Synchrónne počítadlo

Čo je počítadlo?

Počítadlo je zariadenie, ktoré dokáže spočítať ktorúkoľvek konkrétnu udalosť na základe počtu výskytov konkrétnej udalosti (udalostí). V digitálnom logickom systéme alebo počítačoch môže toto počítadlo počítať a ukladať počet časov, v ktorých nastala konkrétna udalosť alebo proces, v závislosti od hodinového signálu. Najbežnejším typom počítadla je sekvenčný digitálny logický obvod s jedným hodinovým vstupom a viacerými výstupmi. Výstupy predstavujú binárne alebo binárne kódované desatinné čísla. Každý hodinový impulz buď zvyšuje alebo znižuje počet.

Synchrónny počítadlo

Synchrounous sa všeobecne vzťahuje na niečo, čo je spojené s ostatnými na základe času. Synchrónne signály sa vyskytujú pri rovnakom takte a všetky hodiny sa riadia rovnakými referenčnými hodinami.

V predchádzajúcom tutoriáli o asynchrónnom počítadle sme videli, že výstup tohto počítadla je priamo spojený so vstupom nasledujúceho nasledujúceho počítadla a vytváraním reťazového systému, a kvôli tomuto sa oneskorenie šírenia reťazového systému objavuje počas fázy počítania a vytvára oneskorenia počítania. V synchrónnom počítadle používa hodinový vstup na všetkých klopných obvodoch rovnaký zdroj a vytvára rovnaký hodinový signál v rovnakom čase. Počítadlo, ktoré súčasne používa rovnaký hodinový signál z rovnakého zdroja, sa nazýva synchrónne počítadlo.

Synchrónny čítač nahor

Na vyššie uvedenom obrázku je znázornený základný návrh synchrónneho počítadla, ktorým je synchrónne počítadlo hore. 4-bitový synchrónny up počítadlo začne počítať od 0 (0000 binárne) a prírastok alebo počítať nahor až 15 (1111 binárne) a potom začať nový cyklus počítanie tým, že reset. Jeho pracovná frekvencia je oveľa vyššia ako v rovnakom rozsahu asynchrónneho počítadla. Taktiež neexistuje žiadne oneskorenie šírenia v synchrónnom počítadle len preto, že všetky klopné obvody alebo stupne počítadla sú v paralelnom zdroji hodín a hodiny spúšťajú všetky čítače súčasne.

Externé hodiny sú paralelne poskytované priamo všetkým klopným obvodom JK súčasne. Ak vidíme obvod, prvý klopný obvod, FFA, ktorý je najmenej významným bitom v tomto 4-bitovom synchrónnom čítači, je pripojený k externému vstupu Logic 1 cez kolíky J a K. Vďaka tomuto spojeniu, HIGH logika naprieč signálom Logic 1, zmeňte stav prvého klopného obvodu na každom hodinovom impulze.

V ďalšej fáze je druhý klopný obvod FFB, vstupný kolík J a K pripojený cez výstup prvého klopného obvodu. V prípade FFC a FFD poskytujú potrebnú logiku dve samostatné brány AND. Tieto brány AND vytvárajú logiku pomocou vstupu a výstupu z klopných obvodov predchádzajúcej fázy.

Môžeme vytvoriť rovnakú postupnosť počítania, aká sa používa v asynchrónnom počítadle, a to tak, že urobíme situáciu, keď každý klopný obvod zmení svoj stav v závislosti od toho, či je všetky predchádzajúce výstupy klopných obvodov logické VYSOKÉ alebo nie. Ale v tomto scenári nebude žiadny efekt zvlnenia iba preto, že všetky žabky sú taktované súčasne.

Synchrónny počítadlo nadol

Mierne zmeny v sekcii AND a pomocou invertovaného výstupu z klopného obvodu JK môžeme vytvoriť Synchrónny downpult. 4-bitový synchrónny čítač nadol začne počítať od 15 (1111 v binárnom formáte) a znižovať alebo odpočítavať nadol na 0 alebo 0000 a potom začne resetovať nový cyklus počítania. V synchrónnom počítadle nadol, vstup AND brány sa zmení. Prvý Flip-flop vstup FFA je rovnaký, aký sme použili v predchádzajúcom Synchronous up counter. Namiesto priameho napájania výstupu prvého klopného obvodu na nasledujúci nasledujúci klopný obvod používame obrátený výstupný pin, ktorý sa používa na poskytnutie vstupu J a K cez ďalší klopný obvod FFB a tiež sa používa ako vstupný pin cez AND. brána. Rovnako ako predchádzajúci obvod, aj dve brány AND poskytujú potrebnú logiku ďalším dvom klopným obvodom FFC a FFD.

