Lyhyt aaltoilulaskuri piiri- ja ajokaavioilla

Lyhyt aaltoilulaskuri piiri- ja ajokaavioilla

Tarkkailemalla huolellisesti lasipullojen tuotantolinjaa, joita koneet pakkasivat 10 pulloa pakkausta kohti, kysyy utelias mieli - Kuinka kone tietää laskea pullojen lukumäärän? Mikä opettaa koneita laskemaan? Vastauksen etsiminen tämän uteliaisuuden ratkaisemiseksi johtaa erittäin mielenkiintoiseen keksintöön nimeltä “ Laskurit Laskurit ovat piiri, joka laskee sovelletut kellopulssit. Nämä suunnitellaan yleensä varvastossuilla. Kellon käyttötavan perusteella niiden toiminnot laskurit luokitellaan Synkroniset ja asynkroniset laskurit . Tarkastellaan tässä artikkelissa asynkronista laskuria, joka tunnetaan nimellä Ripple-laskuri .



Mikä on ripple counter?

Ennen kuin hyppäämme Ripple Counteriin, tutustutaan termeihin Synkroniset ja asynkroniset laskurit . Laskurit ovat piikit, jotka on valmistettu kiikarilla. Synkroninen laskuri, kuten nimestä voi päätellä, on kaikki varvastossut työskentelee synkronoidusti kellopulssin sekä toistensa kanssa. Tässä kellopulssi kohdistetaan jokaiseen kiikaan.


Asynkronisessa laskurissa pulssia käytetään vain alkuperäiseen kiikaan, jonka arvoa pidettäisiin LSB: nä. Kellopulssin sijasta ensimmäisen kiikun lähtö toimii kellopulssina seuraavalle kiikalle, jonka lähtöä käytetään kellona seuraavaan rivin kiikuun ja niin edelleen.





Niinpä asynkronisessa laskurissa tapahtuu edellisen kiikun siirtymisen jälkeen seuraavan kiikun siirtyminen, ei samaan aikaan kuin nähdään synkronisessa laskurissa. Tässä varvastossut on kytketty Master-Slave-järjestelyyn.

Ripple-laskuri: Ripple-laskuri on asynkroninen laskuri. Se sai nimensä, koska kellopulssi aaltoilee piirin läpi. N-MOD-aaltoilulaskuri sisältää n lukumäärän kiikoja ja piiri voi laskea jopa 2n arvot ennen kuin se palautuu alkuperäiseen arvoonsa.



Nämä laskurit voivat laskea eri tavoin niiden piirien perusteella.


YLÖS LASKURI: Laskee arvot nousevassa järjestyksessä.
ALAS LASKURI: Laskee arvot laskevassa järjestyksessä.
YLÖS ALAS LASKURI: Laskuria, joka voi laskea arvot joko eteen- tai taaksepäin, kutsutaan ylös-alas-laskuriksi tai käännettäväksi laskuriksi.
OSA N LASKIJA: Binaarisen sijasta saatamme joskus vaatia laskea arvoon N, joka on perusta 10. Ripple-laskuria, joka voi laskea arvoon N, joka ei ole 2: n teho, kutsutaan Jaa N: llä -laskurilla.

Ripple Counter -piirikaavio ja ajoituskaavio

aaltoilulaskurin toiminta voidaan parhaiten ymmärtää esimerkin avulla. Käytettyjen kiikun lukumäärän perusteella voidaan suunnitella 2-bittisiä, 3-bittisiä, 4-bittisiä ... ripple-laskureita. Katsotaanpa 2-bittisen toimintaa binaarinen aaltoilulaskuri ymmärtää käsite.

TO binaarilaskuri voi laskea jopa 2-bittisiä arvoja. 2-MOD-laskuri voi laskea 2kaksi= 4 arvoa. Koska tässä n arvo on 2, käytämme kahta varvastossua. Kun valitset kiikun tyypin, on muistettava, että Ripple-laskurit voidaan suunnitella vain käyttämällä niitä kiikaria, joilla on vaihtamisen edellytys kuten JK- ja T-varvastossut .

