Contatore sincrono

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.

Contatore sincrono

Sincronico si riferisce generalmente a qualcosa che è coordinato con gli altri in base al tempo. I segnali sincroni si verificano alla stessa frequenza di clock e tutti i clock seguono lo stesso clock di riferimento.

Nel precedente tutorial di Asynchronous Counter, abbiamo visto che l'uscita di quel contatore è direttamente collegata all'ingresso del successivo contatore successivo e crea un sistema a catena, ea causa di questo ritardo di propagazione del sistema a catena appare durante la fase di conteggio e crea ritardi di conteggio. Nel contatore sincrono, l'ingresso di clock su tutti i flip-flop utilizza la stessa sorgente e crea lo stesso segnale di clock allo stesso tempo. Quindi, un contatore che utilizza lo stesso segnale di clock dalla stessa sorgente allo stesso tempo è chiamato contatore sincrono.

Contatore sincrono in avanti

Nell'immagine sopra, viene mostrato il design del contatore sincrono di base che è il contatore in avanti sincrono. Un contatore in avanti sincrono a 4 bit inizia a contare da 0 (0000 in binario) e incrementa o conta fino a 15 (1111 in binario) e quindi avvia un nuovo ciclo di conteggio ripristinandosi. La sua frequenza di funzionamento è molto più alta rispetto alla stessa portata del contatore asincrono. Inoltre, non vi è alcun ritardo di propagazione nel contatore sincrono solo perché tutti i flip-flop o lo stadio del contatore si trovano nella sorgente di clock parallela e il clock attiva tutti i contatori contemporaneamente.

Il clock esterno viene fornito direttamente a tutti i Flip-flop JK contemporaneamente in modo parallelo. Se vediamo il circuito, il primo flip-flop, FFA che è il bit meno significativo in questo contatore sincrono a 4 bit, è collegato a un ingresso esterno Logic 1 tramite pin J e K. A causa di questa connessione, la logica ALTA attraverso il segnale Logica 1, cambia lo stato del primo flip-flop su ogni impulso di clock.

La fase successiva, il secondo flip-flop FFB, il pin di ingresso di J e K è collegato attraverso l'uscita del primo flip-flop. Per il caso di FFC e FFD, due porte AND separate forniscono la logica necessaria attraverso di esse. Quelle porte AND creano logica utilizzando l'input e l'output dei flip-flop della fase precedente.

Possiamo creare la stessa sequenza di conteggio usata nel contatore asincrono creando una situazione in cui ogni flip-flop cambia il suo stato a seconda che tutti i precedenti flip-flop siano o meno in uscita in logica HIGH. Ma in questo scenario, non ci sarà alcun effetto a catena solo perché tutti i flip-flop vengono sincronizzati allo stesso tempo.

Contatore all'indietro sincrono

Lievi modifiche nella sezione AND e utilizzando l'uscita invertita del flip-flop JK, possiamo creare un contatore sincrono verso il basso. Un contatore all'indietro sincrono a 4 bit inizia a contare da 15 (1111 in binario) e decrementa o conta all'indietro fino a 0 o 0000, dopodiché inizierà un nuovo ciclo di conteggio ripristinandosi. In contraccolpo sincrono, l'ingresso AND Gate viene modificato. Il primo ingresso FFA del flip-flop è lo stesso che abbiamo usato nel precedente contatore in avanti sincrono. Invece di alimentare direttamente l'uscita del primo flip-flop al successivo successivo flip-flop, stiamo usando il pin di uscita invertito che viene utilizzato per fornire l'input J e K sul prossimo flip-flop FFB e utilizzato anche come pin di ingresso attraverso l'AND cancello. Come il circuito precedente, due porte AND forniscono la logica necessaria ai successivi due Flip-flop FFC e FFD.

Diagramma di temporizzazione del contatore sincrono

Nell'immagine sopra, viene mostrato l'ingresso del clock sui flip-flop e il diagramma dei tempi di uscita. Ad ogni impulso di clock, il contatore sincrono conta in sequenza. L'uscita di conteggio su quattro pin di uscita è incrementale da 0 a 15, in binario da 0000 a 1111 per il contatore in avanti sincrono a 4 bit. Dopo il 15 o 1111, il contatore si azzera a 0 o 0000 e conta ancora una volta con un nuovo ciclo di conteggio.

