Асинхронен брояч

Какво е брояч?

Броячът е устройство, което може да отчита всяко конкретно събитие въз основа на това колко пъти се е случило конкретното събитие (я). В цифрова логическа система или компютри този брояч може да отчита и съхранява броя на времето, в което е настъпило дадено събитие или процес, в зависимост от сигнала на часовника. Най-често срещаният тип брояч е последователна цифрова логическа схема с единичен тактов вход и множество изходи. Изходите представляват двоични или двоично кодирани десетични числа. Всеки импулс на часовника или увеличава броя, или намалява броя.

Какво е асинхронно?

Асинхронно означава липса на синхронизация. Нещо, което не съществува или се случва едновременно. В изчислителния или телекомуникационния поток, Asynchronous означава контрол на времето за операция чрез изпращане на импулс само когато предишната операция е завършена, вместо да го изпраща на редовни интервали.

Асинхронен брояч

Сега разбрахме, че какво е брояч и какво е значението на думата асинхронен . Асинхронен брояч може да брои, използвайки асинхронен входящ часовник. Броячите могат лесно да бъдат направени с помощта на джапанки. Тъй като броят зависи от тактовия сигнал, в случай на асинхронен брояч, битовете за променящо се състояние се предоставят като тактов сигнал за следващите тригери. Тези джапанки са свързани последователно заедно и импулсът на часовника се пулсира през брояча. Поради пулсационния импулс, често се нарича брояч на пулсации. Асинхронен брояч може да отчита 2 ⁿ - 1 възможни състояния на отчитане.

Асинхронен пресечен брояч и брояч за десетилетие

Тъй като има максимално изходно число за асинхронни броячи като MOD-16 с разделителна способност 4-бита, има и възможности да се използва основен асинхронен брояч в конфигурация, че състоянието на отчитане ще бъде по-малко от максималния им изходен номер. Броячите Modulo или MOD са един от тези видове броячи. Конфигурацията, направена по такъв начин, че броячът ще се нулира на нула при предварително конфигурирана стойност и има пресечени последователности.

Така че, ако брояч с конкретния брой резолюции (n-битова резолюция) се извика като брояч с пълна последователност, а от друга страна, ако е броят по-малък от максималния брой, се извиква като пресечен брояч.

За да се възползвате от предимството на асинхронните входове във тригера, асинхронният пресечен брояч може да се използва с комбинационна логика.

Асинхронният брояч Modulo 16 може да бъде модифициран с помощта на допълнителни логически портали и може да бъде използван по начин, който на изхода ще даде десетилетие (разделено на 10) изход на брояча, което е полезно при преброяване на стандартни десетични числа или в аритметични вериги. Този тип броячи, наречени Десетилетни броячи.

Десетилетието броячи изисква нулиране, когато изходът достигне десетична стойност от 10.

Ако броим 0-9 (10 стъпки), двоичното число ще бъде -

Брой числа	Двоично число	Десетична стойност
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

И така, когато изходът достигне 1001 (BCD = 9), броячът трябва да бъде нулиран. За да нулираме брояча, трябва да подадем това условие обратно към входа за нулиране. Брояч, който отчита 0000 (BCD = 0) до 1001 (BCD = 9), се нарича BCD или двоично кодиран десетичен брояч.

Диаграма на времето на асинхронния брояч на десетилетието и неговата таблица на истината

В горното изображение, основен асинхронен брояч, използван като десетилетна конфигурация на брояча, използвайки 4 JK джапанки и една NAND порта 74LS10D. Асинхронният брояч отчита нагоре на всеки импулс на часовника, започвайки от 0000 (BCD = 0) до 1001 (BCD = 9). Всеки JK тригер на изхода осигурява двоична цифра, а двоичният изход се подава в следващия следващ тригер като вход на часовника. В крайния изход 1001, който е 9 в десетичен знак, изходът D, който е най-значимият бит, и изходът A, който е най-малко значимият бит, и двата са в логика 1. Тези два изхода са свързани през входа на 74LS10D. Когато бъде получен следващият импулс на часовника, изходът на 74LS10D връща състоянието от Logic High или 1 на Logic Low или 0.

В такава ситуация, когато 74LS10D променят изхода, джапанките 74LS73 JK ще се нулират, тъй като изходът на портата NAND е свързан през 74LS73 CLEAR вход. Когато джапанките се нулират, изходът от D до A всички става 0000, а изходът на NAND порта се връща обратно към Logic 1. С такава конфигурация горната верига, показана на изображението, става Modulo-10 или брояч за десетилетие.

