Contatori digitali

Counter è un circuito sequenziale. È noto un circuito digitale che viene utilizzato per un conteggio di impulsi. Counter è la più ampia applicazione di infradito. È un gruppo di flip-flop a cui è applicato un segnale di clock. I contatori sono di due tipi.

  • Contatori asincroni o ondulati.
  • Contatori sincroni.

Contatori asincroni o ondulati

Il diagramma logico di un contatore di ondulazione a 2 bit è mostrato in figura. Vengono utilizzati i flip-flop a levetta (T). Ma possiamo usare il flip-flop anche con J e K permanentemente collegato alla logica 1. clock esterno viene applicato all'ingresso di clock del flip-flop A e Q Un uscita è applicato all'ingresso di clock del flip-flop successivo ie FF-B.

Diagramma logico

Operazione

SN Condizione Operazione
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 inizialmente
2 After 1st negative clock edge

Non appena viene applicato il primo fronte di clock negativo, FF-A si attiverà e Q A sarà uguale a 1.

Q A è collegato all'ingresso di clock di FF-B. Poiché Q A è cambiato da 0 a 1, viene trattato come fronte di clock positivo da FF-B. Non vi è alcun cambiamento in Q B perché FF-B è un FF attivato dal fronte negativo.

Q B Q A = 01 dopo il primo impulso di clock.
3 After 2nd negative clock edge

All'arrivo del secondo fronte di clock negativo, FF-A commuta nuovamente e Q A = 0.

La variazione di Q A funge da fronte di clock negativo per FF-B. Quindi cambierà anche e Q B sarà 1.

Q B Q A = 10 dopo il secondo impulso di clock.
4 After 3rd negative clock edge

All'arrivo del 3 ° fronte di clock negativo, FF-A cambia di nuovo e Q A diventa 1 da 0.

Poiché si tratta di un cambiamento in corso positivo, FF-B non risponde e rimane inattivo. Quindi Q B non cambia e continua ad essere uguale a 1.

Q B Q A = 11 dopo il terzo impulso di clock.
5 After 4th negative clock edge

All'arrivo del 4 ° fronte di clock negativo, FF-A cambia di nuovo e Q A diventa 1 da 0.

Questa variazione negativa in Q A agisce come impulso di clock per FF-B. Quindi alterna per cambiare Q B da 1 a 0.

Q B Q A = 00 dopo il quarto impulso di clock.

Tabella della verità

Contatori sincroni

Se gli impulsi di "clock" vengono applicati a tutti i flip-flop in un contatore contemporaneamente, tale contatore viene chiamato contatore sincrono.

Contatore sincrono a 2 bit in avanti

Gli ingressi J A e K A di FF-A sono legati alla logica 1. Quindi FF-A funzionerà come un flip-flop a levetta. I J B e K B ingressi sono collegati a Q A .

Diagramma logico

Operazione

SN Condizione Operazione
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 inizialmente.
2 After 1st negative clock edge

Non appena viene applicato il primo fronte di clock negativo, FF-A si attiverà e Q A cambierà da 0 a 1.

Ma nell'istante dell'applicazione del fronte di clock negativo, Q A , J B = K B = 0. Quindi FF-B non cambierà il suo stato. Quindi Q B rimarrà 0.

Q B Q A = 01 dopo il primo impulso di clock.
3 After 2nd negative clock edge

All'arrivo del secondo fronte di clock negativo, FF-A cambia di nuovo e Q A cambia da 1 a 0.

Ma in questo istante Q A era 1. Quindi J B = K B = 1 e FF-B si alterneranno. Quindi Q B cambia da 0 a 1.

Q B Q A = 10 dopo il secondo impulso di clock.
4 After 3rd negative clock edge

All'applicazione del terzo fronte di clock discendente, FF-A passerà da 0 a 1 ma non vi è alcun cambiamento di stato per FF-B.

Q B Q A = 11 dopo il terzo impulso di clock.
5 After 4th negative clock edge

All'applicazione del successivo impulso di clock, Q A cambierà da 1 a 0 come anche Q B cambierà da 1 a 0.

Q B Q A = 00 dopo il quarto impulso di clock.

