Contatore asincrono

Cos'è un contatore?

Un contatore è un dispositivo che può contare qualsiasi evento particolare sulla base di quante volte si è verificato un evento particolare. In un sistema logico digitale o computer, questo contatore può contare e memorizzare il numero di volte in cui si è verificato un particolare evento o processo, a seconda di un segnale di clock. Il tipo più comune di contatore è il circuito logico digitale sequenziale con un singolo ingresso di clock e più uscite. Le uscite rappresentano numeri decimali in codice binario o binario. Ogni impulso di clock aumenta o diminuisce il numero.

Cos'è l'asincrono?

Asynchronous sta per assenza di sincronizzazione. Qualcosa che non esiste o che accade allo stesso tempo. Nel flusso di calcolo o di telecomunicazione, Asynchronous sta per controllare la temporizzazione dell'operazione inviando un impulso solo quando l'operazione precedente è stata completata piuttosto che inviarlo a intervalli regolari.

Contatore asincrono

Ora abbiamo capito che cos'è counter e qual è il significato della parola Asynchronous . Un contatore asincrono può contare utilizzando l' ingresso di clock asincrono. I contatori possono essere facilmente realizzati utilizzando le infradito. Poiché il conteggio dipende dal segnale di clock, nel caso di un contatore asincrono, i bit di stato che cambiano vengono forniti come segnale di clock ai successivi flip-flop. Quei Flip-flop sono collegati in serie insieme e l'impulso di clock si increspa attraverso il contatore. A causa dell'impulso del ripple clock, viene spesso chiamato contatore del ripple. Un contatore asincrono può contare 2 ⁿ - 1 possibili stati di conteggio.

Contatore troncato asincrono e contatore a decadi

Poiché esiste un numero di output massimo per i contatori asincroni come MOD-16 con una risoluzione di 4 bit, ci sono anche possibilità di utilizzare un contatore asincrono di base in una configurazione in cui lo stato di conteggio sarà inferiore al loro numero di output massimo. I contatori Modulo o MOD sono uno di quei tipi di contatori. La configurazione fatta in modo tale che il contatore si azzeri ad un valore preconfigurato e abbia sequenze troncate.

Quindi, se un contatore con il numero specifico di risoluzioni (Risoluzione n-bit) conta fino a viene chiamato come contatore a sequenza completa e d'altra parte, se è conteggio inferiore al numero massimo, viene chiamato come contatore troncato.

Per ottenere il vantaggio degli ingressi asincroni nel flipflop, è possibile utilizzare il contatore troncato asincrono con logica combinatoria.

Il contatore asincrono Modulo 16 può essere modificato utilizzando porte logiche aggiuntive e può essere utilizzato in modo che l'uscita fornisca un'uscita contatore a decine (diviso per 10), utile nel conteggio di numeri decimali standard o in circuiti aritmetici. Questo tipo di contatori chiamati come contatori decadi.

I contatori a decadi richiedono il ripristino a zero quando l'uscita raggiunge un valore decimale di 10.

Se contiamo 0-9 (10 passi) il numero binario sarà -

Conteggio dei numeri	Numero binario	Valore decimale
0	0000	0
1	0001	1
2	0010	2
3	0011	3
4	0100	4
5	0101	5
6	0110	6
7	0111	7
8	1000	8
9	1001	9

Quindi, quando l'uscita raggiunge 1001 (BCD = 9), il contatore deve essere ripristinato. Per resettare il contatore, dobbiamo riportare questa condizione all'ingresso di reset. Il contatore che conta da 0000 (BCD = 0) a 1001 (BCD = 9), è indicato come BCD o contatore decimale a codice binario.

Diagramma dei tempi del contatore a decadi asincrono e della sua tabella di verità

Nell'immagine sopra, un contatore asincrono di base utilizzato come configurazione del contatore a decadi utilizzando 4 flip-flop JK e una porta NAND 74LS10D. Il contatore asincrono conta verso l'alto su ogni impulso di clock a partire da 0000 (BCD = 0) a 1001 (BCD = 9). Ogni uscita del flip-flop JK fornisce una cifra binaria, e l'uscita binaria viene inserita nel successivo flip-flop successivo come ingresso di clock. Nell'uscita finale 1001, che è 9 in decimale, l'uscita D che è il bit più significativo e l'uscita A che è un bit meno significativo, sono entrambe in logica 1. Queste due uscite sono collegate all'ingresso del 74LS10D. Quando viene ricevuto il successivo impulso di clock, l'uscita del 74LS10D ripristina lo stato da Logic High o 1 a Logic Low o 0.

In una situazione del genere, quando il 74LS10D cambia l'uscita, i flip-flop JK 74LS73 verranno ripristinati quando l'uscita del gate NAND viene collegata all'ingresso 74LS73 CLEAR. Quando i flip-flop si ripristinano, l'uscita da D ad A diventa tutta 0000 e l'uscita del gate NAND viene ripristinata su Logica 1. Con tale configurazione, il circuito superiore mostrato nell'immagine diventa Modulo-10 o un contatore a decadi.

