Breve descrizione del contatore delle ondulazioni con i diagrammi dei circuiti e dei tempi

Breve descrizione del contatore delle ondulazioni con i diagrammi dei circuiti e dei tempi

Mentre osservava attentamente la linea di produzione di bottiglie di vetro, che venivano imballate come 10 bottiglie per confezione dalle macchine, una mente curiosa si domanda: come fa la macchina a contare il numero di bottiglie? Cosa insegna alle macchine a contare? Cercare una risposta per risolvere questa curiosità porterà a un'invenzione molto interessante denominata - ' Counter's '. I contatori sono il circuito che conta gli impulsi di clock applicati. Questi sono solitamente progettati utilizzando le infradito. In base al modo in cui l'orologio viene applicato per il loro funzionamento, i contatori sono classificati come Contatori sincroni e asincroni . In questo articolo, esaminiamo un contatore asincrono notoriamente noto come Contatore di ondulazioni .



Cos'è un contatore di ondulazioni?

Prima di passare a Ripple Counter, familiarizziamo con i termini Contatori sincroni e asincroni . I contatori sono circuiti realizzati utilizzando flip-flop. Il contatore sincrono, come suggerisce il nome, ha tutto le infradito lavorando in sincronia con l'impulso dell'orologio e l'un l'altro. Qui l'impulso di clock viene applicato a ogni flip flop.


Mentre in Asynchronous counter clock pulse viene applicato solo al flip flop iniziale il cui valore sarebbe considerato come LSB. Al posto dell'impulso di clock, l'uscita del primo flip-flop funge da impulso di clock per il successivo flip-flop, la cui uscita viene utilizzata come clock per il successivo flip-flop in linea e così via.





Così, in Asynchronous counter, dopo la transizione del precedente flip flop, avviene la transizione del successivo flip flop, non contemporaneamente come visto in Synchronous counter. Qui i flip-flop sono collegati in disposizione Master-Slave.

Contatore ondulazione: Il contatore Ripple è un contatore asincrono. Ha preso il nome perché l'impulso di clock si increspa attraverso il circuito. Un contatore di ondulazioni n-MOD contiene n numero di flip-flop e il circuito può contare fino a 2n valori prima che si ripristini al valore iniziale.



Questi contatori possono contare in modi diversi in base ai loro circuiti.


CONTATORE IN ALTO: Conta i valori in ordine crescente.
CONTATORE GIÙ: Conta i valori in ordine decrescente.
CONTATORE SU-GIÙ: Un contatore che può contare i valori in direzione avanti o indietro è chiamato contatore avanti / indietro o contatore reversibile.
DIVIDE by N COUNTER: Invece di un binario, a volte potremmo richiedere di contare fino a N che è di base 10. Il contatore delle ondulazioni che può contare fino al valore N che non è una potenza di 2 è chiamato contatore Divide by N.

Diagramma del circuito del contatore di ondulazioni e diagramma dei tempi

Il funzionamento del contatore di ondulazioni può essere meglio compreso con l'aiuto di un esempio. In base al numero di flip flop utilizzati, è possibile progettare contatori di ondulazione a 2 bit, 3 bit, 4 bit… ... Vediamo come funziona un 2 bit contatore di ondulazione binario per capire il concetto.

PER contatore binario può contare fino a valori a 2 bit. Contatore 2-MOD può contare 2Due= 4 valori. Poiché qui il valore di n è 2, usiamo 2 flip-flop. Durante la scelta del tipo di flip-flop va ricordato che i contatori Ripple possono essere progettati solo utilizzando quei flip-flop che hanno una condizione per alternare come in Infradito JK e T. .

Contatore di ondulazioni binario utilizzando JK Flip Flop

La disposizione del circuito di un file contatore di ondulazione binario è come mostrato nella figura sotto. Qui due Infradito JK Vengono utilizzati J0K0 e J1K1. Gli ingressi JK dei flip flop sono forniti con un segnale ad alta tensione che li mantiene allo stato 1. Il simbolo dell'impulso di clock indica un impulso di clock attivato negativo. Dalla figura si può osservare che l'uscita Q0 del primo flip flop viene applicata come impulso di clock al secondo flip flop.