Classificazione dei contatori

A seconda del modo in cui procede il conteggio, i contatori sincroni o asincroni sono classificati come segue:

  • Contatori su
  • Contatori in giù
  • Contatori su / giù

Contatore SU / GIÙ

Contatore avanti e contatore indietro vengono combinati insieme per ottenere un contatore SU / GIÙ. Viene fornito anche un ingresso di controllo della modalità (M) per selezionare la modalità su o giù. È necessario progettare e utilizzare un circuito combinatorio tra ciascuna coppia di flip-flop per ottenere l'operazione su / giù.

  • Tipo di contatori avanti / indietro
  • Contatori di ondulazione SU / GIÙ
  • Contatore sincrono SU / GIÙ

Contatori di ondulazione SU / GIÙ

Nel contatore di ondulazioni SU / GIÙ tutti gli FF funzionano in modalità di commutazione. Quindi devono essere usate le infradito T o le infradito JK. Il flip-flop LSB riceve direttamente il clock. Ma il clock ad ogni altro FF è ottenuto dall'uscita (Q = Q bar) dell'FF precedente.

  • UP counting mode (M=0)- L'uscita Q dell'FF precedente è collegata all'orologio dello stadio successivo se si vuole ottenere il conteggio in avanti. Per questa modalità, l'ingresso di selezione della modalità M è a 0 logico (M = 0).

  • DOWN counting mode (M=1)- Se M = 1, l'uscita della barra Q dell'FF precedente è collegata all'FF successivo. Questo farà funzionare il contatore nella modalità di conteggio.

Esempio

Contatore di ondulazioni binario su / giù a 3 bit.

  • 3 bit, quindi sono necessari tre FF.

  • SU / GIÙ - Quindi è essenziale un ingresso di controllo della modalità.

  • Per un contatore di ondulazione in aumento, l'uscita Q del precedente FF è collegato all'ingresso di clock del successivo.

  • Per un contatore di ondulazione in aumento, l'uscita Q del precedente FF è collegato all'ingresso di clock del successivo.

  • Per un contatore di ondulazione all'indietro, l'uscita della barra Q del precedente FF è collegata all'ingresso del clock del successivo.

  • Lascia che la selezione dell'uscita Q e Q bar del precedente FF sia controllata dall'ingresso di controllo della modalità M in modo che, se M = 0, conteggio UP. Quindi collega Q a CLK. Se M = 1, conteggio alla rovescia. Quindi collega la barra Q a CLK.

Diagramma a blocchi

Tabella della verità

Operazione

SN Condizione Operazione
1 Case 1 − With M = 0 (Up counting mode)

Se M = 0 e M bar = 1, allora le porte AND 1 e 3 in fig. saranno abilitate mentre le porte AND 2 e 4 saranno disabilitate.

Quindi Q A viene collegato all'ingresso di clock di FF-B e Q B viene collegato all'ingresso di clock di FF-C.

Questi collegamenti sono gli stessi del normale contatore in avanti. Quindi con M = 0 il circuito funziona come un contatore in avanti.
2 Case 2: With M = 1 (Down counting mode)

Se M = 1, allora le porte AND 2 e 4 in fig. sono abilitate mentre le porte AND 1 e 3 sono disabilitate.

Quindi la barra Q A viene collegata all'ingresso di clock di FF-B e la barra Q B viene collegata all'ingresso di clock di FF-C.

Queste connessioni produrranno un down counter. Quindi con M = 1 il circuito funziona come un contatore all'indietro.

Contatore modulo (contatore MOD-N)

Il contatore del ripple a 2 bit è chiamato contatore MOD-4 e il contatore del ripple a 3 bit è chiamato contatore MOD-8. Quindi, in generale, un contatore di ondulazione a n bit è chiamato contatore modulo-N. Dove, numero MOD = 2 n .

Tipo di modulo

  • 2 bit su o giù (MOD-4)
  • 3 bit su o giù (MOD-8)
  • 4 bit su o giù (MOD-16)

Applicazione di contatori

  • Contatori di frequenza
  • Orologio digitale
  • Misurazione del tempo
  • Convertitore da A a D.
  • Circuiti divisori di frequenza
  • Generatore digitale di onde triangolari.