La tabella della verità del contatore Decade è mostrata nella tabella successiva-

Clock Pulse	Valore decimale	Uscita - D	Uscita - C	Uscita - B	Uscita - A
1	0	0	0	0	0
2	1	0	0	0	1
3	2	0	0	1	0
4	3	0	0	1	1
5	4	0	1	0	0
6	5	0	1	0	1
7	6	0	1	1	0
8	7	0	1	1	1
9	8	1	0	0	0
10	9	1	0	0	1
11	0	0	0	0	0

L'immagine sotto mostra il diagramma temporale e lo stato delle 4 uscite sul segnale di clock. L'impulso di reset è anche mostrato nel diagramma.

Creazione del contatore asincrono, dell'esempio e dell'usabilità

Possiamo modificare il ciclo di conteggio per il contatore asincrono utilizzando il metodo utilizzato per troncare l'output del contatore. Per altri cicli di conteggio, possiamo cambiare la connessione di ingresso attraverso la porta NAND o aggiungere altre configurazioni di porte logiche.

Come abbiamo discusso prima, il modulo massimo che può essere implementato con n numeri di flip-flop è 2 ⁿ. Per questo, se vogliamo progettare un contatore asincrono troncato, dovremmo trovare la potenza più bassa di due, che è maggiore o uguale al nostro modulo desiderato.

Ad esempio, se vogliamo contare da 0 a 56 o mod - 57 e ripetere da 0, il numero più alto di flip-flop richiesto è n = 6 che darà un modulo massimo di 64. Se scegliamo un numero inferiore di flip-flop il il modulo non sarà sufficiente per contare i numeri da 0 a 56. Se scegliamo n = 5 il MOD massimo sarà = 32, che è insufficiente per il conteggio.

Possiamo mettere in cascata due o più contatori di ondulazioni a 4 bit e configurare ogni individuo come formazioni " diviso per 16" o " diviso per 8" per ottenere MOD-128 o più contatori specificati.

Nel segmento 74LS, l'IC 7493 potrebbe essere configurato in questo modo, come se configurassimo 7493 come contatore " diviso per 16 " e mettessimo in cascata altri chipset 7493 come contatore " diviso per 8 ", otterremo una frequenza " diviso per 128" divisore.

Altri circuiti integrati come 74LS90 offrono contatore o divisore di ondulazione programmabile che può essere configurato come divisione per 2, divisione per 3 o divisione per 5 o anche altre combinazioni.

D'altra parte, 74LS390 è un'altra scelta flessibile che può essere utilizzata per una grande divisione per un numero da 2 a 50.100 e anche altre combinazioni.

Divisori di frequenza

Uno degli usi migliori del contatore asincrono è usarlo come divisore di frequenza. Possiamo ridurre la frequenza di clock alta fino a un valore utilizzabile e stabile molto inferiore all'effettivo clock ad alta frequenza. Ciò è molto utile in caso di elettronica digitale, applicazioni relative alla temporizzazione, orologi digitali, generatori di sorgenti di interrupt.

Supponiamo di utilizzare il classico timer IC NE555 che è un multivibratore monostabile / astabile, funzionante a 260 kilohertz e la stabilità è +/- 2%. Possiamo facilmente aggiungere un contatore di ondulazione " Diviso per 2" a 18 bit e ottenere un'uscita stabile a 1 Hz che può essere utilizzata per generare 1 secondo di ritardo o 1 secondo dell'impulso, utile per i clock digitali.

Questo è un semplice circuito per produrre una frequenza o una temporizzazione stabile da una sorgente instabile dividendo la frequenza utilizzando il contatore di ondulazione. Oscillatori a cristallo più precisi possono produrre alte frequenze precise diverse dai generatori di segnali.

Vantaggi e svantaggi del contatore asincrono

I contatori asincroni possono essere facilmente costruiti utilizzando i flip-flop di tipo D. Possono essere implementati utilizzando il circuito contatore " divide per n ", che offre molta più flessibilità su applicazioni correlate a intervalli di conteggio più ampi, e il contatore troncato può produrre qualsiasi conteggio del numero di modulo.

Ma, nonostante queste caratteristiche, il contatore asincrono offre alcune limitazioni e svantaggi.

Durante l'utilizzo del contatore asincrono, è necessario un ulteriore flip-flop di uscita risincronizzato per risincronizzare i flipflop. Inoltre, per il conteggio della sequenza troncata, quando non è uguale a, è necessaria una logica di feedback aggiuntiva.

Quando si conta un numero elevato di bit, a causa del sistema a catena, il ritardo di propagazione per fasi successive è diventato troppo grande, il che è molto difficile da eliminare. In una situazione del genere, i contatori sincroni sono più veloci e affidabili. Ci sono anche errori di conteggio nel contatore asincrono quando vengono applicate alte frequenze di clock.