Синхронный счетчик

Что такое счетчик?

Счетчик - это устройство, которое может подсчитывать любое конкретное событие на основе того, сколько раз произошло конкретное событие (я). В цифровой логической системе или компьютерах этот счетчик может подсчитывать и сохранять количество раз, когда произошло какое-либо конкретное событие или процесс, в зависимости от тактового сигнала. Наиболее распространенным типом счетчика является последовательная цифровая логическая схема с одним тактовым входом и несколькими выходами. Выходы представляют собой десятичные числа в двоичной или двоичной кодировке. Каждый тактовый импульс увеличивает или уменьшает число.

Синхронный счетчик

Synchrounous обычно относится к чему-то, что связано с другими в зависимости от времени. Синхронные сигналы возникают с одинаковой тактовой частотой, и все часы следуют одним и тем же опорным часам.

В предыдущем учебном пособии по асинхронному счетчику мы видели, что выход этого счетчика напрямую связан с входом следующего последующего счетчика и образует цепную систему, и из-за этой задержки распространения цепной системы появляется во время этапа счета и создает задержки счета. В синхронном счетчике тактовый вход всех триггеров использует один и тот же источник и в одно и то же время создает один и тот же тактовый сигнал. Таким образом, счетчик, который одновременно использует один и тот же тактовый сигнал из одного источника, называется синхронным счетчиком.

Синхронный счетчик вверх

На изображении выше показана базовая конструкция синхронного счетчика, который является синхронным восходящим счетчиком. 4-разрядный синхронный счетчик до начинает отсчет от 0 (0000 в двоичной системе) и приращения или считать вверх до 15 (1111 в двоичной системе), а затем начать новый цикл подсчета, получая сброс. Его рабочая частота намного выше, чем у асинхронного счетчика того же диапазона. Кроме того, в синхронном счетчике нет задержки распространения только потому, что все триггеры или каскад счетчика находятся в параллельном источнике синхронизации, а часы запускают все счетчики одновременно.

Внешние часы подключены напрямую ко всем триггерам JK одновременно и параллельно. Если мы видим схему, первый триггер FFA, который является младшим значащим битом в этом 4-битном синхронном счетчике, подключен к внешнему входу логической 1 через контакты J и K. Благодаря этому соединению, логика HIGH в сигнале Logic 1 изменяет состояние первого триггера на каждом тактовом импульсе.

На следующем этапе второй триггер FFB, входные контакты J и K подключаются к выходу первого триггера. В случае FFC и FFD два отдельных логических элемента AND обеспечивают необходимую логику между ними. Эти элементы И создают логику, используя вход и выход триггеров предыдущего этапа.

Мы можем создать ту же последовательность подсчета, что и в асинхронном счетчике, создав ситуацию, когда каждый триггер меняет свое состояние в зависимости от того, является ли логический ВЫСОКИЙ выход всех предыдущих триггеров. Но в этом сценарии не будет эффекта пульсации только потому, что все триггеры синхронизируются одновременно.

Синхронный счетчик вниз

Небольшие изменения в разделе AND, и, используя перевернутый вывод триггера JK, мы можем создать синхронный счетчик с понижением частоты. 4-битный синхронный счетчик с обратным отсчетом начинает отсчет с 15 (1111 в двоичном формате) и уменьшает или уменьшает до 0 или 0000, а после этого он начнет новый цикл счета, получив сброс. В синхронном обратном счетчике, вход логического элемента И изменяется. Первый вход FFA триггера такой же, как мы использовали в предыдущем синхронном повышающем счетчике. Вместо того, чтобы напрямую передавать выходной сигнал первого триггера на следующий последующий триггер, мы используем инвертированный выходной контакт, который используется для подачи входных сигналов J и K через следующий триггер FFB, а также используется в качестве входного контакта через AND. Ворота. Как и в предыдущей схеме, два логических элемента И обеспечивают необходимую логику для следующих двух триггеров FFC и FFD.

