Sinhronais skaitītājs

Kas ir skaitītājs?

Skaitītājs ir ierīce, kas var saskaitīt jebkuru konkrētu notikumu, pamatojoties uz to, cik reizes konkrētais (-ie) notikums (-i) ir noticis (-i). Digitālās loģikas sistēmā vai datoros šis skaitītājs var saskaitīt un saglabāt to, cik reižu ir noticis kāds konkrēts notikums vai process, atkarībā no pulksteņa signāla. Visizplatītākais skaitītāja veids ir secīga digitālās loģikas shēma ar vienu pulksteņa ieeju un vairākām izejām. Rezultāti attēlo bināros vai bināros kodētos decimāldaļskaitļus. Katrs pulksteņa impulss vai nu palielina skaitli, vai samazina to.

Sinhronais skaitītājs

Sinhronais parasti attiecas uz kaut ko tādu, kas ir saskaņots ar citiem, pamatojoties uz laiku. Sinhronie signāli notiek ar vienādu pulksteņa ātrumu, un visi pulksteņi darbojas pēc tā paša atsauces pulksteņa.

Iepriekšējā asinhronā skaitītāja apmācībā mēs redzējām, ka šī skaitītāja izeja ir tieši savienota ar nākamā nākamā skaitītāja ievadi un ķēdes sistēmas izveidi, un šīs ķēdes dēļ sistēmas izplatīšanās aizkave parādās skaitīšanas posmā un rada skaitīšanas aizkavi. Sinhronajā skaitītājā pulksteņa ievade visos flip-flops izmanto to pašu avotu un vienlaikus rada to pašu pulksteņa signālu. Tātad skaitītāju, kas vienlaikus izmanto to pašu pulksteņa signālu no viena avota, sauc par Sinhrono skaitītāju.

Sinhronais augšējais skaitītājs

Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīts sinhronā skaitītāja pamata dizains, kas ir Sinhronais skaitītājs. 4-bit Sinhronā up skaitītājs sāk skaitīt no 0 (0000 binārā), un pieaugumu vai skaits palielināts līdz 15 (1111 binārā), un pēc tam sākt jaunu skaitīšanas ciklu kļūst reset. Tā darbības frekvence ir daudz augstāka nekā tā paša diapazona asinhronais skaitītājs. Tāpat sinhronajā skaitītājā nav izplatīšanās kavēšanās tikai tāpēc, ka visi flip-flops vai skaitītāja posms atrodas paralēli pulksteņa avotam, un pulkstenis vienlaikus iedarbina visus skaitītājus.

Ārējais pulkstenis tiek tieši nodrošināts visiem JK Flip-flops vienlaicīgi paralēli. Ja mēs redzam ķēdi, pirmais flip-flop, FFA, kas ir vismazāk nozīmīgais bits šajā 4 bitu sinhronajā skaitītājā, ir savienots ar Logic 1 ārējo ieeju caur J un K tapu. Sakarā ar šo savienojumu HIGH loģika signālā Logic 1 maina pirmā flip-flop stāvokli katrā pulksteņa impulsā.

Nākamais posms otrais flip-flop FFB, J un K ievades tapa ir savienota ar pirmā flip-flop izeju. FFC un FFD gadījumā divi atsevišķi AND vārti nodrošina nepieciešamo loģiku. Šie vārti AND veido loģiku, izmantojot iepriekšējā posma flip-flops ievadi un izvadi.

Mēs varam izveidot to pašu skaitīšanas secību, ko izmanto asinhronajā skaitītājā, izveidojot situāciju, kad katrs flip-flops maina savu stāvokli atkarībā no tā, vai visas iepriekšējās flip-flops izejas loģika ir AUGSTA. Bet šajā scenārijā nebūs pulsācijas efekta tikai tāpēc, ka visi flip-flops tiek pulksteņi vienlaicīgi.

Sinhronais leju skaitītājs

Nelielas izmaiņas sadaļā UN un, izmantojot apgriezto JK flip-flop izeju, mēs varam izveidot sinhrono lejupvērsto skaitītāju. 4 bitu sinhronais lejupvērstais skaitītājs sāk skaitīt no 15 (binārā 1111) un samazināt vai skaitīt uz leju līdz 0 vai 0000, un pēc tam tas sāks jaunu skaitīšanas ciklu, saņemot atiestatīšanu. Jo sinhronā leju letes, tiek mainīta AND Gate ievade. Pirmais Flip-flop FFA ievads ir tāds pats kā mēs izmantojām iepriekšējā Sinhronā augšup skaitītājā. Tā vietā, lai tieši piegādātu pirmās flip-flop izeju uz nākamo nākamo flip-flop, mēs izmantojam apgrieztu izejas tapu, ko izmanto, lai ievadītu J un K ieeju nākamajā flip-flop FFB, kā arī izmanto kā ievades tapu AND vārti. Tāpat kā iepriekšējā ķēdē, divi AND vārti nodrošina nepieciešamo loģiku nākamajiem diviem Flip-flops FFC un FFD.

