Синхронний лічильник

Що таке лічильник?

Лічильник - це пристрій, який може підрахувати будь-яку конкретну подію на основі того, скільки разів відбулася конкретна подія (події). У цифровій логічній системі або комп’ютерах цей лічильник може підраховувати і зберігати кількість часу, коли відбулася якась подія чи процес, залежно від сигналу годинника. Найпоширенішим типом лічильника є послідовна цифрова логічна схема з одним тактовим входом і кількома виходами. Виходи представляють двійкові або двійкові закодовані десяткові числа. Кожен тактовий імпульс або збільшує число, або зменшує число.

Синхронний лічильник

Синхроноз, як правило, відноситься до чогось, що пов'язано з іншими залежно від часу. Синхронні сигнали надходять з однаковою тактовою частотою, і всі годинники мають однаковий контрольний годинник.

У попередньому підручнику асинхронного лічильника ми бачили, що вихід цього лічильника безпосередньо підключений до входу наступного наступного лічильника і створює ланцюгову систему, і завдяки цій ланцюговій системі затримка поширення з'являється на етапі підрахунку і створює затримки підрахунку. У синхронному лічильнику вхідний сигнал годинника у всіх тригерів використовує одне і те ж джерело і створює однаковий тактовий сигнал одночасно. Отже, лічильник, який одночасно використовує той самий тактовий сигнал від одного джерела, називається синхронним лічильником.

Синхронний лічильник вгору

На зображенні вище показано основний дизайн синхронного лічильника, який є синхронним лічильником вгору. 4-розрядний синхронний лічильник до починає відлік від 0 (0000 в двійковій системі) і збільшення або вважати вгору до 15 (1111 в двійковій системі), а потім почати новий цикл підрахунку, отримуючи скидання. Його робоча частота набагато перевищує аналогічний діапазон асинхронних лічильників. Крім того, у синхронному лічильнику немає затримки розповсюдження лише тому, що всі тригери або каскад лічильника знаходяться в паралельному тактовому джерелі, і годинник запускає всі лічильники одночасно.

Зовнішні годинники подаються безпосередньо всім трикотажам JK паралельно. Якщо ми бачимо схему, перший тригер, FFA, який є найменш значущим бітом у цьому 4-розрядному синхронному лічильнику, підключений до зовнішнього входу Logic 1 через J та K штифт. Завдяки цьому з'єднанню, HIGH логіка в сигналі Logic 1, змінює стан першого триггера на кожному тактовому імпульсі.

Наступний етап, другий триггер FFB, вхідний штифт J і K з'єднаний через вихід першого триггера. Для випадку FFC та FFD два окремі ворота І забезпечують необхідну логіку між ними. Ті ворота І створюють логіку, використовуючи вхідні та вихідні дані тригерів попереднього етапу.

Ми можемо створити ту саму послідовність підрахунку, яка використовується в асинхронному лічильнику, зробивши ситуацію, коли кожен триггер змінює свій стан залежно від того, чи є всі попередні виведення тригерів ВИСОКИМ за логікою. Але в цьому сценарії ефекту пульсації не буде, лише тому, що всі тригери працюють одночасно.

Синхронний лічильник Дауна

Незначні зміни в розділі І, і використовуючи інвертований вивід триггера JK, ми можемо створити синхронний лічильник вниз. 4-розрядний лічильник синхронного зменшення починає відлічувати від 15 (1111 в двійковому вигляді) і зменшувати або відлічувати до 0 або 0000, а після цього він почне новий цикл підрахунку шляхом скидання. У синхронному лічильнику вниз, вхід AND Gate змінено. Перший вхідний сигнал FFA тригера такий же, як ми використовували в попередньому лічильнику синхронного вгору. Замість того, щоб безпосередньо подавати вихід першого триггера на наступний наступний тригер, ми використовуємо перевернутий вихідний штифт, який використовується для введення J та K через наступний триггер FFB, а також використовується як вхідний штифт через І ворота. Так само, як і в попередній схемі, два ворота І забезпечують необхідну логіку для наступних двох тригерів FFC та FFD.