Contatore di ondulazioni binario utilizzando JK Flip Flop

Contatore di ondulazioni binario utilizzando JK Flip Flop

Qui l'uscita Q0 è l'LSB e l'uscita Q1 è il bit MSB. Il funzionamento del contatore può essere facilmente compreso utilizzando la tabella della verità del flip flop JK.

Jn PERn

Qn + 1

0

1

0

1

0

0

1

1

Qn

1

0

Qn

Quindi, secondo la tabella Verità, quando entrambi gli ingressi sono 1, lo stato successivo sarà il complemento dello stato precedente. Questa condizione viene utilizzata nei flip flop ondulati. Poiché abbiamo applicato un'alta tensione a tutti gli ingressi JK dei flip-flop, sono allo stato 1, quindi devono commutare lo stato all'estremità negativa dell'impulso di clock. alla transizione da 1 a 0 dell'impulso di clock. Il diagramma temporale del contatore di ondulazioni binario spiega chiaramente l'operazione.

Diagramma di temporizzazione del contatore di ondulazione binario

Diagramma di temporizzazione del contatore di ondulazione binario

Dal diagramma temporale possiamo osservare che Q0 cambia stato solo durante il fronte negativo del clock applicato. Inizialmente, il flip flop è allo stato 0. Il flip-flop rimane nello stato fino a quando il clock applicato non passa da 1 a 0. Poiché i valori JK sono 1, il flip flop dovrebbe alternarsi. Quindi, cambia stato da 0 a 1. Il processo continua per tutti gli impulsi dell'orologio.

Numero di impulsi in ingresso

Q1 Q0
0

1

Due

3

4

-

0

0

1

1

-

0

1

0

1

Venendo al secondo flip flop, qui la forma d'onda generata dal flip flop 1 è data come impulso di clock. Quindi, come possiamo vedere nel diagramma temporale quando Q0 passa da 1 a 0, lo stato di Q1 cambia. Qui non considerare l'impulso di clock sopra, segui solo la forma d'onda di Q0. Notare che i valori di uscita di Q0 sono considerati come LSB e Q1 sono considerati come MSB. Dal diagramma temporale possiamo osservare che il contatore conta i valori 00,01,10,11 quindi si azzera e riparte da 00,01,… fino a quando gli impulsi di clock non vengono applicati al flip flop J0K0.

Contatore di ondulazione a 3 bit utilizzando il flip-flop JK - Tabella della verità / Diagramma dei tempi

Nel contatore di ondulazioni a 3 bit, vengono utilizzati tre flip-flop nel circuito. Poiché qui il valore 'n' è tre, il contatore può contare fino a 23= 8 valori. 000.001.010.011.100.101.110.111. Di seguito sono riportati lo schema del circuito e il diagramma dei tempi.

Contatore di ondulazioni binario utilizzando JK Flip Flop

Contatore di ondulazioni binario utilizzando JK Flip Flop

Diagramma di temporizzazione del contatore di ondulazioni a 3 bit

Diagramma di temporizzazione del contatore di ondulazioni a 3 bit

Qui la forma d'onda di uscita di Q1 è data come impulso di clock al flip flop J2K2. Quindi, quando Q1 passa da 1 a 0 transizioni, lo stato di Q2 viene modificato. L'uscita di Q2 è l'MSB.

Numero di impulsi

QDue Q1

Q0

0

1

Due

3

4

5

6

7

8

-

0

0

0

0

1

1

1

1

-

0

0

1

1

0

0

1

1

-

0

1

0

1

0

1

0

1

Contatore di ondulazioni a 4 bit utilizzando JK Flip flop - Schema del circuito e diagramma di temporizzazione

Nel contatore di ondulazioni a 4 bit, il valore n è 4, quindi vengono utilizzati 4 flip flop JK e il contatore può contare fino a 16 impulsi. Di seguito il schema elettrico e diagramma di temporizzazione vengono fornite insieme alla tabella della verità.