Временная диаграмма синхронного счетчика

На изображении выше показаны входные тактовые импульсы через триггеры и временная диаграмма вывода. На каждом тактовом импульсе синхронный счетчик ведет счет последовательно. Счетный выход на четырех выходных выводах имеет приращение от 0 до 15, в двоичном формате от 0000 до 1111 для 4-битного синхронного счетчика с повышением. После 15 или 1111 счетчик сбрасывается на 0 или 0000 и ведет счет еще раз с новым циклом счета.

Для синхронного обратного счетчика, когда инвертированный выход подключен через логический элемент И, происходит точно противоположный шаг счета. Счетчик начинает отсчет с 15 или 1111 до 0 или 0000, а затем перезапускается, чтобы начать новый цикл счета, и снова начинается с 15 или 0000.

4-битный синхронный счетчик декад

То же, что и асинхронный счетчик, счетчик декады или двоично-десятичный счетчик, который может считать от 0 до, может быть получен каскадными триггерами. Как и в случае с асинхронным счетчиком, он также будет иметь функцию «деления на n» с помощью модуля или номера MOD. Нам нужно увеличить количество MOD синхронного счетчика (может быть в конфигурации Up или Down).

Вот схема 4-битного синхронного счетчика Decade.

Вышеупомянутая схема выполнена с использованием синхронного двоичного счетчика, который производит счетную последовательность от 0 до 9. Для желаемой последовательности состояний и преобразования этого двоичного счетчика в десятичный счетчик реализована дополнительная логика. Когда выход достигает значения 9 или 1001, счетчик сбрасывается на 0000 и снова начинает отсчет до 1001.

В приведенной выше схеме логические элементы И обнаруживают, что последовательность счета достигает 9 или 1001, и изменяют состояние третьего триггера слева, FFC, чтобы изменить его состояние на следующем тактовом импульсе. Затем счетчик сбрасывается на 000 и снова начинает отсчет, пока не будет достигнуто 1001.

MOD-12 может быть создан из приведенной выше схемы, если мы изменим положение логических элементов AND, и он будет считать 12 состояний от 0 (0000 в двоичном формате) до 11 (1011 в двоичном формате), а затем сбросить его до 0.

Информация, связанная с запускающим импульсом

Доступны два типа триггеров, запускаемых по фронту: положительный фронт и отрицательный фронт.

Триггеры с положительным или нарастающим фронтом подсчитывают один шаг, когда тактовый вход меняет свое состояние с логического 0 на логическое 1, иначе говоря, с низкого логического уровня на высокий логический.

С другой стороны, триггеры с отрицательным фронтом или падающим фронтом подсчитывают один шаг, когда тактовый вход меняет свое состояние с логической 1 на логическую 0, иначе говоря, с логического высокого на логический минимум.

В счетчиках пульсаций для изменения состояния используются плюсы тактовых импульсов, запускаемых по заднему фронту или по отрицательному фронту. За этим есть причина. Это упростит возможности для объединения счетчиков в каскад, поскольку старший бит одного счетчика может управлять тактовым входом следующего счетчика.

Синхронный счетчик предлагает выполнение и перенос контактов для приложения, связанного с подключением счетчика. Благодаря этому внутри схемы отсутствует задержка распространения.

Преимущества и недостатки синхронного счетчика

Теперь мы знакомы с синхронным счетчиком и в чем разница между асинхронным счетчиком и синхронным счетчиком. Синхронный счетчик устраняет множество ограничений, которые поступают в асинхронный счетчик.

В преимуществах синхронного счетчика являются следующим образом-

1. Его проще спроектировать, чем асинхронный счетчик.
2. Действует одновременно.
3. Никакой задержки распространения, связанной с этим.
4. Последовательность счета контролируется с помощью логических вентилей, вероятность ошибки ниже.
5. Более быстрая работа, чем асинхронный счетчик.

Хотя есть много преимуществ, одним из основных недостатков работы с синхронным счетчиком является то, что для его выполнения требуется много дополнительной логики.

Использование синхронного счетчика

Несколько приложений, где используются синхронные счетчики -

1. Управление движением машины
2. Счетчик оборотов двигателя
3. Энкодеры с вращающимся валом
4. Цифровые часы или генераторы импульсов.
5. Цифровые часы и системы сигнализации.