Synkron räknare

Vad är en räknare?

En räknare är en anordning som kan räkna vilken som helst särskild händelse utifrån hur många gånger den eller de specifika händelserna inträffar. I ett eller flera digitala logiska system kan denna räknare räkna och lagra det antal gånger någon särskild händelse eller process har inträffat, beroende på en klocksignal. Den vanligaste typen av räknare är sekventiell digital logikkrets med en enda klockingång och flera utgångar. Utgångarna representerar binära eller binära kodade decimaltal. Varje klockpuls ökar antingen antalet eller minskar antalet.

Synkron räknare

Synchrounous hänvisar i allmänhet till något som är kordinerat med andra baserat på tid. Synkrona signaler uppträder med samma klockhastighet och alla klockor följer samma referensklocka.

I tidigare handledning om Asynkron räknare har vi sett att utgången från den räknaren är direkt ansluten till ingången till nästa efterföljande räknare och skapar ett kedjesystem, och på grund av denna kedjesystems utbredningsfördröjning visas under räkningssteget och skapar räkningsfördröjningar. I synkron räknare använder klockinmatningen över alla flip-flops samma källa och skapar samma klocksignal samtidigt. Så, en räknare som använder samma klocksignal från samma källa samtidigt kallas Synkron räknare.

Synkron uppräknare

I bilden ovan visas den grundläggande synkrona räknardesignen som är synkron uppräknare. En 4-bitars synkron upp-räknare börjar räkna från 0 (0000 i binär) och ökar eller räknar uppåt till 15 (1111 i binär) och startar sedan en ny räkningscykel genom att återställas. Dess frekvens är mycket högre än samma asynkrona räknare. Det finns inte heller någon utbredningsfördröjning i den synkrona räknaren bara för att alla vippor eller motsteg är i parallell klockkälla och klockan utlöser alla räknare samtidigt.

Den externa klockan tillhandahålls direkt till alla JK Flip-flops samtidigt på ett parallellt sätt. Om vi ​​ser kretsen är den första vippan, FFA, som är den minst signifikanta biten i denna 4-bitars synkronräknare, ansluten till en extern Logic 1-ingång via J- och K-stift. På grund av denna anslutning ändrar HÖG logik över Logic 1-signalen tillståndet för första vippan vid varje klockpuls.

Nästa steg är den andra flip-flop FFB, ingångsstiftet på J och K ansluten över utgången från den första Flip-flop. För fallet FFC och FFD ger två separata AND-grindar den nödvändiga logiken över dem. Dessa OCH-grindar skapar logik med hjälp av in- och utdata från föregående flip-flops.

Vi kan skapa samma räknesekvens som används i den asynkrona räknaren genom att göra en situation där varje flip-flops ändrar sitt tillstånd beroende på om alla föregående flip-flops-utdata är HÖG i logik eller inte. Men i det här scenariot blir det ingen krusningseffekt bara för att alla flip-flops är klockade samtidigt.

Synkron nedräknare

Små förändringar i AND-sektionen och med hjälp av den inverterade utdata från JK-flip-flop kan vi skapa synkron nedräknare. En 4-bitars synkron nedräknare börjar räkna från 15 (1111 i binär) och minskar eller räknas nedåt till 0 eller 0000 och efter det startar den en ny räkningscykel genom att återställas. I synkron nedräknareändras ingången OCH-grinden. Första Flip-flop FFA-ingången är densamma som vi använde i tidigare Synkron uppräknare. Istället för att direkt mata utgången från den första flip-flop till nästa efterföljande flip-flop använder vi inverterad utgångsstift som används för att ge J- och K-ingång över nästa flip-flop FFB och används också som ingångsstift över AND Port. Samma som som den tidigare kretsen, ger två OCH-grindar nödvändig logik till de nästa två Flip-flops FFC och FFD.