В таблицата истината на Десетилетие брояч е показана в следващата трапезен

Часовник пулс	Десетична стойност	Изход - D	Изход - C	Изход - B	Изход - 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

Изображението по-долу показва времевата диаграма и състоянието на 4 изхода на сигнала на часовника. Нулиращият импулс също е показан на диаграмата.

Създаване на асинхронен брояч, пример и използваемост

Можем да модифицираме цикъла на броене за асинхронния брояч, използвайки метода, който се използва при отрязване на брояча. За други цикли на преброяване можем да променим входната връзка през NAND порта или да добавим друга конфигурация на логически порти.

Както обсъждахме по-рано, че максималният модул може да бъде реализиран с n броя на джапанките е 2 ⁿ. За това, ако искаме да проектираме пресечен асинхронен брояч, трябва да открием най-ниската мощност от две, която е или по-голяма, или равна на желания от нас модул.

Например, ако искаме да преброим 0 до 56 или mod - 57 и да повторим от 0, най-големият брой джапанки е n = 6, което ще даде максимален модул от 64. Ако изберем по-малък брой джапанки, модул няма да е достатъчен за преброяване на числата от 0 до 56. Ако изберем n = 5, максималният MOD ще бъде = 32, което е недостатъчно за броя.

Можем да каскадираме два или повече 4-битови брояча на пулсации и да конфигурираме всеки индивид като „ разделен на 16“ или „ разделен на 8“ формации, за да получим MOD-128 или повече зададен брояч.

В сегмента 74LS 7493 IC може да бъде конфигуриран по такъв начин, като ако конфигурираме 7493 като брояч „ разделен на 16 ” и каскадираме други 7493 чипсета като брояч „ разделен на 8 ”, ще получим честота „ разделяне на 128” разделител.

Други интегрални схеми като 74LS90 предлагат програмируем пулсационен брояч или разделител, който може да бъде конфигуриран като разделяне на 2, разделяне на 3 или разделяне на 5 или други комбинации.

От друга страна, 74LS390 е друг гъвкав избор, който може да се използва за голямо разделяне с число от 2 до 50 100 и други комбинации.

Разделители на честотата

Едно от най-добрите приложения на асинхронния брояч е използването му като разделител на честотата. Можем да намалим високата тактова честота до използваема, стабилна стойност, много по-ниска от действителната висока честота. Това е много полезно в случай на цифрова електроника, приложения, свързани с времето, цифрови часовници, генератори на прекъсващи източници.

Да предположим, че използваме класически микросхемен таймер NE555, който е моностабилен / стабилен мултивибратор, работещ на 260 килохерца и стабилността е +/- 2%. Можем лесно да добавим 18-битов брояч на пулсации „ Разделен на 2“ и да получим стабилен изход от 1 Hz, който може да се използва за генериране на 1 секунда закъснение или 1 секунда импулс, което е полезно за цифровите часовници.

Това е проста схема за получаване на стабилна честота или синхронизация от нестабилен източник чрез разделяне на честотата с помощта на пулсационен брояч. По-прецизните кристални осцилатори могат да произвеждат прецизни високи честоти, различни от генераторите на сигнали.

Предимства и недостатъци на асинхронния брояч

Асинхронните броячи могат лесно да бъдат изградени с помощта на джапанки тип D. Те могат да бъдат реализирани с помощта на верига за разделяне на „ дели на n “, която предлага много по-голяма гъвкавост при приложения, свързани с по-голям обхват на отчитане, а пресеченият брояч може да генерира произволен брой модули.

Но въпреки тези функции, асинхронният брояч предлага някои ограничения и недостатъци.

Докато използвате асинхронния брояч, допълнителна повторна синхронизация на изходните джапанки, необходими за повторна синхронизация на джапанките. Също така, за пресечения брой последователности, когато той не е равен на, е необходима допълнителна логика за обратна връзка.

При преброяване на голям брой битове, поради верижната система, забавянето на разпространението от последователни етапи стана твърде голямо, което е много трудно да се отървем. В такава ситуация синхронните броячи са по-бързи и надеждни. В асинхронния брояч има и грешки при преброяване, когато върху него се прилагат високи тактови честоти.