Per il contatore all'indietro sincrono in cui l'uscita invertita è collegata attraverso la porta AND, avviene il passo di conteggio esattamente opposto. Il contatore inizia a contare da 15 o 1111 a 0 o 0000 e quindi viene riavviato per avviare un nuovo ciclo di conteggio e ricomincia da 15 o 0000.

Contatore di decadi sincrono a 4 bit

Come il contatore asincrono, un contatore a decadi o un contatore BCD che può contare da 0 a può essere creato da flip-flop a cascata. Come il contatore asincrono, avrà anche la funzione "dividi per n" con il numero modulo o MOD. Dobbiamo aumentare il conteggio MOD del contatore sincrono (può essere in configurazione Up o Down).

Di seguito è mostrato il circuito del contatore a decadi sincroni a 4 bit-

Il circuito sopra è realizzato utilizzando il contatore binario sincrono, che produce una sequenza di conteggio da 0 a 9. Sono implementate logiche aggiuntive per la sequenza di stati desiderata e per convertire questo contatore binario in contatore a decadi (numeri in base 10, decimali). Quando l'uscita raggiunge il conteggio 9 o 1001, il contatore si azzera a 0000 e conta di nuovo fino a 1001.

Nel circuito sopra, le porte AND rileveranno che la sequenza di conteggio raggiunge 9 o 1001 e cambierà lo stato di un terzo flip-flop da sinistra, FFC per cambiare il suo stato al successivo impulso di clock. Il contatore quindi si azzera a 000 e ricomincia a contare fino a raggiungere 1001.

MOD-12 può essere creato dal circuito sopra se cambiamo la posizione delle porte AND e conterà 12 stati da 0 (0000 in binario) a 11 (1011 in binario) e quindi resettato a 0.

Informazioni relative a Trigger Pulse

Sono disponibili due tipi di flip-flop attivati ​​dal fronte, fronte positivo o fronte negativo.

I flip-flop con fronte positivo o fronte di salita contano un singolo passo quando l'ingresso di clock cambia il suo stato da Logic 0 a Logic 1, in altri termini Logic Low a Logic High.

D'altra parte, i flip-flop di fronte negativo o fronte di discesa contano un singolo passo quando l'ingresso di clock cambia il suo stato da Logic 1 a Logic 0, in altri termini Logic High a Logic Low.

I contatori di ondulazione utilizzano i positivi di clock attivati ​​dal fronte di discesa o dal fronte negativo per cambiare stato. C'è una ragione dietro. Renderà più facili le opportunità di collegare in cascata i contatori poiché il bit più significativo di un contatore potrebbe guidare l'ingresso di clock del contatore successivo.

L'offerta di contatore sincrono esegue e trasporta il pin per l'applicazione correlata al collegamento del contatore. A causa di ciò, non vi è alcun ritardo di propagazione all'interno del circuito.

Vantaggi e svantaggi del contatore sincrono

Ora abbiamo familiarità con il contatore sincrono e quali sono le differenze tra il contatore asincrono e il contatore sincrono. Il contatore sincrono elimina molte limitazioni che arrivano nel contatore asincrono.

I vantaggi del contatore sincrono sono i seguenti:

1. È più facile da progettare rispetto al contatore asincrono.
2. Agisce simultaneamente.
3. Nessun ritardo di propagazione ad esso associato.
4. La sequenza di conteggio è controllata tramite porte logiche, le possibilità di errore sono inferiori.
5. Operazione più veloce rispetto al contatore asincrono.

Sebbene ci siano molti vantaggi, uno dei principali svantaggi di lavorare con il contatore sincrono è che richiede molta logica aggiuntiva per l'esecuzione.

Uso del contatore sincrono

Poche applicazioni in cui vengono utilizzati contatori sincroni-

1. Controllo del movimento della macchina
2. Contatore giri motore
3. Encoder ad albero rotante
4. Orologio digitale o generatori di impulsi.
5. Orologio digitale e sistemi di allarme.