Binaarinen aaltoilulaskuri JK Flip Flopilla

A: n piirijärjestely binaarinen aaltoilulaskuri on kuten alla olevassa kuvassa. Tässä kaksi JK varvastossut Käytetään J0K0 ja J1K1. Kiikun JK-tuloihin toimitetaan suurjännitesignaali, joka pitää ne tilassa 1. Kellopulssin symboli ilmaisee negatiivisen laukaistun kellopulssin. Kuvasta voidaan havaita, että ensimmäisen kiikun lähtö Q0 kohdistetaan kellopulssina toiseen kiikaan.

Binaarinen aaltoilulaskuri JK Flip Flopilla

Binaarinen aaltoilulaskuri JK Flip Flopilla

Tässä lähtö Q0 on LSB ja lähtö Q1 on MSB-bitti. Laskurin toiminta voidaan helposti ymmärtää käyttämällä JK-kiikun totuustaulukkoa.

Jn TOn

Qn + 1

0

1

0

1

0

0

1

1

Qn

1

0

Qn

Joten Totuus-taulukon mukaan, kun molemmat tulot ovat 1, seuraava tila on edellisen tilan komplementti. Tätä ehtoa käytetään ripple flip flopissa. Koska olemme käyttäneet suurjännitettä kaikkiin kiikun JK-tuloihin, ne ovat tilassa 1, joten niiden on vaihdettava tila kellopulssin negatiivisessa menopäässä. kellopulssin siirtymässä 1 - 0. Binaarisen aaltoilulaskurin ajoituskaavio selittää toiminnon selvästi.

Binaarisen aaltoilulaskurin ajoituskaavio

Binaarisen aaltoilulaskurin ajoituskaavio

Ajoituskaaviosta voidaan havaita, että Q0 muuttaa tilaa vain käytetyn kellon negatiivisen reunan aikana. Alun perin kiikku on tilassa 0. Kiikku pysyy tilassa, kunnes käytetty kello siirtyy arvosta 1 arvoon 0. Koska JK-arvot ovat 1, kiikun tulisi vaihdella. Joten se muuttaa tilan 0: sta 1. Prosessi jatkuu kaikkien kellon pulssien ajan.

Tulopulssien lukumäärä

Q1 Q0
0

1

kaksi

3

4

-

0

0

1

1

-

0

1

0

1

Toiselle kiikalle tultaessa tässä kiikun 1 tuottama aaltomuoto annetaan kellopulssina. Joten, kuten näemme ajoituskaaviosta, kun Q0 siirtyy 1: stä 0: een, Q1: n tila muuttuu. Älä ota tässä huomioon edellä olevaa kellopulssia, noudata vain Q0: n aaltomuotoa. Huomaa, että Q0: ​​n lähtöarvot katsotaan LSB: ksi ja Q1: n MSB: ksi. Ajoituskaaviosta voidaan havaita, että laskuri laskee arvot 00,01,10,11 ja nollautuu sitten itsestään ja alkaa uudelleen arvosta 00,01, ... kunnes kellopulssit kohdistetaan J0K0-kiikaan.

3-bittinen Ripple-laskuri JK-kiikalla - totuuden taulukko / ajoituskaavio

3-bittisessä aaltoilulaskurissa piirissä käytetään kolmea kiipeilijää. Koska tässä n-arvo on kolme, laskuri voi laskea jopa 23= 8 arvoa, ts. 000,001,010,011,100,101,110,111. Piirikaavio ja ajoituskaavio on annettu alla.

Binaarinen aaltoilulaskuri JK Flip Flopilla

Binaarinen aaltoilulaskuri JK Flip Flopilla

3-bittinen Ripple-laskurin ajoituskaavio

3-bittinen Ripple-laskurin ajoituskaavio

Tässä Q1: n lähtöaaltomuoto annetaan kellopulssina kiikkuun J2K2. Joten, kun Q1 siirtyy 1: stä 0: een siirtymään, Q2: n tila muuttuu. Q2: n lähtö on MSB.

Pulssien lukumäärä

Qkaksi Q1

Q0

0

1

kaksi

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

4-bittinen ripplilaskuri JK-kiikalla - piirikaavio ja ajoituskaavio

4-bittisessä aaltoilulaskimessa n arvo on 4, joten käytetään 4 JK-kiikuntaa ja laskuri voi laskea jopa 16 pulssia. Alapuolella kytkentäkaavio ja ajoituskaavio annetaan yhdessä totuustaulukon kanssa.

