Цифровые схемы — Счетчики

В предыдущих двух главах мы обсуждали различные регистры сдвига и счетчики с использованием D-триггеров . Теперь давайте обсудим различные счетчики, используя T-триггеры. Мы знаем, что T триггер переключает выход либо для каждого положительного фронта тактового сигнала, либо для отрицательного фронта тактового сигнала.

Бинарный счетчик «N» состоит из «N» T триггеров. Если счетчик считает от 0 до 2 ^? — 1, то он называется двоичным повышающим счетчиком . Точно так же, если счетчик ведет ^{обратный} отсчет от 2 ^? — 1 до 0, то он называется двоичным ^{обратным} счетчиком .

Существует два типа счетчиков, основанных на триггерах, которые подключены синхронно или нет.

• Асинхронные счетчики
• Синхронные счетчики

Асинхронные Счетчики

Если триггеры не получают тот же тактовый сигнал, то этот счетчик называется асинхронным счетчиком . Выходной сигнал системных часов применяется в качестве тактового сигнала только для первого триггера. Оставшиеся триггеры получают тактовый сигнал с выхода предыдущего триггера. Следовательно, выходы всех триггеров не изменяются (влияют) одновременно.

Теперь давайте обсудим следующие два счетчика один за другим.

• Асинхронный двоичный счетчик
• Асинхронный двоичный счетчик

Асинхронный двоичный счетчик

N-битный асинхронный двоичный счетчик состоит из «N» T триггеров. Он отсчитывает от 0 до 2 ^? — 1. Блок-схема 3-битного асинхронного двоичного счетчика с ^{повышением частоты} показана на следующем рисунке.

3-битный асинхронный двоичный счетчик содержит три триггера, и Т-вход всех триггеров подключен к «1». Все эти триггеры запускаются по отрицательному фронту, но выходы изменяются асинхронно. Тактовый сигнал напрямую подается на первый Т-триггер. Таким образом, выход первого T триггера переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала.

Выход первого триггера T применяется в качестве тактового сигнала для второго триггера T. Таким образом, вывод второго T-триггера переключается для каждого отрицательного фронта вывода первого T-триггера. Аналогично, выход третьего T-триггера переключается для каждого отрицательного фронта выхода второго T-триггера, поскольку выход второго T-триггера действует как тактовый сигнал для третьего T-триггера.

Предположим, что начальный статус T триггеров с крайнего правого на самый левый равен $Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000$. Здесь $Q_ {2}$ & $Q_ {0}$ — это MSB и LSB соответственно. Мы можем понять работу 3-битного асинхронного двоичного счетчика из следующей таблицы.

Здесь $Q_ {0}$ переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала. $Q_ {1}$ переключается для каждого $Q_ {0}$, который идет от 1 до 0, в противном случае остается в предыдущем состоянии. Аналогично, $Q_ {2}$ переключается для каждого $Q_ {1}$, который изменяется от 1 до 0, в противном случае остается в предыдущем состоянии.

Начальное состояние T-триггеров в отсутствие тактового сигнала: $Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000$. Это значение увеличивается на единицу для каждого отрицательного фронта тактового сигнала и достигает максимального значения на 7- ^ом отрицательном фронте тактового сигнала. Этот шаблон повторяется, когда применяются дополнительные отрицательные фронты тактового сигнала.

Асинхронный двоичный счетчик

N-битный асинхронный двоичный обратный счетчик состоит из ‘N’ T триггеров. Он отсчитывает от 2 ^? до 1 до 0. Блок-схема 3-битного асинхронного двоичного счетчика с ^{понижением частоты} показана на следующем рисунке.

Блок-схема 3-битного асинхронного двоичного счетчика с понижением аналогична блок-схеме 3-битного асинхронного двоичного счетчика с повышением частоты. Но единственное отличие состоит в том, что вместо подключения обычных выходов одноступенчатого триггера в качестве тактового сигнала для триггера следующей ступени, подключите дополненные выходы одноступенчатого триггера в качестве тактового сигнала для триггера следующей ступени. Дополняемый вывод идет от 1 до 0 так же, как нормальный вывод идет от 0 до 1.

Предположим, что начальный статус T триггеров с крайнего правого на самый левый равен $Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000$. Здесь $Q_ {2}$ & $Q_ {0}$ — это MSB и LSB соответственно. Мы можем понять работу 3-битного асинхронного двоичного счетчика с понижением из следующей таблицы.

Здесь $Q_ {0}$ переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала. $Q_ {1}$ переключается для каждого $Q_ {0}$, который идет от 0 до 1, в противном случае остается в предыдущем состоянии. Аналогично, $Q_ {2}$ переключается для каждого $Q_ {1}$, который идет от 0 до 1, в противном случае остается в предыдущем состоянии.

Начальное состояние T-триггеров в отсутствие тактового сигнала: $Q_ {2} Q_ {1} Q_ {0} = 000$. Это уменьшается на единицу для каждого отрицательного фронта тактового сигнала и достигает того же значения на 8- ^ом отрицательном фронте тактового сигнала. Этот шаблон повторяется, когда применяются дополнительные отрицательные фронты тактового сигнала.

Синхронные Счетчики

Если все триггеры получают один и тот же тактовый сигнал, то этот счетчик называется синхронным счетчиком . Следовательно, выходы всех триггеров изменяются (влияют) одновременно.

Теперь давайте обсудим следующие два счетчика один за другим.

• Синхронный двоичный счетчик
• Синхронный двоичный счетчик

Синхронный двоичный счетчик

N-битный синхронный двоичный счетчик состоит из «N» T триггеров. Он отсчитывает от 0 до 2 ^? — 1. Блок-схема 3-разрядного синхронного двоичного счетчика с ^{повышением частоты} показана на следующем рисунке.

3-разрядный синхронный двоичный счетчик содержит три Т-триггера и один 2-входной логический элемент И. Все эти триггеры запускаются по отрицательному фронту, и выходы триггеров изменяются (влияют) синхронно. Т-входы первого, второго и третьего триггеров равны 1, $Q_ {0}$ и $Q_ {1} Q_ {0}$ соответственно.

Выход первого T-триггера переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала. Выход второго триггера T переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала, если $Q_ {0}$ равно 1. Выход третьего триггера T переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала, если оба $Q_ {0}$ & $Q_ {1}$ равны 1.

Синхронный двоичный счетчик

N-битный синхронный двоичный счетчик состоит из «N» T триггеров. Он отсчитывает от 2 ^? до 1 до 0. Блок-схема 3-битного двоичного счетчика с синхронным понижением ^{частоты} показана на следующем рисунке.

3-битный двоичный счетчик с синхронным понижением содержит три T-триггера и один 2-входной вентиль AND. Все эти триггеры запускаются по отрицательному фронту, и выходы триггеров изменяются (влияют) синхронно. Т-входы первого, второго и третьего триггеров равны 1, ${Q_ {0}} '$ &’ ${Q_ {1}} '$${Q_ {0}}'$ соответственно.

Выход первого T-триггера переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала. Выход второго триггера T переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала, если ${Q_ {0}} '$ равен 1. Выход третьего триггера T переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала, если оба ${Q_ {1}} '$ & ${Q_ {0}}'$ равны 1.