Докато внимателно наблюдаваше производствената линия на стъклени бутилки, които бяха опаковани от машини като 10 бутилки на опаковка, любознателен въпрос на ума - Как машината знае да брои броя на бутилките? Какво учи машините как да броят? Търсенето на отговор за разрешаване на това любопитство ще доведе до много интересно изобретение, наречено - “ Брояч '. Броячите са веригата, която отчита приложените тактови импулси. Те обикновено са проектирани с помощта на джапанки. Въз основа на начина на прилагане на часовника за тяхното функциониране броячите са класифицирани като Синхронни и асинхронни броячи . В тази статия нека разгледаме асинхронен брояч, който е известен като Пулсационен брояч .
Какво е Ripple Counter?
Преди да преминем към Ripple Counter, нека се запознаем с условията Синхронни и асинхронни броячи . Броячите са схеми, направени с помощта на джапанки. Синхронен брояч, както подсказва името има всички джапанките работещи в синхрон с импулса на часовника, както и помежду си. Тук тактовият импулс се прилага към всеки тригер.
Докато в асинхронния брояч импулсът се прилага само към първоначалния тригер, чиято стойност ще се счита за LSB. Вместо тактовия импулс, изходът на първия флип-флоп действа като тактов импулс към следващия флип-флоп, чийто изход се използва като часовник към следващия по ред триггер и т.н.
По този начин в асинхронен брояч след прехода на предишния тригер се извършва преходът на следващия тригер, а не по същото време, както се вижда в синхронния брояч. Тук джапанките са свързани в аранжимент Master-Slave.
Пулсационен брояч: Пулсация брояч е асинхронен брояч. Той получи името си, защото импулсът на часовника пулсира по веригата. Броячът на пулсации n-MOD съдържа n брой джапанки и веригата може да отчита до 2н стойности, преди да се нулира до първоначалната стойност.
Тези броячи могат да броят по различни начини въз основа на техните схеми.
БРОЙ БРОЙ: Преброява стойностите във възходящ ред.
БРОЙКА НАДОЛУ: Брои стойностите в низходящ ред.
БРОЙКА НАГОРЕ-НАДОЛУ: Брояч, който може да брои стойности или в посока напред, или в обратна посока, се нарича брояч нагоре-надолу или обратим брояч.
ДЕЙСТВАЙТЕ от N брояч: Вместо двоичен файл, понякога може да се наложи да броим до N, което е на база 10. Броячът на пулсации, който може да брои до стойност N, която не е степен 2, се нарича Разделяне на N брояч.
Диаграма на пулсации на брояча и диаграма на времето
The работа на брояча на пулсации може да се разбере най-добре с помощта на пример. Въз основа на броя на използваните джапанки има 2-битови, 3-битови, 4-битови ... .. броячи на пулсации могат да бъдат проектирани. Нека разгледаме работата на 2-бита двоичен брояч на пулсации за да разберем концепцията.
ДА СЕ двоичен брояч може да брои до 2-битови стойности, т.е. 2-MOD брояч може да брои 2две= 4 стойности. Тъй като тук n стойността е 2, използваме 2 джапанки. При избора на тип джапанки трябва да се помни, че броячите на Ripple могат да бъдат проектирани само с помощта на онези джапанки, които имат условие за превключване като в JK и T джапанки .
Двоичен брояч на пулсации с помощта на JK Flip Flop
Разположението на веригата на a двоичен брояч на пулсации е както е показано на фигурата по-долу. Ето две Джапанки JK Използват се J0K0 и J1K1. JK входовете на джапанките са снабдени със сигнал с високо напрежение, поддържащ ги в състояние 1. Символът за тактовия импулс показва отрицателен задействан тактов импулс. От фигурата може да се забележи, че изходът Q0 на първия тригер се прилага като тактов импулс към втория тригер.
Двоичен брояч на пулсации с помощта на JK Flip Flop
Тук изходът Q0 е LSB, а изходът Q1 е битът MSB. Функционирането на брояча може лесно да бъде разбрано с помощта на таблицата на истината на JK тригер.
| Jн | ДА СЕн | Въпрос:n + 1 |
| 0 1 0 1 | 0 0 1 1 | Въпрос:н 1 0 Въпрос:н |
Така че, според таблицата на истината, когато и двата входа са 1, следващото състояние ще бъде допълнение към предишното състояние. Това условие се използва при флип флоп. Тъй като сме приложили високо напрежение към всички JK входове на джапанки, те са в състояние 1, така че те трябва да превключват състоянието в отрицателния край на тактовия импулс, т.е. при прехода 1 към 0 на тактовия импулс. Диаграмата на времето на двоичния брояч на пулсации ясно обяснява операцията.
Диаграма на времето на двоичен брояч на пулсации
От времевата диаграма можем да забележим, че Q0 променя състоянието само по време на отрицателния ръб на приложения часовник. Първоначално флип флопът е в състояние 0. Флип флоп остава в състояние, докато приложеният часовник не премине от 1 до 0. Тъй като JK стойностите са 1, тригерът трябва да се превключва. И така, той променя състоянието от 0 на 1. Процесът продължава за всички импулси на часовника.
