Bộ đếm kỹ thuật số
Bộ đếm là một mạch tuần tự. Một mạch kỹ thuật số được sử dụng để đếm xung được gọi là bộ đếm đã biết. Bộ đếm là ứng dụng rộng rãi nhất của dép xỏ ngón. Đó là một nhóm dép tông có áp dụng tín hiệu đồng hồ. Quầy có hai loại.
- Bộ đếm không đồng bộ hoặc gợn sóng.
- Bộ đếm đồng bộ.
Bộ đếm không đồng bộ hoặc gợn sóng
Sơ đồ logic của bộ đếm gợn lên 2 bit được thể hiện trong hình. Bật tắt (T) flip-flop đang được sử dụng. Nhưng chúng ta có thể sử dụng flip-flop JK cũng với J và K được kết nối vĩnh viễn với logic 1. Xung nhịp ngoài được áp dụng cho đầu vào xung nhịp của flip-flop A và đầu ra Q A được áp dụng cho đầu vào xung nhịp của flip-flop tiếp theo tức là FF-B.
Sơ đồ lôgic
Hoạt động
| SN | Tình trạng | Hoạt động |
|---|---|---|
| 1 | Initially let both the FFs be in the reset state | Q B Q A = 00 ban đầu |
| 2 | After 1st negative clock edge | Ngay sau khi đặt cạnh xung nhịp âm đầu tiên, FF-A sẽ chuyển đổi và Q A sẽ bằng 1. Q A được kết nối với đầu vào xung nhịp của FF-B. Vì Q A đã thay đổi từ 0 thành 1, nó được coi là cạnh đồng hồ dương bởi FF-B. Không có sự thay đổi trong Q B vì FF-B là FF được kích hoạt cạnh âm. Q B Q A = 01 sau xung clock đầu tiên. |
| 3 | After 2nd negative clock edge | Khi xuất hiện cạnh đồng hồ âm thứ hai, FF-A bật lại và Q A = 0. Sự thay đổi trong Q A hoạt động như một cạnh xung nhịp âm cho FF-B. Vì vậy, nó cũng sẽ chuyển đổi và Q B sẽ là 1. Q B Q A = 10 sau xung đồng hồ thứ hai. |
| 4 | After 3rd negative clock edge | Khi xuất hiện cạnh đồng hồ âm thứ 3, FF-A chuyển đổi một lần nữa và Q A trở thành 1 từ 0. Vì đây là một thay đổi tích cực sẽ diễn ra, FF-B không phản ứng với nó và vẫn không hoạt động. Vậy Q B không đổi và tiếp tục bằng 1. Q B Q A = 11 sau xung clock thứ ba. |
| 5 | After 4th negative clock edge | Khi xuất hiện cạnh đồng hồ âm thứ 4, FF-A chuyển đổi một lần nữa và Q A trở thành 1 từ 0. Sự thay đổi âm này trong Q A hoạt động như xung đồng hồ cho FF-B. Do đó, nó chuyển đổi để thay đổi Q B từ 1 thành 0. Q B Q A = 00 sau xung clock thứ tư. |
Bảng sự thật
Bộ đếm đồng bộ
Nếu xung "đồng hồ" được áp dụng đồng thời cho tất cả các flip-flop trong bộ đếm, thì bộ đếm như vậy được gọi là bộ đếm đồng bộ.
Bộ đếm lên đồng bộ 2 bit
Các đầu vào J A và K A của FF-A được gắn với logic 1. Vì vậy, FF-A sẽ hoạt động như một flip-flop chuyển đổi. J B và K B đầu vào được kết nối với Q Một .
Sơ đồ lôgic
Hoạt động
| SN | Tình trạng | Hoạt động |
|---|---|---|
| 1 | Initially let both the FFs be in the reset state | Q B Q A = 00 ban đầu. |
| 2 | After 1st negative clock edge | Ngay sau khi đặt cạnh xung nhịp âm đầu tiên, FF-A sẽ chuyển đổi và Q A sẽ thay đổi từ 0 thành 1. Nhưng tại thời điểm áp dụng cạnh đồng hồ âm, Q A , J B = K B = 0. Do đó FF-B sẽ không thay đổi trạng thái của nó. Vì vậy Q B sẽ vẫn là 0. Q B Q A = 01 sau xung clock đầu tiên. |
| 3 | After 2nd negative clock edge | Khi xuất hiện cạnh đồng hồ âm thứ hai, FF-A bật lại và Q A thay đổi từ 1 thành 0. Nhưng tại thời điểm này Q A là 1. Vì vậy J B = K B = 1 và FF-B sẽ chuyển đổi. Do đó Q B thay đổi từ 0 thành 1. Q B Q A = 10 sau xung đồng hồ thứ hai. |
| 4 | After 3rd negative clock edge | Khi áp dụng cạnh đồng hồ rơi thứ ba, FF-A sẽ chuyển từ 0 thành 1 nhưng không có sự thay đổi trạng thái nào đối với FF-B. Q B Q A = 11 sau xung clock thứ ba. |
| 5 | After 4th negative clock edge | Khi áp dụng xung đồng hồ tiếp theo, Q A sẽ thay đổi từ 1 đến 0 và Q B cũng sẽ thay đổi từ 1 thành 0. Q B Q A = 00 sau xung clock thứ tư. |
Phân loại quầy
Tùy thuộc vào cách mà tiến trình đếm, bộ đếm đồng bộ hoặc không đồng bộ được phân loại như sau:
- Lên quầy
- Quầy xuống
- Quầy lên / xuống
Bộ đếm LÊN / XUỐNG
Bộ đếm lên và bộ đếm xuống được kết hợp với nhau để có được bộ đếm LÊN / XUỐNG. Một đầu vào điều khiển chế độ (M) cũng được cung cấp để chọn chế độ lên hoặc xuống. Một mạch tổ hợp được yêu cầu phải được thiết kế và sử dụng giữa mỗi cặp flip-flop để đạt được hoạt động lên / xuống.
