Sinchroninis skaitiklis

Kas yra skaitiklis?

Skaitiklis yra prietaisas, kuris gali suskaičiuoti bet kurį konkretų įvykį pagal tai, kiek kartų įvyko konkretus įvykis (-iai). Skaitmeninėje logikos sistemoje ar kompiuteriuose šis skaitiklis gali suskaičiuoti ir išsaugoti, kiek kartų įvyko konkretus įvykis ar procesas, atsižvelgiant į laikrodžio signalą. Labiausiai paplitęs skaitiklio tipas yra nuosekli skaitmeninės logikos grandinė su vienu laikrodžio įėjimu ir keliais išėjimais. Išėjimai rodo dvejetainius arba dvejetainius koduotus dešimtainius skaičius. Kiekvienas laikrodžio impulsas arba padidina skaičių, arba sumažina skaičių.

Sinchroninis skaitiklis

Sinchroniškumas paprastai reiškia tai, kas yra derinama su kitais, atsižvelgiant į laiką. Sinchroniniai signalai vyksta tuo pačiu laikrodžio dažniu ir visi laikrodžiai laikosi to paties atskaitos laikrodžio.

Ankstesnėje asinchroninio skaitiklio pamokoje matėme, kad to skaitiklio išvestis yra tiesiogiai prijungta prie kito paskesnio skaitiklio įvesties ir grandinės sistemos sukūrimo, ir dėl šios grandinės sistemos dauginimo vėlavimas atsiranda skaičiavimo etape ir sukuria skaičiavimo vėlavimą. Sinchroniniame skaitliuke laikrodžio įvestis visuose šonuose naudoja tą patį šaltinį ir tuo pačiu metu sukuria tą patį laikrodžio signalą. Taigi, skaitiklis, kuris tuo pačiu metu naudoja tą patį laikrodžio signalą iš to paties šaltinio, vadinamas sinchroniniu skaitikliu.

Sinchroninis skaitiklis

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas pagrindinis sinchroninio skaitiklio dizainas, kuris yra sinchroninis skaitiklis. 4 bitų Sinchroninis iki skaitliukas pradėti skaičiuoti nuo 0 (0000 dvejetainiu) ir prieaugio ar skaiciuoti iki 15 (1111 iš dvejetainės) ir tada pradėti naują skaičiavimo ciklą gaunant iš naujo. Jo veikimo dažnis yra daug didesnis nei to paties diapazono asinchroninis skaitiklis. Be to, sinchroniniame skaitiklyje nėra vėlavimo tik todėl, kad visi šlepetės ar skaitiklio pakopa yra lygiagrečio laikrodžio šaltinio ir laikrodis suveikia visus skaitiklius vienu metu.

Išorinis laikrodis vienu metu lygiagrečiai tiekiamas visiems „ JK Flip-flop “. Jei matome grandinę, pirmasis „flip-flop“, FFA, kuris yra mažiausiai reikšmingas bitas šiame 4 bitų sinchroniniame skaitliuke, yra prijungtas prie „Logic 1“ išorinio įėjimo per J ir K kaiščius. Dėl šio ryšio, „ HIGH“ logika per „Logic 1“ signalą, pakeičia kiekvieno laikrodžio impulso pirmojo šnipšto būseną.

Kitas etapas, antrasis „flip-flop FFB“, J ir K įvesties kaištis yra sujungtas per pirmojo „flip-flop“ išvestį. FFC ir FFD atveju du atskiri AND vartai suteikia reikiamą logiką. Šie vartai sukuria logiką, naudodami įvestį ir išvestį iš ankstesnio etapo šlepetės.

Mes galime sukurti tą pačią skaičiavimo seką, naudojamą asinchroniniame skaitiklyje, padarydami situaciją, kai kiekvienas šlepetės keičia savo būseną, priklausomai nuo to, ar visi ankstesni šlepetės logika yra AUKŠTOS. Tačiau šiame scenarijuje nebus jokio pulsavimo efekto vien todėl, kad visi šlepetės yra laikrodžio rodomi vienu metu.

Sinchroninis žemyn skaitiklis

Šiek tiek pakeitimai skiltyje AND ir naudojant apverstą išvestį iš JK flip-flop, galime sukurti sinchroninį žemyn skaitiklį. 4 bitų sinchroninis žemyn skaitiklis pradedamas skaičiuoti nuo 15 (dvejetainiu skaičiumi - 1111), mažinamas arba skaičiuojamas žemyn iki 0 arba 0000, o po to jis pradės naują skaičiavimo ciklą iš naujo nustatydamas. Be sinchroninio žemyn skaitiklis, AND gate įvestis yra pakeista. Pirmoji „Flip-flop FFA“ įvestis yra tokia pati, kaip ir ankstesniame „Synchronous up counter“. Vietoj to, kad tiesiogiai tiektume pirmojo „flip-flop“ išvestį į kitą paskesnį „flip-flop“, mes naudojame apverstą išvesties kaištį, kuris naudojamas J ir K įvedimui kitame flip-flop FFB, taip pat naudojamas kaip įvesties kaištis AND vartai. Panašiai kaip ir ankstesnėje grandinėje, du AND vartai suteikia būtiną logiką kitiems dviem Flip-flop FFC ir FFD.