Schéma časovania synchrónneho počítadla

Na vyššie uvedenom obrázku je zobrazený vstup hodín cez klopné obvody a výstupný časovací diagram. Na každom hodinovom impulze sa počíta synchrónne počítadlo postupne. Počítajúci výstup na štyroch výstupných kolíkoch je inkrementálny od 0 do 15, v binárnom formáte 0000 až 1111 pre 4-bitový synchrónny čítač nahor. Po 15 alebo 1111 sa počítadlo vynulovalo na 0 alebo 0000 a počíta sa ešte raz s novým počítacím cyklom.

Pre synchrónny zostupný čítač, kde je invertovaný výstup pripojený cez bránu AND, sa deje presne opačný krok počítania. Počítadlo začne počítať od 15 alebo 1111 do 0 alebo 0000 a potom sa reštartuje, aby spustilo nový počítací cyklus a znova začalo od 15 alebo 0000.

4-bit-synchrónny dekádový čítač

Rovnako ako asynchrónne počítadlo, aj počítadlo dekády alebo počítadlo BCD, ktoré môže počítať od 0, je možné vytvoriť kaskádovými žabkami. Rovnako ako asynchrónne počítadlo, bude mať aj funkciu „rozdeliť na n“ s číslom modulo alebo MOD. Musíme zvýšiť počet MOD synchrónneho počítadla (môže byť v konfigurácii nahor alebo nadol).

Tu je 4-bitový synchrónny Decade counter obvod je shown-

Vyššie uvedený obvod je vyrobený pomocou Synchrónneho binárneho počítadla, ktoré produkuje početnú sekvenciu od 0 do 9. Pre požadovanú postupnosť stavu sú implementované ďalšie logiky a tento binárny čítač sa prevádza na desaťročné počítadlo (základ 10 čísel, desatinné). Keď výstup dosiahne počet 9 alebo 1001, počítadlo sa vynuluje na 0000 a znova bude počítať až 1001.

Vo vyššie uvedenom obvode brány AND zistia, že počítacia sekvencia dosiahne 9 alebo 1001 a zmení stav tretieho klopného obvodu zľava, čím FFC zmení svoj stav na nasledujúcom hodinovom impulze. Počítadlo sa potom resetuje na 000 a znova začne počítať, kým sa nedosiahne 1001.

MOD-12 je možné vytvoriť z vyššie uvedeného obvodu, ak zmeníme polohu brán AND a bude počítať 12 stavov od 0 (0000 v binárnom formáte) do 11 (1011 v binárnom formáte) a potom reset na hodnotu 0.

Informácie týkajúce sa spúšťacieho impulzu

K dispozícii sú dva typy klopných obvodov spúšťaných z hrany, Pozitívna hrana alebo Negatívna hrana.

Klopné obvody s kladnou hranou alebo stúpajúcou hranou počítajú jeden jediný krok, keď vstup hodín zmení svoj stav z logiky 0 na logiku 1, inak povedané Logic Low na Logic High.

Na druhej strane, záporné hrany alebo klopné obvody s klesajúcou hranou počítajú jeden krok, keď vstup hodín zmení svoj stav z logiky 1 na logiku 0, inak povedané Logická vysoká na logickú nízku.

Počítadlá zvlnenia používajú na zmenu stavu plusové hodiny spustené so zápornou hranou alebo so zápornou hranou. Má to svoj dôvod. Uľahčí to príležitosti na spoločné kaskádové počítanie, pretože najvýznamnejší bit jedného počítadla môže riadiť vstup hodín nasledujúceho počítadla.

Ponuka synchrónneho počítadla vykonáva a prenáša pin pre aplikáciu súvisiacu s počítadlom. Z tohto dôvodu vo vnútri obvodov nie je žiadne oneskorenie šírenia.

Výhody a nevýhody synchrónneho počítadla

Teraz poznáme Synchrónne počítadlo a aký je rozdiel medzi Asynchrónnym počítadlom a Synchrónnym počítadlom. Synchrónne počítadlo eliminuje množstvo obmedzení, ktoré prichádzajú do úvahy pri asynchrónnom počítadle.

Medzi výhody synchrónny pult je follows-

1. Je to jednoduchšie ako návrh asynchrónneho počítadla.
2. Pôsobí súčasne.
3. Nie je s tým spojené žiadne oneskorenie šírenia.
4. Sekvencia počítania je riadená pomocou logických hradiel, pravdepodobnosť chyby je nižšia.
5. Rýchlejšia prevádzka ako asynchrónne počítadlo.

Aj keď existuje veľa výhod, jednou z hlavných nevýhod práce so synchrónnym počítadlom je, že vyžaduje veľa logiky navyše.

Použitie synchrónneho počítadla

Niekoľko aplikácií, kde sa používajú synchrónne čítače -

1. Ovládanie stroja Motion
2. Počítadlo otáčok motora
3. Kodéry rotačných hriadeľov
4. Digitálne generátory hodín alebo impulzov.
5. Digitálne strážne a poplašné systémy.