- Loại bộ đếm lên / xuống
- Bộ đếm gợn sóng LÊN / XUỐNG
- Bộ đếm đồng bộ LÊN / XUỐNG
Bộ đếm Ripple LÊN / XUỐNG
Trong bộ đếm gợn sóng LÊN / XUỐNG tất cả các FF hoạt động ở chế độ bật tắt. Vì vậy, dép xỏ ngón T hoặc dép xỏ ngón JK sẽ được sử dụng. LSB flip-flop nhận đồng hồ trực tiếp. Nhưng xung nhịp cho mọi FF khác được lấy từ đầu ra (Q = Q bar) của FF trước đó.
UP counting mode (M=0)- Đầu ra Q của FF trước được kết nối với đồng hồ của giai đoạn tiếp theo nếu muốn đạt được đếm tăng. Đối với chế độ này, đầu vào chọn chế độ M ở mức logic 0 (M = 0).
DOWN counting mode (M=1)- Nếu M = 1 thì ngõ ra thanh Q của FF trước được nối với FF sau. Thao tác này sẽ vận hành bộ đếm ở chế độ đếm.
Thí dụ
Bộ đếm gợn sóng lên / xuống nhị phân 3 bit.
3-bit - do đó cần có ba FF.
LÊN / XUỐNG - Vì vậy, một đầu vào điều khiển chế độ là cần thiết.
Đối với bộ đếm gợn sóng, đầu ra Q của FF trước được kết nối với đầu vào xung nhịp của FF tiếp theo.
Đối với bộ đếm gợn sóng, đầu ra Q của FF trước được kết nối với đầu vào xung nhịp của FF tiếp theo.
Đối với bộ đếm gợn sóng, đầu ra thanh Q của FF trước được kết nối với đầu vào xung nhịp của FF tiếp theo.
Để việc lựa chọn đầu ra thanh Q và Q của FF trước được điều khiển bởi đầu vào điều khiển chế độ M sao cho, Nếu M = 0, đếm TĂNG. Vì vậy, kết nối Q với CLK. Nếu M = 1, đếm XUỐNG. Vì vậy, kết nối thanh Q với CLK.
Sơ đồ khối
Bảng sự thật
Hoạt động
| SN | Tình trạng | Hoạt động |
|---|---|---|
| 1 | Case 1 − With M = 0 (Up counting mode) | Nếu M = 0 và M bar = 1, thì cổng AND 1 và 3 trong hình. sẽ được kích hoạt trong khi cổng AND 2 và 4 sẽ bị tắt. Do đó Q A được kết nối với đầu vào xung nhịp của FF-B và Q B được kết nối với đầu vào xung nhịp của FF-C. Các kết nối này giống như kết nối đối với bộ đếm tăng bình thường. Do đó với M = 0 mạch hoạt động như một bộ đếm tăng. |
| 2 | Case 2: With M = 1 (Down counting mode) | Nếu M = 1, thì cổng AND 2 và 4 trong hình. được kích hoạt trong khi cổng AND 1 và 3 bị tắt. Do đó thanh Q A được kết nối với đầu vào xung nhịp của FF-B và thanh Q B được kết nối với đầu vào xung nhịp của FF-C. Các kết nối này sẽ tạo ra một bộ đếm giảm. Như vậy với M = 1 mạch hoạt động như một bộ đếm giảm. |
Bộ đếm mô-đun (Bộ đếm MOD-N)
Bộ đếm gợn sóng 2 bit được gọi là bộ đếm MOD-4 và bộ đếm độ gợn sóng 3 bit được gọi là bộ đếm MOD-8. Vì vậy, nói chung, một bộ đếm gợn sóng n bit được gọi là bộ đếm modulo-N. Trong đó, số MOD = 2 n .
Loại mô đun
- 2-bit lên hoặc xuống (MOD-4)
- 3-bit lên hoặc xuống (MOD-8)
- 4-bit lên hoặc xuống (MOD-16)
Ứng dụng của quầy
- Bộ đếm tần số
- Đồng hồ kỹ thuật số
- Đo thời gian
- Công cụ chuyển đổi A sang D
- Mạch phân tần
- Bộ tạo sóng tam giác kỹ thuật số.