Синхронен 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.

Синхронен брояч

Синхронното обикновено се отнася до нещо, което е свързано с други въз основа на времето. Синхронните сигнали се получават при една и съща тактова честота и всички часовници следват един и същ референтен часовник.

В предишния урок за асинхронен брояч видяхме, че изходът на този брояч е директно свързан с входа на следващия следващ брояч и прави верижна система и поради тази верижна система закъснението на разпространението се появява по време на етапа на броене и създава закъснения при броене. В синхронен брояч, входящият часовник във всички джапанки използва един и същ източник и създава един и същ часовник сигнал по едно и също време. Така че брояч, който използва един и същ тактов сигнал от един и същ източник едновременно, се нарича Синхронен брояч.

Синхронен брояч нагоре

В горното изображение е показан основният дизайн на синхронния брояч, който е синхронен брояч нагоре. А 4-битов синхронен брояч на започне да брои от 0 (0000 в двоичен) и увеличение или брои нагоре до 15 (1111 в двоичен) и след това да започне нов цикъл на отчитане като се рестартира. Работната му честота е много по-висока от същия асинхронен брояч от същия обхват. Също така, няма забавяне на разпространението в синхронния брояч, само защото всички джапанки или етапът на брояча са в паралелен източник на часовника и часовникът задейства всички броячи едновременно.

Външният часовник се предоставя директно на всички JK джапанки едновременно по паралелен начин. Ако видим веригата, първият тригер, FFA, който е най-малко значимият бит в този 4-битов синхронен брояч, е свързан към външен вход Logic 1 чрез J и K щифт. Благодарение на тази връзка, HIGH логиката през сигнала Logic 1, променя състоянието на първото тригер на всеки тактов импулс.

Следващият етап, вторият тригер FFB, входният щифт на J и K е свързан през изхода на първия тригер. За случая на FFC и FFD, два отделни И порта осигуряват необходимата логика в тях. Тези И порти създават логика, използвайки входа и изхода от джапанките от предишния етап.

Можем да създадем една и съща последователност за броене, използвана в асинхронния брояч, като създадем ситуация, при която всяка джапанка променя състоянието си в зависимост от това дали всички предходни изходи на джапанки са ВИСОКИ по логика. Но в този сценарий няма да има ефект на пулсации, само защото всички джапанки са синхронизирани едновременно.

Синхронен брояч надолу

Незначителни промени в раздела И, и използвайки обърнатия изход от JK тригер, можем да създадем синхронен брояч надолу. 4-битов синхронен брояч надолу започва да брои от 15 (1111 в двоичен формат) и намалява или отброява надолу до 0 или 0000 и след това ще стартира нов цикъл на броене, като се нулира. В синхронен брояч надолу, входът AND Gate се променя. Първият FFA вход за Flip-flop е същият като този, използван в предишния Synchronous up counter. Вместо директно захранване на изхода на първия тригер на следващия следващ тригер, ние използваме обърнат изходен щифт, който се използва за даване на J и K вход през следващия тригер FFB и също се използва като входен щифт през И порта. Подобно на предишната верига, два И порта осигуряват необходимата логика за следващите два Flip-flops FFC и FFD.

Диаграма на синхронния брояч

В горното изображение е показан часовник, въведен през джапанките и времевата диаграма на изхода. На всеки импулс на часовника синхронният брояч отчита последователно. Броят на изхода през четири изходни щифта е нарастващ от 0 до 15, в двоичен 0000 до 1111 за 4-битов синхронен нагоре брояч. След 15 или 1111 броячът се нулира на 0 или 0000 и се брои отново с нов цикъл на броене.

За синхронен брояч надолу, където обърнатият изход е свързан през порта И, се получава точно обратната стъпка на броене. Броячът започва да брои от 15 или 1111 до 0 или 0000 и след това се рестартира, за да стартира нов цикъл на броене и отново започва от 15 или 0000.

4-битов синхронен десетилетен брояч

Същото като при асинхронен брояч, брояч за десетилетие или брояч BCD, който може да отчита 0 до, може да бъде направен чрез каскадни джапанки. Подобно на асинхронния брояч, той също ще има функция "разделяне на n" с модул или номер на MOD. Трябва да увеличим броя на MOD на синхронния брояч (може да бъде в конфигурация нагоре или надолу).

Тук е показана 4-битовата верига за синхронен десетилетие -

Горната схема е направена с помощта на синхронен двоичен брояч, който произвежда последователност на броене от 0 до 9. Внедрени са допълнителни логики за желаната последователност на състоянието и за преобразуване на този двоичен брояч в десетичен брояч (основни 10 числа, десетични). Когато изходът достигне броя 9 или 1001, броячът ще се нулира до 0000 и отново отчете до 1001.

В горната схема веригите AND ще открият последователността на броене да достигне 9 или 1001 и ще променят състоянието на трето тригване отляво, FFC, за да променят състоянието си при следващия импулс на часовника. След това броячът се нулира до 000 и отново започва да брои, докато се достигне 1001.

MOD-12 може да бъде направен от горната верига, ако променим позицията на портите AND и той ще отчете 12 състояния от 0 (0000 в двоично) до 11 (1011 в двоично) и след това ще се нулира на 0.

Информация за задействания импулс

Налични са два типа джапанки, задействани от ръба, Положителен ръб или Отрицателен ръб.

Джапанките с положителен ръб или нарастващ ръб отчитат една-единствена стъпка, когато входът на часовника промени състоянието си от Logic 0 на Logic 1, в друг термин Logic Low към Logic High.

От друга страна, Negative Edge или падащите Edge джапанки отчитат една-единствена стъпка, когато входът на часовника променя състоянието си от Logic 1 на Logic 0, с друг термин Logic High към Logic Low.

Броячите на пулсации използват плюсове на часовника, задействани от падащ или отрицателен ръб, за промяна на състоянието. Зад това има причина. Това ще улесни възможностите за каскадно броячи заедно, тъй като най-значимият бит от един брояч може да управлява часовника на следващия брояч.

Синхронно предложение за брояч изпълнява и носи в щифт за приложение, свързано с брояч. Поради това няма забавяне на разпространението във веригата.

Предимства и недостатъци на синхронния брояч

Сега сме запознати със синхронния брояч и каква е разликата между асинхронния брояч и синхронния брояч. Синхронният брояч елиминира много ограничения, които пристигат в асинхронния брояч.

На предимствата на синхронен брояч е както следва-

1. По-лесно е да се проектира от асинхронния брояч.
2. Действа едновременно.
3. Няма забавяне на разпространението, свързано с него.
4. Последователността на броенето се контролира с помощта на логически порти, шансовете за грешки са по-ниски.
5. По-бърза работа от асинхронния брояч.

Въпреки че има много предимства, един основен недостатък при работата със синхронен брояч е, че той изисква много допълнителна логика за изпълнение.

Използване на синхронен брояч

Малко приложения, при които се използват синхронни броячи-

1. Управление на машинното движение
2. Брояч на оборотите на двигателя
3. Енкодери с въртящ се вал
4. Цифрови генератори на часовници или импулси.
5. Цифрови часовници и алармени системи.