M เช่นนั้นถ้า M = 0 การนับขึ้น ดังนั้นเชื่อมต่อ Q กับ CLK ถ้า M = 1 นับลง ดังนั้นเชื่อมต่อ Q bar กับ CLK
แผนภาพบล็อก
ตารางความจริง
การดำเนินการ
| SN | เงื่อนไข | การดำเนินการ |
|---|---|---|
| 1 | Case 1 − With M = 0 (Up counting mode) | ถ้า M = 0 และ M bar = 1 ดังนั้น AND ประตู 1 และ 3 ในรูป จะเปิดใช้งานในขณะที่ AND ประตู 2 และ 4 จะปิดใช้งาน ดังนั้น Q Aจะเชื่อมต่อกับอินพุตนาฬิกาของ FF-B และ Q Bจะเชื่อมต่อกับอินพุตนาฬิกาของ FF-C การเชื่อมต่อเหล่านี้เหมือนกับการเชื่อมต่อสำหรับตัวนับขาขึ้นปกติ ดังนั้นด้วย M = 0 วงจรจะทำงานเป็นตัวนับขึ้น |
| 2 | Case 2: With M = 1 (Down counting mode) | ถ้า M = 1 ดังนั้น AND ประตู 2 และ 4 ในรูป ถูกเปิดใช้งานในขณะที่ AND ประตู 1 และ 3 ถูกปิดใช้งาน ดังนั้นแถบQ Aจะเชื่อมต่อกับอินพุตนาฬิกาของ FF-B และแถบQ Bจะเชื่อมต่อกับอินพุตนาฬิกาของ FF-C การเชื่อมต่อเหล่านี้จะสร้างตัวนับถอยหลัง ดังนั้นด้วย M = 1 วงจรจึงทำงานเป็นตัวนับถอยหลัง |
ตัวนับโมดูลัส (MOD-N Counter)
ตัวนับระลอก 2 บิตเรียกว่าตัวนับ MOD-4 และตัวนับระลอกคลื่น 3 บิตเรียกว่าตัวนับ MOD-8 ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วตัวนับระลอกคลื่น n-bit เรียกว่าตัวนับโมดูโล - เอ็น โดยที่หมายเลข MOD = 2 n .
ประเภทของโมดูลัส
- ขึ้นหรือลง 2 บิต (MOD-4)
- ขึ้นหรือลง 3 บิต (MOD-8)
- 4 บิตขึ้นหรือลง (MOD-16)
การใช้เคาน์เตอร์
- ตัวนับความถี่
- นาฬิกาดิจิตอล
- การวัดเวลา
- ตัวแปลง A ถึง D
- วงจรแบ่งความถี่
- เครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยมดิจิตอล