Bộ đếm đồng bộ

Quầy là gì?

Bộ đếm là một thiết bị có thể đếm bất kỳ sự kiện cụ thể nào dựa trên số lần (các) sự kiện cụ thể đã xảy ra. Trong hệ thống logic kỹ thuật số hoặc máy tính, bộ đếm này có thể đếm và lưu trữ số thời gian bất kỳ sự kiện hoặc quá trình cụ thể nào đã xảy ra, tùy thuộc vào tín hiệu đồng hồ. Loại bộ đếm phổ biến nhất là mạch logic số tuần tự với một đầu vào xung nhịp duy nhất và nhiều đầu ra. Các đầu ra đại diện cho các số thập phân được mã hóa nhị phân hoặc nhị phân. Mỗi xung đồng hồ hoặc tăng số hoặc giảm số.

Bộ đếm đồng bộ

Synchrounous thường đề cập đến một cái gì đó được liên kết với những người khác dựa trên thời gian. Tín hiệu đồng bộ xảy ra ở cùng một tốc độ đồng hồ và tất cả các đồng hồ tuân theo cùng một đồng hồ tham chiếu.

Trong hướng dẫn trước của Bộ đếm không đồng bộ, chúng ta đã thấy rằng đầu ra của bộ đếm đó được kết nối trực tiếp với đầu vào của bộ đếm tiếp theo tiếp theo và tạo ra một hệ thống chuỗi, và do sự chậm trễ lan truyền hệ thống chuỗi này xuất hiện trong giai đoạn đếm và tạo ra độ trễ đếm. Trong bộ đếm đồng bộ, đầu vào đồng hồ trên tất cả các flip-flop sử dụng cùng một nguồn và tạo ra cùng một tín hiệu đồng hồ tại cùng một thời điểm. Vì vậy, một bộ đếm đang sử dụng cùng một tín hiệu đồng hồ từ cùng một nguồn tại cùng một thời điểm được gọi là bộ đếm đồng bộ.

Bộ đếm lên đồng bộ

Trong hình trên, thiết kế bộ đếm đồng bộ cơ bản được hiển thị là bộ đếm lên đồng bộ. Bộ đếm lên đồng bộ 4 bit bắt đầu đếm từ 0 (0000 trong hệ nhị phân) và tăng hoặc đếm lên đến 15 (1111 trong nhị phân) và sau đó bắt đầu chu kỳ đếm mới bằng cách đặt lại. Tần số hoạt động của nó cao hơn nhiều so với Bộ đếm không đồng bộ cùng phạm vi. Ngoài ra, không có độ trễ lan truyền trong bộ đếm đồng bộ chỉ vì tất cả các flip-flops hoặc bộ đếm ở trong nguồn đồng hồ song song và đồng hồ kích hoạt tất cả các bộ đếm cùng một lúc.

Đồng hồ bên ngoài được cung cấp trực tiếp cho tất cả các Flip-flop của JK cùng lúc theo cách song song. Nếu chúng ta thấy mạch, flip-flop đầu tiên, FFA, là bit ít quan trọng nhất trong bộ đếm đồng bộ 4 bit này, được kết nối với đầu vào bên ngoài Logic 1 thông qua chân J và K. Do kết nối này, logic CAO qua tín hiệu Logic 1, thay đổi trạng thái của flip-flop đầu tiên trên mỗi xung đồng hồ.

Giai đoạn tiếp theo, FFB flip-flop thứ hai, chân đầu vào của J và K được kết nối với đầu ra của Flip-flop đầu tiên. Đối với trường hợp của FFC và FFD, hai cổng AND riêng biệt cung cấp logic cần thiết cho chúng. Các cổng AND đó tạo ra logic bằng cách sử dụng đầu vào và đầu ra từ flip-flops giai đoạn trước.

Chúng ta có thể tạo ra cùng một chuỗi đếm được sử dụng trong bộ đếm Không đồng bộ bằng cách tạo một tình huống trong đó mỗi flip-flops thay đổi trạng thái của nó tùy thuộc vào việc tất cả đầu ra flip-flop trước đó có cao về logic hay không. Nhưng trong trường hợp này, sẽ không có hiệu ứng gợn sóng chỉ vì tất cả các flip-flops được đồng hồ hóa cùng một lúc.

Bộ đếm xuống đồng bộ

Thay đổi nhẹ trong phần AND, và sử dụng đầu ra đảo ngược từ JK flip-flop, chúng ta có thể tạo Bộ đếm xuống đồng bộ. Bộ đếm xuống đồng bộ 4 bit bắt đầu đếm từ 15 (1111 trong hệ nhị phân) và giảm hoặc đếm xuống 0 hoặc 0000 và sau đó nó sẽ bắt đầu một chu kỳ đếm mới bằng cách đặt lại. Trong bộ đếm xuống đồng bộ, đầu vào Cổng AND được thay đổi. Đầu vào FFA Flip-flop đầu tiên giống như chúng ta đã sử dụng trong bộ đếm lên đồng bộ trước đó. Thay vì cung cấp trực tiếp đầu ra của flip-flop đầu tiên cho flip-flop tiếp theo, chúng tôi đang sử dụng chân đầu ra đảo ngược được sử dụng để cung cấp đầu vào J và K trên FFB flip-flop tiếp theo và cũng được sử dụng làm chân đầu vào qua AND cánh cổng. Giống như mạch trước, hai cổng AND cung cấp logic cần thiết cho hai Flip-flops FFC và FFD tiếp theo.

