Che cos'è Johnson Counter: schema del circuito, tabella della verità e sue applicazioni

Nell'elettronica digitale, i contatori johnson vengono utilizzati per memorizzare, elaborare o contare il numero di eventi verificatisi all'interno di circuito . È uno dei circuiti logici sequenziali digitali che contano diversi impulsi. Questi sono progettati con un gruppo di flip-flop con un segnale di clock aggiuntivo. In ogni logica e calcolo digitale, questi vengono utilizzati per contare l'evento o l'impulso specifico che si verifica nel circuito e segue anche una certa sequenza o qualsiasi sequenza casuale basata sul progetto. Esistono diversi tipi, come sincrono contatori , Contatori asincroni / ondulazione, Contatore avanti / indietro, Contatore ad anello, Contatore Johnson, Contatore decennio, Contatore modulo, Contatore a cascata

Cos'è Johnson Counter?

Definizione: È anche noto come anello modificato contatore . È progettato con un gruppo di flip-flop, in cui l'uscita invertita dell'ultimo flip-flop è collegata all'ingresso del primo flip-flop. Generalmente, viene implementato utilizzando D flip-flop o JK flip-flop. È anche noto come contatore di feedback inverso o contatore ad anello intrecciato. Segue la sequenza dei modelli di bit. Rispetto al contatore ad anello, utilizza solo la metà del numero di flip-flop. Quindi, la MOD sarà 2n, se ci sono n flip-flop.

Schema elettrico

Il schema del circuito del contatore johnson è la disposizione a cascata di 'n' infradito . In tale progettazione, l'uscita del flip-flop che procede viene rimandata indietro come input al flip-flop successivo. Ad esempio, l'uscita invertita dell'ultimo flip-flop 'Q̅n' viene rimandata al primo flip-flop nella sequenza di bit della sequenza. Il contatore registra i cicli in un circuito chiuso, cioè circola all'interno del circuito.

controcircuito

Considera il contatore Johnson a 4 bit, contiene 4 flip-flop D, che è chiamato contatore Johnson a 4 bit. Ha pin preimpostati e chiari per inizializzare o avviare e ripristinare il conteggio.

Il pin di ripristino funge da interruttore di accensione / spegnimento. Quindi, i flip-flop possono essere abilitati facendo clic sull'interruttore Ripristina.

Il pin CLK viene utilizzato per osservare i cambiamenti nell'output dei flip-flop.

I contatori johnson standard a 2, 3 e 4 stadi vengono utilizzati per dividere la frequenza dei segnali di clock con l'aiuto di connessioni di feedback variabili. Ad esempio, un contatore Johnson a 3 stadi può essere utilizzato come generatore di onde quadre a sfasamento trifase e 120 gradi. Il contatore Johnson a 5 stadi viene utilizzato come contatore sincrono a decadi (CD4017) o circuito divisore. Il 2 stadi funge da oscillatore o generatore di quadratura che produce segnali di uscita individuali di 90 gradi ciascuno relativi al segnale di ingresso.

Tabella della verità

Considera la tabella della verità del contatore Johnson a 3 bit. L'uscita del flip-flop precedente è collegata come ingresso del flip-flop successivo. Il segnale di clock (CLK) viene utilizzato per conoscere i cambiamenti nell'uscita. Contiene 3 flip-flop, Q0, Q1, Q2 sono le uscite dei flip-flop. Il contatore conta lo stato dei cicli in un anello chiuso continuo.

L'ingresso D è appena prima del fronte di salita del clock (CLK), indicato come Q0.

Quando si verifica il fronte di salita CLK, l'uscita Q1 è il valore di Q0.

Quando non è presente alcun impulso di clock (0), l'uscita del contatore è 000.

Quando CLK = 1, l'uscita del contatore è 100.

Quando CLK = 2, l'uscita del contatore è 110.

Quando CLK = 3, l'uscita del contatore è 111.

Quando CLK = 4, l'uscita del contatore è 011.

Quando CLK = 5, l'uscita del contatore è 001.

Il MOD del contatore johnson a 3 bit è 6. Quindi ci sono 6 numeri univoci di stati. Il processo completo è nella sequenza di bit della sequenza.

Codice Johnson Counter Verilog

Se il numero di bit o flip-flop è 'n', il contatore johnson conta 2n eventi, stati o cicli.