Contatore di ondulazioni a 4 bit utilizzando JK Flip Flop

Contatore di ondulazioni a 4 bit utilizzando JK Flip Flop

Diagramma di temporizzazione del contatore di ondulazioni a 4 bit

Diagramma di temporizzazione del contatore di ondulazioni a 4 bit

Contatore di ondulazioni a 4 bit utilizzando D Flip Flop

Quando si tratta di selezionare un flip flop per il contatore Ripple, un punto importante da considerare è che il flip flop deve contenere una condizione per la commutazione degli stati. Questa condizione è soddisfatta solo dalle infradito T e JK.

Dalla tabella della verità di Infradito D. , si può vedere chiaramente che non contiene la condizione di commutazione. Quindi, quando un flip flop D usato come contatore delle ondulazioni ha il valore iniziale di 1. Quando l'impulso di clock subisce la transizione da 1 a 0 il flip flop dovrebbe cambiare lo stato. Ma secondo la tabella di verità quando il valore D è 1 rimane su 1 fino a quando il valore D non viene cambiato in 0. Quindi, la forma d'onda del flip flop D0 rimarrà sempre 1, il che non è utile per il conteggio. Quindi, il flip flop D non è considerato per la costruzione di Segnalini Ripple.

Dividi per N contatore

Il contatore delle ondulazioni conta valori fino a 2n. Quindi, contare valori che non sono potenze di 2 non è possibile con i circuiti che abbiamo visto fino ad ora. Ma modificando, possiamo fare in modo che il contatore di ondulazioni conti il ​​valore che non può essere espresso come una potenza di 2. Tale contatore è chiamato Dividi per N contatore .

Contatore decennale

Contatore decennale

Il numero di infradito n da utilizzare in questo modello è scelto in modo tale che 2n> N dove N è il conteggio del contatore. Insieme ai flip flop, viene aggiunto un gate di feedback in modo che al conteggio N tutti i flip flop vengano azzerati. Questo circuito di feedback è semplicemente un file Porta NAND i cui ingressi sono le uscite Q di quei flip flop la cui uscita Q = 1 al conteggio N.

Vediamo il circuito di un contatore per il quale il valore N è 10. Questo contatore è anche noto come Contatore di decadi poiché conta fino a 10. Qui il numero di infradito dovrebbe essere 4 a causa di 24= 16> 10. E con un conteggio di N = 10 le uscite Q1 e Q3 saranno 1. Quindi, queste sono date come ingressi alla porta NAND. L'uscita della porta NAND viene applicata a tutti i flip flop riportandoli a zero.

Svantaggi del contatore di ondulazioni

Il tempo di propagazione del riporto è il tempo impiegato da un contatore per completare la sua risposta a un dato impulso di ingresso. Come nel contatore di ondulazioni, l'impulso di clock è asincrono, richiede più tempo per completare la risposta.

Applicazioni di Ripple Counter

Questi contatori sono usati frequentemente per la misurazione del tempo, la misurazione della frequenza, la misurazione della distanza, la misurazione della velocità, la generazione della forma d'onda, la divisione della frequenza, i computer digitali, il conteggio diretto ecc….

Quindi questo è tutto brevi informazioni sul contatore di ondulazioni, il funzionamento della costruzione di contatori binari, 3 bit e 4 bit utilizzando JK-Flip Flop insieme allo schema del circuito, diagramma temporale del contatore di ondulazioni e tabella della verità. Il motivo principale alla base della costruzione del contatore di ondulazioni con D-Flip Flop, gli svantaggi e le applicazioni del contatore di ondulazioni. ecco una domanda per te, che cos'è Contatore di ondulazioni a 8 bit ?