Sinchroninio skaitiklio laiko schema

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta laikrodžio įvestis per šlepetes ir išvesties laiko schema. Kiekvienu laikrodžio impulsu sinchroninis skaitiklis skaičiuojamas nuosekliai. Skaičiavimo išėjimas per keturis išvesties kaiščius yra laipsniškas nuo 0 iki 15, dvejetainiais 0000–1111, 4 bitų sinchroninio įvesties skaitikliui. Po 15 arba 1111 skaitiklis nustatomas į 0 arba 0000 ir vėl skaičiuojamas su nauju skaičiavimo ciklu.

Sinchroniniam žemyn skaitikliui, kai apversta išvestis yra sujungta per AND vartus, įvyksta visiškai priešingas skaičiavimo žingsnis. Skaitiklis pradedamas skaičiuoti nuo 15 arba 1111 iki 0 arba 0000, tada pradedamas iš naujo pradėti naują skaičiavimo ciklą ir vėl pradėti nuo 15 arba 0000.

4 bitų sinchroninis dešimtmečio skaitiklis

Tas pats kaip ir asinchroninis skaitiklis, „Decade“ skaitiklis arba „BCD“ skaitiklis, kuris gali suskaičiuoti 0, gali būti padarytas kaskadiniais šlepetėmis. Tas pats kaip ir asinchroninis skaitiklis, jis taip pat turės funkciją „padalinti iš n“ su modulo arba MOD skaičiumi. Turime padidinti sinchroninio skaitiklio MOD skaičių (gali būti „Up“ arba „Down“ konfigūracija).

Čia parodyta 4 bitų sinchroninio dešimtmečio skaitiklio grandinė-

Viršutinė grandinė gaminama naudojant sinchroninį dvejetainį skaitiklį, kuris sukuria skaičiavimo seką nuo 0 iki 9. Norimos būsenos sekai ir norint paversti šį dvejetainį skaitiklį dešimtmečio skaitikliu (baziniai 10 skaičių, dešimtainiai), įgyvendinamos papildomos logikos. Kai išvestis pasiekia skaičių 9 arba 1001, skaitiklis nustatomas į 0000 ir vėl skaičiuojamas iki 1001.

Pirmiau pateiktoje grandinėje AND vartai aptiks skaičiavimo seką, pasiekiančią 9 arba 1001, ir pakeis trečiojo flip-flop būseną iš kairės, FFC, kad pakeistų savo būseną kitame laikrodžio pulse. Tada skaitiklis nustatomas į 000 ir vėl pradedamas skaičiuoti, kol pasiekiamas 1001.

MOD-12 galima pagaminti iš pirmiau nurodytos grandinės, jei pakeisime „AND“ vartų padėtį, ir ji suskaičiuos 12 būsenų nuo 0 (0000 dvejetainėje) iki 11 (1011 dvejetainėje) ir tada atstatys į 0.

Suaktyvinti su pulsu susijusią informaciją

Galimi dviejų rūšių briaunų suveikti šlepetės: „Teigiamas kraštas“ arba „Neigiamas kraštas“.

„Positive Edge“ arba „Rising Edge“ šlepetės skaičiuoja vieną žingsnį, kai laikrodžio įvestis keičia savo būseną iš Logic 0 į Logic 1, kitaip tariant, Logic Low į Logic High.

Kita vertus, „ Negative Edge“ arba „fall Edge“ šlepetės skaičiuoja vieną žingsnį, kai laikrodžio įvestis keičia savo būseną iš Logic 1 į Logic 0, kitaip tariant, Logic High į Logic Low.

Ripple skaitikliai naudoja kritimo kraštą arba neigiamo krašto paleidžiamus laikrodžio pliusus, kad pakeistų būseną. Už to slypi priežastis. Tai palengvins galimybes kaskaduoti skaitiklius kartu, nes svarbiausias vieno skaitiklio bitas gali paskatinti kito skaitiklio laikrodžio įvestį.

Sinchroninio skaitiklio pasiūlymas atlikti ir nešioti kaištį, susijusį su susiejimo programa. Dėl šios priežasties grandinės viduje nėra sklaidos vėlavimo.

Sinchroninio skaitiklio privalumai ir trūkumai

Dabar mes esame susipažinę su sinchroniniu skaitikliu ir kuo skiriasi asinchroninis skaitiklis nuo sinchroninio skaitiklio. Sinchroninis skaitiklis pašalina daugybę apribojimų, atsirandančių į asinchroninį skaitiklį.

Kad vienalaikių skaitiklis privalumai yra tokie-

1. Tai lengviau suprojektuoti nei „Asynchronous“ skaitiklį.
2. Jis veikia vienu metu.
3. Nėra jokio su juo susijusio vėlavimo vėlavimo.
4. Skaičiavimo seka kontroliuojama naudojant loginius vartus, klaidų tikimybė yra mažesnė.
5. Greitesnis veikimas nei asinchroninis skaitiklis.

Nors yra daug privalumų, vienas pagrindinių trūkumų dirbant su sinchroniniu skaitikliu yra tas, kad tam atlikti reikia daug papildomos logikos.

Sinchroninio skaitiklio naudojimas

Nedaug programų, kuriose naudojami sinchroniniai skaitikliai -

1. Mašinos judesio valdymas
2. Variklio RPM skaitiklis
3. Rotacinių velenų kodavimo įrenginiai
4. Skaitmeniniai laikrodžių arba impulsų generatoriai.
5. Skaitmeninės laikrodžių ir signalizacijos sistemos.