Il codice HDL verilog del contatore Johnson a 3 bit è mostrato di seguito,

/////// Verilog Code Johnson

modulo johnson_counter (out, reset, clk)

input clk, reset

uscita [3: 0] fuori

reg [3: 0] q

sempre @ (posedge clk)

inizio

if (reset)

q = 4’d0

altro

inizio
q [3]<=q[2]

q [2]<=q[1]

q [1]<=q[0]

q [0]<=(~q[3])
fine

fine

assegnare out = q

endmodule

//////Fine////

Contatore Johnson a 4 bit

Il contatore johnson a 4 bit contiene 4 flip-flop D e conta 8 n. Di cicli. L'uscita invertita dell'ultimo flip-flop viene rimandata come input al primo flip-flop.

• Dalla figura, ABCD sono le uscite del flip-flop nel pattern a 4 bit.
• Il valore di ingresso di 'D' è l'uscita invertita dell'ultimo flip-flop.
• Il 'CLK' viene utilizzato per contare gli stati o cicli del contatore, che è a circuito chiuso.
• Il pin di ripristino viene utilizzato come interruttore di accensione / spegnimento.
• Poiché i dati ruotano attorno a un circuito chiuso continuo, è anche possibile utilizzare un contatore per rilevare vari modelli o valori all'interno dei dati.
• Ad esempio, quando è presente un impulso di clock, lo schema di uscita dei flip-flop sarebbe 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001
• Quando non è presente alcun impulso di clock, l'uscita sarà 0000.

Differenza tra contatore ad anello e contatore Johnson

La differenza tra il contatore ad anello e il contatore johnson è che l'uscita dell'inverter dell'ultimo flip-flop è ricollegata come ingresso al primo flip-flop.

Contatore ad anello, il numero di impulsi di clock in ingresso dati ai flip-flop è uguale al numero di stadi. Ciò significa che la MOD del contatore ad anello a n bit è 'n'.

Nel contatore di johnson, il numero di impulsi di clock in ingresso si divide per un fattore due volte uguale al numero di stadi. Ciò significa che la MOD del contatore johnson n-bit è '2n'.

Vantaggi / svantaggi di Johnson Counter

I vantaggi e gli svantaggi includono quanto segue.

Vantaggi

I vantaggi sono

• Il contatore johnson conta il numero di stadi due volte uguale al numero di impulsi di clock dati al infradito .
• Conta gli eventi in un circuito chiuso continuo all'interno del circuito.
• Può essere progettato utilizzando le infradito D e JK
• Può essere utilizzato come circuito di auto-decodifica.

Svantaggi

Gli svantaggi sono

• Non può essere utilizzato per contare il binario sequenza
• Non utilizza tutte le fasi pari al numero di fasi nel contatore.
• Ha bisogno solo della metà del numero di infradito su metà del numero di tempismo segnali
• Viene utilizzato in qualsiasi sequenza temporale.

Applicazioni

Il applicazioni del contatore johnson siamo

• I contatori Johnson sono usati come divisori di frequenza e riconoscitori di pattern.
• È usato come decennio sincrono contatore e circuito divisore
• Può essere utilizzato per creare complicate macchine a stati finiti nella progettazione della logica hardware.
• Il contatore johnson a 3 bit viene utilizzato come generatore di onde quadre trifase per produrre uno sfasamento di 120 gradi
• La frequenza del segnale di clock viene divisa variando il loro feedback.

Domande frequenti

1). Qual è la differenza tra il contatore ad anello e il contatore Johnson?

La MOD del contatore ad anello a n bit è 'n' mentre la MOD del contatore Johnson a n bit è '2n'.

2). Cos'è il flip flop D?

Il D-FLIP FLOP è anche chiamato flip-flop con clock o flip-flop delay, che traccia l'ingresso e rende le transizioni uguali all'ingresso D.

3). Cos'è un contatore asincrono?

Immette su un flip-flop e ha il controllo sulle uscite indipendentemente dagli impulsi di clock in ingresso applicati.

4). Qual è lo scopo di una tavola della verità?

La tabella di verità contiene diverse righe e colonne con variabili logiche e combinazioni per conoscere il funzionamento logico del circuito. Fornisce tutti i valori possibili nella funzione logica del circuito.

5). Qual è la forma completa del flip flop D?

La forma completa del d-flip flop è Data-flip flop, che memorizza il valore che si trova sulla linea dati.

Quindi questo riguarda il funzionamento, il circuito e la tabella di verità del contatore Johnson. Lo scopo del contatore Johnson è quello di contare o memorizzare il numero di eventi quando l'uscita invertita viene data come input al primo flip-flop e chiamata anche come modify. Ecco una domanda per te: 'Cos'è Johnson Counter a 8 bit?'.