- 카운터는 무엇입니까?
- 동기식 카운터
- 동기식 업 카운터
- 동기식 다운 카운터
- 동기식 카운터 타이밍 다이어그램
- 4 비트 동기식 10 년 카운터
- 트리거 펄스 관련 정보
- 동기식 카운터의 장단점
- 동기식 카운터 사용
카운터는 무엇입니까?
카운터는 특정 이벤트가 발생한 횟수를 기준으로 특정 이벤트를 계산할 수있는 장치입니다. 디지털 로직 시스템 또는 컴퓨터에서이 카운터는 클럭 신호에 따라 특정 이벤트 또는 프로세스가 발생한 횟수를 계산하고 저장할 수 있습니다. 가장 일반적인 유형의 카운터는 단일 클록 입력과 다중 출력이있는 순차 디지털 논리 회로입니다. 출력은 이진 또는 이진 코드 십진수를 나타냅니다. 각 클럭 펄스는 숫자를 늘리거나 줄입니다.
동기식 카운터
Synchrounous는 일반적으로 시간을 기반으로 다른 사람들과 조정되는 것을 말합니다. 동기 신호는 동일한 클럭 속도로 발생하며 모든 클럭은 동일한 기준 클럭을 따릅니다.
비동기 카운터의 이전 튜토리얼에서 우리는 그 카운터의 출력이 다음 후속 카운터의 입력에 직접 연결되어 체인 시스템을 만드는 것을 보았습니다.이 체인 시스템 전파 지연으로 인해 카운팅 단계에서 나타나고 카운팅 지연이 발생합니다. 동기식 카운터 에서 모든 플립 플롭의 클록 입력은 동일한 소스를 사용하고 동시에 동일한 클록 신호를 생성합니다. 따라서 동일한 소스의 동일한 클럭 신호를 동시에 사용하는 카운터를 동기 카운터 라고 합니다.
동기식 업 카운터
위 이미지에는 동기식 업 카운터 인 기본 동기식 카운터 설계가 나와 있습니다. 4 비트 업 카운터는 동기식 (이진수 0000)로 0 카운트 증분 또는 (이진수 1111) (15)에 위쪽으로 계산하고 리셋을 얻어서 새로운 사이클 카운트를 시작하기 위해 시작한다. 작동 주파수는 동일한 범위의 비동기 카운터보다 훨씬 높습니다. 또한 모든 플립 플롭 또는 카운터 스테이지가 병렬 클록 소스에 있고 클록이 동시에 모든 카운터를 트리거하기 때문에 동기식 카운터에 전파 지연 이 없습니다.
외부 클럭은 병렬 방식으로 동시에 모든 JK 플립 플롭 에 직접 제공됩니다. 회로를 보면 이 4 비트 동기식 카운터의 최하위 비트 인 첫 번째 플립 플롭 FFA가 J 및 K 핀을 통해 로직 1 외부 입력에 연결됩니다. 이 연결로 인해 로직 1 신호의 HIGH 로직은 모든 클럭 펄스에서 첫 번째 플립 플롭의 상태를 변경합니다.
다음 단계 에서 두 번째 플립 플롭 FFB, J 및 K의 입력 핀은 첫 번째 플립 플롭의 출력에 연결됩니다. FFC 및 FFD의 경우 두 개의 개별 AND 게이트가 필요한 로직을 제공합니다. 이러한 AND 게이트는 이전 단계 플립 플롭의 입력 및 출력을 사용하여 로직을 생성합니다.
논리에서 모든 이전 플립 플롭 출력이 HIGH인지 여부에 따라 각 플립 플롭이 상태를 변경하는 상황을 만들어 비동기 카운터에서 사용되는 동일한 계수 시퀀스를 만들 수 있습니다. 그러나이 시나리오에서는 모든 플립 플롭이 동시에 클럭되기 때문에 파급 효과가 없습니다.
동기식 다운 카운터
AND 섹션을 약간 변경하고 JK 플립 플롭의 반전 된 출력을 사용하여 Synchronous Down Counter를 만들 수 있습니다. 4 비트 동기식 다운 카운터는 15 (바이너리로 1111)부터 카운트를 시작하고 0 또는 0000까지 감소 또는 카운트 다운 한 후 재설정을 통해 새로운 카운트 사이클을 시작합니다. 에서는 동기식 다운 카운터, AND Gate 입력이 변경됩니다. 첫 번째 플립 플롭 FFA 입력은 이전 동기식 업 카운터에서 사용한 것과 동일합니다. 첫 번째 플립 플롭의 출력을 다음 후속 플립 플롭에 직접 공급하는 대신 다음 플립 플롭 FFB에 J 및 K 입력을 제공하고 AND를 통해 입력 핀으로도 사용되는 반전 된 출력 핀을 사용합니다. 문. 이전 회로와 마찬가지로 두 개의 AND 게이트는 다음 두 개의 플립 플롭 FFC 및 FFD에 필요한 로직을 제공합니다.