Synkron räkneverkstidsdiagram

I ovanstående bild visas klockinmatning över flip-flops och tidpunktdiagrammet för utdata. Vid varje klockpuls räknas den synkrona räknaren sekventiellt. Räkneutgången över fyra utgångsstift är stegvis från 0 till 15, i binär 0000 till 1111 för 4-bitars synkron uppräknare. Efter 15 eller 1111 återställs räknaren till 0 eller 0000 och räknar igen med en ny räkningscykel.

För synkron nedräknare där den inverterade utgången är ansluten över OCH-grinden sker exakt motsatt räknesteg. Räknaren börjar räkna från 15 eller 1111 till 0 eller 0000 och startas om för att starta en ny räkningscykel och starta igen från 15 eller 0000.

4-bitars synkron räknare

Samma som som Asynkron räknare, en Decade-räknare eller BCD-räknare som kan räkna 0 till kan göras med kaskad flip-flops. Samma som som asynkron räknare kommer den också att ha "dividera med n" -funktion med modulo eller MOD-nummer. Vi måste öka MOD-antalet för den synkrona räknaren (kan vara i upp- eller nedkonfiguration).

Här visas den 4-bitars synkrona decennerkretskretsen visas-

Ovanstående krets görs med användning av synkron binär räknare, som producerar räknesekvens från 0 till 9. Ytterligare logik implementeras för önskad tillståndssekvens och för att konvertera denna binära räknare till decennieräknare (bas 10-tal, decimal). När utgången når räkningen 9 eller 1001 återställs räknaren till 0000 och räknar igen upp till 1001.

I ovanstående krets kommer OCH-grindar att upptäcka att räkningssekvensen når 9 eller 1001 och ändrar tillståndet för en tredje flip-flop från vänster, FFC för att ändra sitt tillstånd vid nästa klockpuls. Räknaren återställs sedan till 000 och börjar räkna igen tills 1001 uppnås.

MOD-12 kan göras från ovanstående krets om vi ändrar positionen för AND-grindar och den kommer att räkna 12 tillstånd från 0 (0000 i binär) till 11 (1011 i binär) och sedan återställs till 0.

Trigger Pulse-relaterad information

Det finns två typer av kantutlösta flip-flops tillgängliga, Positiv kant eller Negativ kant.

Flip-flops för Positive Edge eller Rising Edge räknar ett steg när klockingången ändrar sitt tillstånd från Logic 0 till Logic 1, i andra ord Logic Low till Logic High.

Å andra sidan räknar Negativ kant eller fallande Edge-flip-flops ett enda steg när klockingången ändrar sitt tillstånd från Logic 1 till Logic 0, i andra ord Logic High till Logic Low.

Rippelräknare använder fallande kant eller negativa kantutlösta klockor plus för att ändra tillstånd. Det finns en anledning bakom det. Det underlättar möjligheterna att kaskadräknare tillsammans eftersom den viktigaste biten i en räknare kan driva klockingången till nästa räknare.

Synkron räknare erbjudande utföra och bära in stift för räknarlänk relaterad applikation. På grund av detta finns det ingen utbredningsfördröjning inuti kretsarna.

Fördelar och nackdelar med synkron räknare

Nu känner vi till synkron räknare och vad är skillnaden mellan asynkron räknare och synkron räknare. Synkron räknare eliminerar många begränsningar som anländer till asynkron räknare.

De fördelarna med Synkrona räknare är följande-

1. Det är lättare att designa än den asynkrona räknaren.
2. Det fungerar samtidigt.
3. Ingen förökningsfördröjning associerad med den.
4. Räkningssekvensen styrs med hjälp av logiska grindar, felchansen är lägre.
5. Snabbare användning än den asynkrona räknaren.

Även om det finns många fördelar är en stor nackdel med att arbeta med synkron räknare att det kräver mycket extra logik att utföra.

Användning av synkron räknare

Få applikationer där synkrona räknare används-

1. Maskinens rörelsestyrning
2. Motorvarvtal räknare
3. Roterande axelkodare
4. Digital klocka eller pulsgeneratorer.
5. Digitala klock- och larmsystem.