Circuiti digitali - Contatori
Nei due capitoli precedenti, abbiamo discusso di vari registri a scorrimento e counters using D flipflops. Ora, parliamo di vari contatori usando i flip-flop a T. Sappiamo che il flip-flop T alterna l'uscita per ogni fronte positivo del segnale di clock o per il fronte negativo del segnale di clock.
Un contatore binario a 'N' bit è costituito da flip-flop 'N' T. Se il contatore conta da 0 a 2 - 1, quindi viene chiamato binario up counter. Allo stesso modo, se il contatore esegue il conto alla rovescia da 2 - 1 a 0, quindi viene chiamato come binario down counter.
Ci sono due types of counters in base ai flip-flop che sono collegati in sincrono o meno.
- Contatori asincroni
- Contatori sincroni
Contatori asincroni
Se i flip-flop non ricevono lo stesso segnale di clock, quel contatore viene chiamato come Asynchronous counter. L'uscita del clock di sistema viene applicata come segnale di clock solo al primo flip-flop. I restanti flip-flop ricevono il segnale di clock dall'uscita del flip-flop dello stadio precedente. Quindi, le uscite di tutti i flip-flop non cambiano (influenzano) allo stesso tempo.
Ora, esaminiamo i seguenti due contatori uno per uno.
- Contatore binario asincrono
- Contatore binario asincrono
Contatore binario in avanti asincrono
Un contatore binario in avanti asincrono a 'N' bit è costituito da flip-flop 'N' T. Conta da 0 a 2 - 1. Il block diagram del contatore binario in avanti asincrono a 3 bit è mostrato nella figura seguente.
Il contatore binario in avanti asincrono a 3 bit contiene tre flip-flop T e l'ingresso T di tutti i flip-flop è collegato a "1". Tutti questi flip-flop sono attivati dal fronte negativo ma le uscite cambiano in modo asincrono. Il segnale di clock viene applicato direttamente al primo flip-flop T. Quindi, l'output del primo T flip-floptoggles per ogni fronte negativo del segnale di clock.
L'uscita del primo T flip-flop viene applicata come segnale di clock per il secondo T flip-flop. Quindi, l'uscita del secondo flip-flop T si alterna per ogni fronte negativo dell'uscita del primo flip-flop T. Allo stesso modo, l'uscita del terzo flip-flop T commuta per ogni fronte negativo dell'uscita del secondo flip-flop T, poiché l'uscita del secondo flip-flop T funge da segnale di clock per il terzo flip-flop T.
Supponiamo che lo stato iniziale dei flip-flop T da destra a sinistra sia $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Qui $ Q_ {2} $ e $ Q_ {0} $ sono rispettivamente MSB e LSB. Possiamo capire il fileworking di contatore binario asincrono a 3 bit dalla tabella seguente.
| No del fronte negativo dell'orologio | Q 0 (LSB) | Q 1 | Q 2 (MSB) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 0 | 1 |
| 5 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 |
| 7 | 1 | 1 | 1 |
Qui $ Q_ {0} $ viene commutato per ogni fronte negativo del segnale di clock. $ Q_ {1} $ commutata per ogni $ Q_ {0} $ che va da 1 a 0, altrimenti è rimasta nello stato precedente. Allo stesso modo, $ Q_ {2} $ è cambiato per ogni $ Q_ {1} $ che va da 1 a 0, altrimenti è rimasto nello stato precedente.
Lo stato iniziale dei flip-flop T in assenza di segnale di clock è $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Questo viene incrementato di uno per ogni fronte negativo del segnale di clock e raggiunto al valore massimo al 7 ° fronte negativo del segnale di clock. Questo modello si ripete quando vengono applicati ulteriori fronti negativi del segnale di clock.
Contatore binario asincrono all'indietro
Un contatore all'indietro binario asincrono a 'N' bit è costituito da flip-flop 'N' T. Conta da 2 - 1 a 0. Il file block diagram di contatore indietro binario asincrono a 3 bit è mostrato nella figura seguente.