동기식 카운터 타이밍 다이어그램
위의 이미지에는 플립 플롭을 통한 클럭 입력과 출력 타이밍 다이어그램이 나와 있습니다. 각 클럭 펄스에서 동기 카운터는 순차적으로 카운트합니다. 4 개의 출력 핀에 걸친 카운팅 출력은 4 비트 동기식 업 카운터의 경우 바이너리 0000 ~ 1111로 0 ~ 15까지 증분됩니다. 15 또는 1111 이후에 카운터는 0 또는 0000으로 재설정되고 새로운 계수 주기로 다시 한 번 계수됩니다.
반전 된 출력이 AND 게이트를 통해 연결된 동기식 다운 카운터의 경우 정확히 반대 카운트 단계가 발생합니다. 카운터는 15 또는 1111에서 0 또는 0000까지 카운트를 시작한 다음 다시 시작하여 새로운 카운트 사이클을 시작하고 다시 15 또는 0000에서 시작합니다.
4 비트 동기식 10 년 카운터
비동기식 카운터와 마찬가지로 0을 계산할 수있는 10 년 카운터 또는 BCD 카운터는 계단식 플립 플롭으로 만들 수 있습니다. 비동기식 카운터와 마찬가지로 모듈로 또는 MOD 번호가있는 "n으로 나누기"기능도 있습니다. 동기식 카운터의 MOD 수를 늘려야합니다 (Up 또는 Down 구성에있을 수 있음).
다음은 4 비트 동기식 10 년 카운터 회로 입니다.
위의 회로는 0부터 9까지의 카운트 시퀀스를 생성하는 동기 바이너리 카운터를 사용하여 만들어졌습니다. 원하는 상태 시퀀스에 대해 추가 로직이 구현되고이 바이너리 카운터를 10 진 카운터 (10 진수, 10 진수)로 변환합니다. 출력이 카운트 9 또는 1001에 도달하면 카운터는 0000으로 재설정되고 다시 1001까지 카운트됩니다.
위의 회로에서 AND 게이트는 계수 시퀀스가 9 또는 1001에 도달하는 것을 감지하고 왼쪽에서 세 번째 플립 플롭의 상태를 변경합니다. FFC는 다음 클럭 펄스에서 상태를 변경합니다. 그런 다음 카운터는 000으로 재설정되고 1001에 도달 할 때까지 다시 계산을 시작합니다.
MOD-12는 AND 게이트의 위치를 변경하면 위의 회로에서 만들 수 있으며 0 (2 진수 0000)에서 11 (2 진수 1011)까지 12 개 상태를 계산 한 다음 0으로 재설정합니다.
트리거 펄스 관련 정보
사용 가능한 에지 트리거 플립 플롭에는 포지티브 에지 또는 네거티브 에지의 두 가지 유형이 있습니다.
포지티브 에지 또는 상승 에지 플립 플롭 은 클록 입력 상태가 로직 0에서 로직 1로, 즉 로직 로우에서 로직 하이로 변경 될 때 한 단계를 계산합니다.
반면에 네거티브 에지 또는 하강 에지 플립 플롭 은 클럭 입력이 로직 1에서 로직 0으로, 즉 로직 하이에서 로직 로우로 상태를 변경할 때 한 단계를 계산합니다.
리플 카운터는 하강 에지 또는 네거티브 에지 트리거 클록 플러스를 사용하여 상태를 변경합니다. 그 뒤에 이유가 있습니다. 한 카운터의 가장 중요한 비트가 다음 카운터의 클럭 입력을 구동 할 수 있으므로 카운터를 함께 캐스케이드 할 수있는 기회가 더 쉬워집니다.
동기식 카운터 제공은 카운터 연결 관련 애플리케이션을 위해 핀을 수행하고 수행합니다. 이로 인해 회로 내부에 전파 지연이 없습니다.
동기식 카운터의 장단점
이제 우리는 동기식 카운터와 비동기식 카운터와 동기식 카운터의 차이점에 대해 잘 알고 있습니다. 동기식 카운터는 비동기식 카운터에 도달하는 많은 제한을 제거합니다.
동기식 카운터 의 장점은 다음과 같습니다.
- 비동기 카운터보다 디자인하기가 더 쉽습니다.
- 동시에 작동합니다.
- 이와 관련된 전파 지연이 없습니다.
- 카운트 시퀀스는 논리 게이트를 사용하여 제어되며 오류 가능성이 낮습니다.
- 비동기 카운터보다 빠른 작업.
많은 장점이 있지만 동기식 카운터를 사용할 때의 한 가지 주요 단점 은 수행하는 데 많은 추가 논리가 필요하다는 것입니다.
동기식 카운터 사용
동기식 카운터가 사용되는 응용 프로그램은 거의 없습니다.
- 기계 동작 제어
- 모터 RPM 카운터
- 로터리 샤프트 엔코더
- 디지털 시계 또는 펄스 발생기.
- 디지털 시계 및 경보 시스템.