Sơ đồ định thời bộ đếm đồng bộ

Trong hình trên, đầu vào đồng hồ trên các flip-flops và biểu đồ thời gian đầu ra được hiển thị. Trên mỗi xung đồng hồ, Bộ đếm đồng bộ đếm tuần tự. Đầu ra đếm trên bốn chân đầu ra tăng dần từ 0 đến 15, trong hệ nhị phân 0000 đến 1111 đối với bộ đếm lên đồng bộ 4 bit. Sau ngày 15 hoặc 1111, bộ đếm đặt lại về 0 hoặc 0000 và đếm lại một lần nữa với chu kỳ đếm mới.

Đối với bộ đếm xuống đồng bộ trong đó đầu ra đảo ngược được kết nối qua cổng AND, bước đếm ngược lại hoàn toàn xảy ra. Bộ đếm bắt đầu đếm từ 15 hoặc 1111 đến 0 hoặc 0000 và sau đó được khởi động lại để bắt đầu một chu kỳ đếm mới và lại bắt đầu từ 15 hoặc 0000.

Bộ đếm thập kỷ 4 bit-đồng bộ

Giống như bộ đếm không đồng bộ, bộ đếm Thập kỷ hoặc bộ đếm BCD có thể đếm từ 0 đến có thể được thực hiện bằng flip-flops xếp tầng. Tương tự như bộ đếm không đồng bộ, nó cũng sẽ có tính năng “chia cho n” với số modulo hoặc MOD. Chúng ta cần tăng số MOD của bộ đếm Đồng bộ (có thể ở cấu hình Up hoặc Down).

Đây là mạch đếm thập kỷ đồng bộ 4 bit được hiển thị-

Mạch trên được thực hiện bằng cách sử dụng bộ đếm nhị phân đồng bộ, tạo ra chuỗi đếm từ 0 đến 9. Các lôgic bổ sung được thực hiện cho chuỗi trạng thái mong muốn và để chuyển đổi bộ đếm nhị phân này thành bộ đếm thập kỷ (cơ số 10 số, Thập phân). Khi đầu ra đạt đến số đếm 9 hoặc 1001, bộ đếm sẽ đặt lại thành 0000 và lại đếm lên đến 1001.

Trong mạch trên, cổng AND sẽ phát hiện chuỗi đếm đạt đến 9 hoặc 1001 và thay đổi trạng thái của một flip-flop thứ ba từ bên trái, FFC để thay đổi trạng thái của nó trên xung clock tiếp theo. Bộ đếm sau đó đặt lại thành 000 và một lần nữa bắt đầu đếm cho đến khi đạt đến 1001.

MOD-12 có thể được tạo ra từ mạch trên nếu chúng ta thay đổi vị trí của các cổng AND và nó sẽ đếm 12 trạng thái từ 0 (0000 trong nhị phân) đến 11 (1011 trong nhị phân) và sau đó đặt lại về 0.

Thông tin liên quan đến Trigger Pulse

Có hai loại flip-flops kích hoạt cạnh có sẵn, Cạnh tích cực hoặc Cạnh tiêu cực.

Dép xỏ ngón Positive Edge hoặc Rising Edge đếm một bước duy nhất khi đầu vào đồng hồ thay đổi trạng thái của nó từ Logic 0 sang Logic 1, hay nói cách khác là Logic Thấp đến Logic Cao.

Mặt khác, cạnh âm hoặc dép xỏ ngón có cạnh rơi đếm một bước duy nhất khi đầu vào đồng hồ thay đổi trạng thái của nó từ Logic 1 sang Logic 0, hay nói cách khác là Logic High thành Logic Low.

Bộ đếm Ripple sử dụng các điểm cộng đồng hồ kích hoạt cạnh giảm hoặc cạnh âm để thay đổi trạng thái. Có một lý do đằng sau nó. Nó sẽ tạo cơ hội dễ dàng hơn để xếp tầng các bộ đếm với nhau vì bit Quan trọng nhất của một bộ đếm có thể điều khiển đầu vào xung nhịp của bộ đếm tiếp theo.

Cung cấp bộ đếm đồng bộ thực hiện và thực hiện ghim cho ứng dụng liên quan đến liên kết bộ đếm. Do đó, không có sự chậm trễ lan truyền bên trong mạch.

Ưu điểm và nhược điểm của bộ đếm đồng bộ

Bây giờ chúng ta đã làm quen với bộ đếm đồng bộ và sự khác biệt giữa bộ đếm không đồng bộ và bộ đếm đồng bộ là gì. Bộ đếm đồng bộ loại bỏ rất nhiều hạn chế có trong bộ đếm không đồng bộ.

Các ưu điểm của bộ đếm đồng bộ là như sau-

1. Nó dễ thiết kế hơn bộ đếm Không đồng bộ.
2. Nó hoạt động đồng thời.
3. Không có sự chậm trễ lan truyền liên quan đến nó.
4. Chuỗi đếm được điều khiển bằng cách sử dụng các cổng logic, khả năng xảy ra lỗi thấp hơn.
5. Hoạt động nhanh hơn bộ đếm Không đồng bộ.

Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng một nhược điểm lớn khi làm việc với bộ đếm đồng bộ là nó đòi hỏi nhiều logic bổ sung để thực hiện.

Sử dụng bộ đếm đồng bộ

Một số ứng dụng sử dụng bộ đếm đồng bộ-

1. Điều khiển chuyển động máy
2. Bộ đếm RPM của động cơ
3. Bộ mã hóa trục quay
4. Đồng hồ kỹ thuật số hoặc máy phát xung.
5. Hệ thống Đồng hồ và Báo thức kỹ thuật số.