Lo schema a blocchi del contatore indietro binario asincrono a 3 bit è simile allo schema a blocchi del contatore avanti binario asincrono a 3 bit. Ma l'unica differenza è che invece di collegare le normali uscite del flip-flop a uno stadio come segnale di clock per il flip-flop dello stadio successivo, collegare ilcomplemented outputsdi un flip-flop di uno stadio come segnale di clock per il flip-flop di uno stadio successivo. L'output complementare va da 1 a 0 è uguale all'output normale che va da 0 a 1.
Supponiamo che lo stato iniziale dei flip-flop T da destra a sinistra sia $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Qui $ Q_ {2} $ e $ Q_ {0} $ sono rispettivamente MSB e LSB. Possiamo capire il fileworking di contatore indietro binario asincrono a 3 bit dalla tabella seguente.
| No del fronte negativo dell'orologio | Q 0 (LSB) | Q 1 | Q 2 (MSB) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 1 | 1 |
| 3 | 1 | 0 | 1 |
| 4 | 0 | 0 | 1 |
| 5 | 1 | 1 | 0 |
| 6 | 0 | 1 | 0 |
| 7 | 1 | 0 | 0 |
Qui $ Q_ {0} $ viene commutato per ogni fronte negativo del segnale di clock. $ Q_ {1} $ commutata per ogni $ Q_ {0} $ che va da 0 a 1, altrimenti è rimasta nello stato precedente. Allo stesso modo, $ Q_ {2} $ è cambiato per ogni $ Q_ {1} $ che va da 0 a 1, altrimenti è rimasto nello stato precedente.
Lo stato iniziale dei flip-flop T in assenza di segnale di clock è $ Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000 $. Questo viene decrementato di uno per ogni fronte negativo del segnale di clock e raggiunge lo stesso valore all'ottavo fronte negativo del segnale di clock. Questo modello si ripete quando vengono applicati ulteriori fronti negativi del segnale di clock.
Contatori sincroni
Se tutti i flip-flop ricevono lo stesso segnale di clock, quel contatore viene chiamato come Synchronous counter. Quindi, le uscite di tutti i flip-flop cambiano (influenzano) allo stesso tempo.
Ora, esaminiamo i seguenti due contatori uno per uno.
- Contatore binario sincrono
- Contatore binario sincrono all'indietro
Contatore binario in aumento sincrono
Un contatore binario in avanti sincrono a 'N' bit è costituito da flip-flop 'N' T. Conta da 0 a 2 - 1. Il block diagram di contatore binario in avanti sincrono a 3 bit è mostrato nella figura seguente.
Il contatore binario in avanti sincrono a 3 bit contiene tre flip-flop T e un gate AND a 2 ingressi. Tutti questi flip-flop sono attivati dal fronte negativo e le uscite dei flip-flop cambiano (influenzano) in modo sincrono. Gli ingressi T del primo, secondo e terzo flip-flop sono rispettivamente 1, $ Q_ {0} $ e $ Q_ {1} Q_ {0} $.
L'output del primo T flip-flop togglesper ogni fronte negativo del segnale di clock. L'uscita del secondo flip-flop T cambia per ogni fronte negativo del segnale di clock se $ Q_ {0} $ è 1. L'uscita del terzo flip-flop T cambia per ogni fronte negativo del segnale di clock se entrambi $ Q_ {0} $ & $ Q_ {1} $ sono 1.
Contatore indietro binario sincrono
Un contatore verso il basso binario sincrono a 'N' bit è costituito da flip-flop 'N' T. Conta da 2 - 1 a 0. Il file block diagram del contatore all'indietro sincrono a 3 bit è mostrato nella figura seguente.
Il contatore all'indietro sincrono a 3 bit contiene tre flip-flop a T e un gate AND a 2 ingressi. Tutti questi flip-flop sono attivati dal fronte negativo e le uscite dei flip-flop cambiano (influenzano) in modo sincrono. Gli ingressi T del primo, secondo e terzo flip-flop sono rispettivamente 1, $ {Q_ {0}} '$ e' $ {Q_ {1}} '$$ {Q_ {0}}' $.
L'output del primo T flip-flop togglesper ogni fronte negativo del segnale di clock. L'uscita del secondo flip-flop T cambia per ogni fronte negativo del segnale di clock se $ {Q_ {0}} '$ è 1. L'uscita del terzo flip-flop T cambia per ogni fronte negativo del segnale di clock se entrambi $ {Q_ {1}} "$ e $ {Q_ {0}}" $ sono 1.