Sinhronā skaitītāja laika diagramma

Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīta pulksteņa ievade pāri flip-flops un izejas laika diagramma. Katrā pulksteņa impulsā sinhronais skaitītājs tiek skaitīts secīgi. Skaitīšanas izeja četrās izejas tapās ir pieaugoša no 0 līdz 15, binārā 0000 līdz 1111 4 bitu sinhronajam augšup skaitītājam. Pēc 15 vai 1111 skaitītājs tiek atiestatīts uz 0 vai 0000 un atkal tiek skaitīts ar jaunu skaitīšanas ciklu.

Sinhronajam lejup skaitītājam, kur apgrieztā izeja ir savienota pāri vārtiem AND, notiek tieši pretējs skaitīšanas solis. Skaitītājs sāk skaitīt no 15 vai 1111 līdz 0 vai 0000 un pēc tam tiek restartēts, lai sāktu jaunu skaitīšanas ciklu, un atkal sākas no 15 vai 0000.

4 bitu sinhronais desmitgades skaitītājs

Tādu pašu kā asinhrono skaitītāju, desmitgades skaitītāju vai BCD skaitītāju, kuru var saskaitīt 0, var izgatavot, izmantojot kaskādes flip-flops. Tāpat kā asinhronajam skaitītājam, tam būs arī funkcija “dalīt ar n” ar moduļa vai MOD numuru. Mums jāpalielina sinhronā skaitītāja MOD skaits (var būt konfigurācijas augšup vai lejup).

Šeit ir parādīta 4 bitu sinhronās desmitgades skaitītāja ķēde-

Virs ķēde tiek veikta, izmantojot sinhrono bināro skaitītāju, kas veido skaitīšanas secību no 0 līdz 9. Papildu loģika tiek ieviesta vēlamajam stāvokļa secībai un šī binārā skaitītāja konvertēšanai desmitgades skaitītājā (bāzes 10 skaitļi, decimāldaļas). Kad izeja sasniedz skaitli 9 vai 1001, skaitītājs tiks atiestatīts uz 0000 un atkal skaitīs līdz 1001.

Iepriekš minētajā shēmā AND vārti noteiks skaitīšanas secību, kas sasniedz 9 vai 1001, un mainīs trešā flip-flop stāvokli no kreisās puses, FFC, lai mainītu savu stāvokli nākamajā pulksteņa impulsā. Pēc tam skaitītājs tiek atiestatīts uz 000 un atkal sāk skaitīt, līdz tiek sasniegts 1001.

MOD-12 var izveidot no iepriekš minētās ķēdes, ja mēs mainīsim AND vārtu pozīciju, un tas saskaitīs 12 stāvokļus no 0 (0000 binārā) līdz 11 (1011 binārā) un pēc tam atiestatīs uz 0.

Ar impulsu saistītā informācija

Ir pieejami divu veidu malu iedarbinātie flip-flops: pozitīvā mala vai negatīvā mala.

Pozitīvās malas vai Rising Edge flip-flop skaita vienu soli, kad pulksteņa ievade maina savu stāvokli no 0 loģikas uz 1 loģiku, citā nozīmē zemas loģikas uz augstu loģiku.

No otras puses, negatīvās malas vai krītošās malas flip-flop skaitās viens solis, kad pulksteņa ievade maina savu stāvokli no 1. loģikas uz loģiku 0, citā nozīmē - augsta loģika uz zemu.

Ripple skaitītāji izmanto stāvokļa maiņai krītošās vai negatīvās malas iedarbinātos pulksteņa plusus. Tam ir iemesls. Tas atvieglos iespējas saskaitīt skaitītājus kopā, jo viena skaitītāja vissvarīgākais bits varētu vadīt nākamā skaitītāja pulksteņa ievadi.

Sinhronais skaitītāja piedāvājums veic un ievieto tapu, lai saistītu saistīto lietojumu. Sakarā ar to shēmas iekšpusē nav izplatīšanās kavēšanās.

Sinhronā skaitītāja priekšrocības un trūkumi

Tagad mēs esam iepazinušies ar sinhrono skaitītāju un kāda ir atšķirība starp asinhrono skaitītāju un sinhrono skaitītāju. Sinhronais skaitītājs novērš daudzus ierobežojumus, kas nonāk asinhronajā skaitītājā.

Ar sinhrono letes priekšrocības ir tik follows-

1. To ir vieglāk noformēt nekā asinhrono skaitītāju.
2. Tas darbojas vienlaicīgi.
3. Ar to nav saistīta izplatīšanās kavēšanās.
4. Skaitīšanas secību kontrolē, izmantojot loģiskos vārtus, kļūdu iespējamība ir mazāka.
5. Ātrāka darbība nekā asinhronais skaitītājs.

Lai gan ir daudz priekšrocību, viens no galvenajiem trūkumiem darbā ar sinhrono skaitītāju ir tas, ka tā izpildei ir nepieciešams daudz papildu loģikas.

Sinhronā skaitītāja izmantošana

Dažas lietojumprogrammas, kurās tiek izmantoti sinhronie skaitītāji,

1. Mašīnas kustības vadība
2. Motora apgriezienu skaitītājs
3. Rotējošo vārpstu kodētāji
4. Digitālā pulksteņa vai impulsu ģeneratori.
5. Digitālās pulksteņu un trauksmes sistēmas.