- Co to jest licznik?
- Co to jest asynchroniczne?
- Licznik asynchroniczny
- Asynchroniczny obcięty licznik i licznik dekad
- Diagram czasowy asynchronicznego licznika dekad i jego tablicy prawdy
- Tworzenie licznika asynchronicznego, przykładu i użyteczności
- Dzielniki częstotliwości
- Zalety i wady licznika asynchronicznego
Co to jest licznik?
Licznik to urządzenie, które może policzyć określone zdarzenie na podstawie tego, ile razy dane zdarzenie (a) wystąpiło. W cyfrowym systemie logicznym lub komputerach licznik ten może zliczać i przechowywać czas, w którym wystąpiło określone zdarzenie lub proces, w zależności od sygnału zegarowego. Najpopularniejszym typem licznika jest sekwencyjny cyfrowy obwód logiczny z pojedynczym wejściem zegarowym i wieloma wyjściami. Wyjścia reprezentują binarne lub binarnie zakodowane liczby dziesiętne. Każdy impuls zegara zwiększa liczbę lub zmniejsza liczbę.
Co to jest asynchroniczne?
Asynchroniczny oznacza brak synchronizacji. Coś, co nie istnieje lub występuje w tym samym czasie. W strumieniu obliczeniowym lub telekomunikacyjnym, asynchroniczny oznacza sterowanie synchronizacją operacji przez wysyłanie impulsu tylko wtedy, gdy poprzednia operacja jest zakończona, zamiast wysyłania go w regularnych odstępach czasu.
Licznik asynchroniczny
Teraz zrozumieliśmy, co jest licznikiem i jakie jest znaczenie słowa asynchroniczny . Licznik asynchroniczny może liczyć przy użyciu asynchronicznego wejścia zegarowego. Liczniki można łatwo wykonać za pomocą klapek. Ponieważ licznik zależy od sygnału zegarowego, w przypadku licznika asynchronicznego, zmieniające się bity stanu są dostarczane jako sygnał zegarowy do kolejnych przerzutników. Te japonki są ze sobą szeregowo połączone, a puls zegara pulsuje na blacie. Ze względu na pulsacyjny puls zegara jest często nazywany licznikiem tętnień. Licznik asynchroniczny może zliczać 2 n - 1 możliwych stanów liczenia.
Asynchroniczny obcięty licznik i licznik dekad
Ponieważ istnieje maksymalna liczba wyjść dla liczników asynchronicznych, takich jak MOD-16 o rozdzielczości 4 bitów, istnieją również możliwości zastosowania podstawowego licznika asynchronicznego w konfiguracji, w której stan zliczania będzie mniejszy niż ich maksymalna liczba wyjściowa. Liczniki modulo lub MOD są jednym z tych typów liczników. Konfiguracja wykonana w taki sposób, że licznik resetuje się do zera przy wstępnie skonfigurowanej wartości i ma obcięte sekwencje.
Tak więc, jeśli licznik z określoną liczbą rozdzielczości (rozdzielczość n-bitowa) zlicza do, jest nazywany licznikiem pełnej sekwencji, a z drugiej strony, jeśli jest mniejszy niż liczba maksymalna, jest nazywany licznikiem obciętym.
Aby uzyskać przewagę asynchronicznych wejść we flipflopie, można użyć licznika asynchronicznego obciętego z logiką kombinacyjną.
Licznik asynchroniczny Modulo 16 może być modyfikowany za pomocą dodatkowych bramek logicznych i może być używany w taki sposób, że wyjście będzie dawało dekadowe (podzielone przez 10) wyjście licznika, co jest przydatne przy zliczaniu standardowych liczb dziesiętnych lub w obwodach arytmetycznych. Ten typ liczników nazywany jest licznikami dekad.
Liczniki dekad wymagają zresetowania do zera, gdy wyjście osiągnie wartość dziesiętną 10.
Jeśli policzymy od 0 do 9 (10 kroków), liczba binarna wyniesie -
| Liczba Liczba | Liczba binarna | Wartość dziesiętna |
| 0 | 0000 | 0 |
| 1 | 0001 | 1 |
| 2 | 0010 | 2 |
| 3 | 0011 | 3 |
| 4 | 0100 | 4 |
| 5 | 0101 | 5 |
| 6 | 0110 | 6 |
| 7 | 0111 | 7 |
| 8 | 1000 | 8 |
| 9 | 1001 | 9 |
Tak więc, gdy wyjście osiągnie 1001 (BCD = 9), licznik należy zresetować. Aby zresetować licznik, musimy podać ten stan z powrotem na wejście resetowania. Licznik, który zlicza od 0000 (BCD = 0) do 1001 (BCD = 9), jest określany jako BCD lub licznik dziesiętny kodowany binarnie.
Diagram czasowy asynchronicznego licznika dekad i jego tablicy prawdy
Na powyższym obrazku podstawowy licznik asynchroniczny używany jako konfiguracja licznika dekad przy użyciu 4 przerzutników JK i jednej bramki NAND 74LS10D. Licznik asynchroniczny zlicza w górę każdy impuls zegarowy, zaczynając od 0000 (BCD = 0) do 1001 (BCD = 9). Każde wyjście przerzutnika JK dostarcza cyfrę binarną, a wyjście binarne jest podawane do następnego kolejnego przerzutnika jako wejście zegarowe. W końcowym wyjściu 1001, które jest dziesiętne 9, wyjście D, które jest najbardziej znaczącym bitem i wyjście A, które jest najmniej znaczącym bitem, oba są w logice 1. Te dwa wyjścia są połączone poprzez wejście 74LS10D. Po odebraniu następnego impulsu zegarowego wyjście 74LS10D przywraca stan z wysokiego lub z 1 do niskiego lub z 0.