Діаграма синхронного лічильника синхронізації

На зображенні вище показано введення годинника через триггери та часову діаграму виведення. На кожному тактовому імпульсі синхронний лічильник підраховує послідовно. Вихідні дані підрахунку на чотирьох вихідних штифтах зростають від 0 до 15, в двійковому 0000 до 1111 для 4-бітного синхронного лічильника вгору. Після 15 або 1111 лічильник скидається до 0 або 0000 і підраховується ще раз за допомогою нового циклу підрахунку.

Для синхронного лічильника вниз, де перевернутий вихід підключений через ворота І, відбувається прямо протилежний крок підрахунку. Лічильник починає рахувати від 15 або 1111 до 0 або 0000, а потім перезапускається, щоб розпочати новий цикл підрахунку, і знову починати з 15 або 0000.

4-бітний синхронний лічильник десятиліття

Так само, як і асинхронний лічильник, лічильник Десятиліття або лічильник BCD, який може рахувати 0 до, можна зробити каскадними триггерами. Так само, як і асинхронний лічильник, він також матиме функцію "ділити на n" з модулем або номером MOD. Нам потрібно збільшити кількість MOD синхронного лічильника (може бути у конфігурації вгору або вниз).

Ось показана 4-розрядна схема лічильника синхронного десятиліття -

Вказана схема виконана з використанням синхронного двійкового лічильника, який створює послідовність відліків від 0 до 9. Застосовуються додаткові логіки для бажаної послідовності стану і для перетворення цього двійкового лічильника в лічильник декади (базова кількість 10, десяткова). Коли на виході досягне значення 9 або 1001, лічильник скине значення 0000 і знову відлічить до 1001.

У наведеній вище схемі, шлюзи AND виявлять послідовність підрахунку, що досягає 9 або 1001, і змінює стан третього триггера зліва, FFC, щоб змінити свій стан на наступному тактовому імпульсі. Потім лічильник скидається до 000 і знову починає рахувати до досягнення 1001.

MOD-12 можна зробити з вищезазначеної схеми, якщо ми змінимо положення воріт І, і він буде рахувати 12 станів від 0 (0000 в двійковому) до 11 (1011 в двійковому), а потім скидати до 0.

Інформація, пов’язана з тригером імпульсів

Доступні два типи фліп-флоп, що спрацьовують по краю, Позитивний край або Негативний край.

Триггери Positive Edge або Rising Edge підраховують один крок, коли вхідний сигнал годинника змінює свій стан з Logic 0 на Logic 1, іншими словами Logic Low на Logic High.

З іншого боку, негативні Edge або падаючі Edge тригери вважають один крок, коли вхідний сигнал годинника змінює свій стан з Logic 1 на Logic 0, іншими словами Logic High на Logic Low.

Лічильники пульсацій використовують годинникові плюси, що спрацьовують за падінням або негативним краєм, для зміни стану. За цим є причина. Це полегшить можливості каскадного лічильника разом, оскільки найбільш значущий біт одного лічильника може керувати введенням годин наступного лічильника.

Пропозиція синхронного лічильника виконує та вводить штифт для застосування, пов’язаного із зустрічним посиланням. Через це всередині схеми немає затримки розповсюдження.

Переваги та недоліки синхронного лічильника

Тепер ми знайомі з Синхронним лічильником і в чому різниця між Асинхронним лічильником та Синхронним лічильником. Синхронний лічильник усуває безліч обмежень, які надходять у асинхронний лічильник.

У перевагах синхронного лічильника є наступним чином-

1. Простіше спроектувати, ніж асинхронний лічильник.
2. Він діє одночасно.
3. Затримка розповсюдження не пов'язана з цим.
4. Послідовність підрахунку контролюється за допомогою логічних шлюзів, імовірність помилок нижча.
5. Швидша робота, ніж асинхронний лічильник.

Незважаючи на те, що є багато переваг, одним із головних недоліків роботи з синхронним лічильником є ​​те, що для його виконання потрібно багато додаткової логіки.

Використання синхронного лічильника

Мало програм, де використовуються синхронні лічильники -

1. Контроль руху машини
2. Лічильник обертів двигуна
3. Датчики обертових валів
4. Цифрові генератори годинників або імпульсів.
5. Цифрові годинникові та сигнальні системи.