4-bittinen Ripple-laskuri JK Flip Flopilla

4-bittinen Ripple-laskuri JK Flip Flopilla

4-bittinen Ripple-laskurin ajoituskaavio

4-bittinen Ripple-laskurin ajoituskaavio

4-bittinen Ripple-laskuri D-kiikalla

Kun valitset kiikun Ripple-laskurille, on suunniteltava tärkeä huomioitava seikka, että kiikun tulisi sisältää ehto tilojen vaihtumiselle. Vain T- ja JK-varvastossut täyttävät tämän ehdon.

Totuustaulukosta D kiikku , voidaan selvästi nähdä, että se ei sisällä vaihtotilaa. Joten, kun sitä käytetään Ripple-laskurina, D-kiikalla on alkuarvo 1. Kun kellopulssi käy läpi siirtymisen 1: stä 0: een, kiikun tulisi muuttaa tilaa. Mutta totuustaulukon mukaan, kun D-arvo on 1, se pysyy arvossa 1, kunnes D-arvo muutetaan 0. Joten D0-kiikun aaltomuoto pysyy aina 1, mikä ei ole hyödyllistä laskettaessa. Joten D-kiikaria ei oteta huomioon Ripple-laskureiden rakentamisessa.

Jaa N laskurilla

Ripple-laskuri laskee arvot enintään 2n. Joten sellaisten arvojen laskeminen, jotka eivät ole 2: n voimia, ei ole mahdollista piirit jonka olemme nähneet tähän asti. Mutta muokkaamalla voimme tehdä aaltoilulaskurin laskemaan arvon, jota ei voida ilmaista 2: n voimana. Tällaista laskuria kutsutaan Jaa N laskurilla .

Vuosikymmenen laskuri

Vuosikymmenen laskuri

Tässä suunnittelussa käytettävien varvassandaalien lukumäärä n valitaan siten, että 2n> N missä N on laskurin määrä. Varvassandaalien ohella lisätään takaisinkytkentäportti niin, että laskennassa N kaikki varvastossut nollataan. Tämä takaisinkytkentäpiiri on yksinkertaisesti a NAND-portti joiden tulot ovat niiden kiikun ulostulot Q, joiden lähtö Q = 1 laskennassa N.

Katsotaanpa laskurin piiri, jonka N-arvo on 10. Tämä laskuri tunnetaan myös nimellä Vuosikymmenen laskuri koska se laskee jopa 10. Tässä varvassandaalien lukumäärän tulisi olla 4 kahden takia4= 16> 10. Ja lukumäärällä N = 10 lähdöt Q1 ja Q3 ovat 1. Joten nämä annetaan NAND-portin tuloina. NAND-portin ulostulo kohdistetaan kaikkiin kiikkuihin ja palautetaan siten nollaan.

Ripple-laskurin haitat

Kuljetuksen etenemisaika on aika, jonka laskuri vie loppuun vastauksensa annettuun tulopulssiin. Kuten aaltoilulaskimessa, kellopulssi on asynkroninen, se vaatii enemmän aikaa vastauksen suorittamiseen.

Ripple Counter -sovelluksen sovellukset

Näitä laskureita käytetään usein ajan, taajuuden mittaamiseen, etäisyyden mittaamiseen, nopeuden mittaamiseen, aaltomuotojen muodostamiseen, taajuusjakoihin, digitaalisiin tietokoneisiin, suoraan laskentaan jne.

Näin on kyse lyhyt tieto aaltoilulaskimesta, binaaristen, 3-bittisten ja 4-bittisten laskurirakenteiden käyttö käyttämällä JK-Flip Flopia ja kytkentäkaaviota, aaltoilulaskurin ajoituskaavio , ja totuus taulukko. Tärkein syy aaltoilulaskurin rakentamiseen D-Flip Flopilla, Ripple Counterin haitat ja sovellukset. tässä on kysymys sinulle, mikä on 8-bittinen Ripple-laskuri ?