W takiej sytuacji, gdy 74LS10D zmieni wyjście, przerzutniki 74LS73 JK zostaną zresetowane, ponieważ wyjście bramki NAND zostanie podłączone do wejścia CLEAR 74LS73. Po zresetowaniu przerzutników, wyjście z D do A stało się wartością 0000, a wyjście bramki NAND zresetowane z powrotem do logiki 1. Przy takiej konfiguracji górny obwód pokazany na obrazie stał się Modulo-10 lub licznikiem dekad.
Tabeli Prawda licznika Decade jest pokazany w następnym Tabeli-
| Impuls zegara | Wartość dziesiętna | Wyjście - D | Wyjście - C | Wyjście - B | Wyjście - A |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 3 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 7 | 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 8 | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 10 | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 11 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Poniższy obraz przedstawia schemat czasowy i stan 4 wyjść sygnału zegara. Impuls resetujący jest również pokazany na schemacie.
Tworzenie licznika asynchronicznego, przykładu i użyteczności
Możemy zmodyfikować cykl zliczania dla licznika asynchronicznego za pomocą metody, która jest używana do obcinania wyjścia licznika. W przypadku innych cykli zliczających możemy zmienić połączenie wejściowe w bramce NAND lub dodać inną konfigurację bramek logicznych.
Jak omówiliśmy wcześniej, maksymalny moduł, który można zaimplementować przy n liczbach przerzutników, wynosi 2 n. W tym celu, jeśli chcemy zaprojektować obcięty licznik asynchroniczny, powinniśmy znaleźć najniższą potęgę dwóch, która jest większa lub równa naszemu pożądanemu modułowi.
Na przykład, jeśli chcemy policzyć od 0 do 56 lub mod - 57 i powtórzyć od 0, to najwyższa wymagana liczba przerzutników to n = 6, co da maksymalny moduł 64. Jeśli wybierzemy mniejszą liczbę przerzutników, moduł nie wystarczy do zliczenia liczb od 0 do 56. Jeśli wybierzemy n = 5, maksymalny MOD wyniesie 32, co jest niewystarczające do zliczenia.
Możemy kaskadować dwa lub więcej 4-bitowych liczników tętnień i skonfigurować każdą osobę jako „ podzieloną przez 16” lub „ podzieloną przez 8”, aby uzyskać MOD-128 lub więcej określonych liczników.
W segmencie 74LS układ scalony 7493 mógłby być skonfigurowany w taki sposób, na przykład jeśli skonfigurujemy 7493 jako licznik „ podzielony przez 16 ” i kaskadowo połączymy kolejne chipsety 7493 jako licznik „ podzielony przez 8 ”, otrzymamy częstotliwość „ podziel przez 128” rozdzielacz.
Inne układy scalone, takie jak 74LS90, oferują programowalny licznik tętnień lub dzielnik, który można skonfigurować jako dzielenie przez 2, dzielenie przez 3 lub dzielenie przez 5 lub inne kombinacje.
Z drugiej strony 74LS390 to kolejny elastyczny wybór, którego można używać do dzielenia dużych wartości przez liczbę od 2 do 50 100, a także innych kombinacji.
Dzielniki częstotliwości
Jednym z najlepszych zastosowań licznika asynchronicznego jest użycie go jako dzielnika częstotliwości. Możemy obniżyć wysoką częstotliwość taktowania do użytecznej, stabilnej wartości znacznie niższej niż rzeczywisty zegar wysokiej częstotliwości. Jest to bardzo przydatne w przypadku elektroniki cyfrowej, aplikacji związanych z synchronizacją, zegarów cyfrowych, generatorów źródeł przerwań.
Załóżmy, że używamy klasycznego układu scalonego timera NE555, który jest monostabilnym / astabilnym multiwibratorem, pracującym z częstotliwością 260 kHz i stabilnością +/- 2%. Możemy łatwo dodać 18-bitowy licznik tętnień „ Podzielone przez 2” i uzyskać stabilne wyjście 1 Hz, które można wykorzystać do wygenerowania 1 sekundy opóźnienia lub 1 sekundy impulsu, co jest przydatne w przypadku zegarów cyfrowych.
Jest to prosty obwód wytwarzający stabilną częstotliwość lub taktowanie z niestabilnego źródła poprzez podzielenie częstotliwości za pomocą licznika tętnień. Bardziej precyzyjne oscylatory kwarcowe mogą wytwarzać precyzyjne wysokie częstotliwości inne niż generatory sygnału.
Zalety i wady licznika asynchronicznego
Liczniki asynchroniczne można łatwo zbudować za pomocą przerzutników typu D. Można je zaimplementować za pomocą obwodu licznika „ dziel przez n ”, który zapewnia znacznie większą elastyczność w zastosowaniach związanych z większym zakresem zliczania, a licznik obcięty może generować dowolną liczbę modułów.
Jednak pomimo tych funkcji licznik asynchroniczny ma pewne ograniczenia i wady.
Podczas korzystania z licznika asynchronicznego do resynchronizacji przerzutników wymagane są dodatkowe przerzutniki wyjściowe z resynchronizacją. Ponadto w przypadku zliczania sekwencji obciętych, gdy nie jest równe, potrzebna jest dodatkowa logika sprzężenia zwrotnego.
Przy liczeniu dużej liczby bitów, ze względu na system łańcuchowy, opóźnienie propagacji w kolejnych etapach stało się zbyt duże, co jest bardzo trudne do usunięcia. W takiej sytuacji liczniki synchroniczne są szybsze i niezawodne. Występują również błędy zliczania w liczniku asynchronicznym, gdy stosowane są w nim wysokie częstotliwości zegara.