Брой входни импулси | Въпрос:1 | Въпрос:0 |
| 0 1 две 3 4 | - 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 |
Достигайки до втория тригер, тук формата на вълната, генерирана от тригер 1, се дава като тактов импулс. И така, както можем да видим на времевата диаграма, когато Q0 премине от 1 към 0, състоянието на Q1 се променя. Тук не разглеждайте горния тактов импулс, а само следвайте формата на вълната на Q0. Имайте предвид, че изходните стойности на Q0 се считат за LSB, а Q1 се считат за MSB. От времевата диаграма можем да забележим, че броячът отчита стойностите 00,01,10,11, след това се нулира и започва отново от 00,01, ... докато импулсите на часовника не бъдат приложени към J0K0 тригер.
3-битов пулсационен брояч с помощта на JK тригер - таблица на истината / диаграма на времето
В 3-битовия брояч на пулсации във веригата се използват три джапанки. Тъй като тук стойността ‘n’ е три, броячът може да отчита до 23= 8 стойности, т.е. 000,001,010,011,100,101,110,111. Схемата на веригата и диаграмата на времето са дадени по-долу.
Двоичен брояч на пулсации с помощта на JK Flip Flop
3-битова диаграма на брояча на пулсации
Тук изходната форма на вълната на Q1 се дава като тактов импулс на тригера J2K2. Така че, когато Q1 преминава от 1 към 0 прехода, състоянието на Q2 се променя. Резултатът от Q2 е MSB.
Брой импулси | Въпрос:две | Въпрос:1 | Въпрос:0 |
0 1 две 3 4 5 6 7 8 | - 0 0 0 0 1 1 1 1 | - 0 0 1 1 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 0 1 0 1 |
4-битов пулсационен брояч с помощта на JK тригер - верижна диаграма и времева диаграма
В 4-битовия брояч на пулсации n стойността е 4, така че се използват 4 JK джапанки и броячът може да отчита до 16 импулса. Под електрическа схема и времева диаграма са дадени заедно с таблицата на истината.
4 битов пулсационен брояч с помощта на JK Flip Flop
4-битова диаграма на брояча на пулсации
4 битов пулсационен брояч, използващ D Flip Flop
Що се отнася до избора на флип флоп за брояч на пулсации, проектиращ важен момент, който трябва да се има предвид, е, че тригерът трябва да съдържа условие за превключване на състояния. Това условие се изпълнява само от T и JK джапанки.
От таблицата на истината на D джапанка , може да се види ясно, че не съдържа състоянието на превключване. Така че, когато използваният като Ripple брояч D флип флоп има първоначална стойност като 1. Когато тактовият импулс претърпи прехода от 1 към 0, тригерът трябва да промени състоянието. Но според таблицата на истината, когато стойността на D е 1, тя остава на 1, докато стойността на D не се промени на 0. Така че, формата на вълната на D0-тригера винаги ще остане 1, което не е полезно за броене. Така че, D flip flop не се взема предвид при изграждането на Ripple Counters.
Разделете на N брояч
Броячът на пулсации отчита стойности до 2н. Така че, не е възможно да се броят стойности, които не са степен на 2 веригата които сме виждали до сега. Но чрез модификация можем да направим брояч на пулсации, за да преброим стойността, която не може да бъде изразена като степен на 2. Такъв брояч се нарича Разделете на N брояч .
Десетилетие брояч
Броят на джапанките n, които ще бъдат използвани в този дизайн, са избрани по такъв начин, че 2н> N, където N е броят на брояча. Заедно с джапанките се добавя порта за обратна връзка, така че при броя N всички джапанки да се нулират. Тази верига за обратна връзка е просто a NAND порта чиито входове са изходите Q на тези джапанки, чийто изход Q = 1 при броя N.
Нека видим веригата на брояч, за която N стойността е 10. Този брояч е известен още като Десетилетие брояч тъй като брои до 10. Тук броят на джапанките трябва да бъде 4 поради 24= 16> 10. И при отчитане на N = 10 изходите Q1 и Q3 ще бъдат 1. И така, те се дават като входове към NAND порта. Изходът на портата NAND се прилага към всички джапанки, като по този начин ги нулира.
Недостатъци на Ripple Counter
Времето за разпространение на пренасяне е времето, необходимо на брояча, за да завърши отговора си на дадения входен импулс. Както при брояча на пулсации, импулсът на часовника е асинхронен, той изисква повече време, за да завърши отговора.
Приложения на Ripple Counter
Тези броячи често се използват за измерване на време, измерване на честота, измерване на разстояние, измерване на скорост, генериране на форма на вълната, разделяне на честотата, цифрови компютри, директно отчитане и др.
По този начин става въпрос за всичко кратка информация за брояча на пулсации, работата на двоични, 3-битови и 4-битови конструкции на броячи с помощта на JK-Flip Flop заедно с електрическа схема, диаграма на времето на брояча на пулсации , и таблица на истината. Основната причина за конструкцията на брояча на пулсации с D-Flip Flop, недостатъци и приложения на Ripple Counter. тук е въпрос към вас, какво е 8-битов пулсационен брояч ?
