Tot i observar detingudament la línia de producció d’ampolles de vidre, que les màquines envasaven com a 10 ampolles per envàs, és una pregunta curiosa: com sap la màquina comptar el nombre d’ampolles? Què ensenya a comptar a les màquines? Cercar una resposta per resoldre aquesta curiositat conduirà a un invent molt interessant anomenat - ' Comptador Els comptadors són el circuit que compta els impulsos de rellotge aplicats. Normalment es dissenyen amb xancles. Segons la forma en què s'apliqui el rellotge, els comptadors que funcionen es classifiquen en Comptadors síncrons i asíncrons . En aquest article, vegem un comptador asíncron que es coneix notòriament com Comptador d’ondulacions .
Què és un comptador Ripple?
Abans de saltar a Ripple Counter, familiaritzem-nos amb els termes Comptadors síncrons i asíncrons . Els comptadors són circuits fets amb xancles. Comptador síncron, com el seu nom indica, ho té tot les xancletes treballant de forma sincronitzada amb el pols del rellotge, així com entre si. Aquí el pols del rellotge s’aplica a cada xanclet.
Mentre que al comptador asíncron el pols del rellotge s’aplica només al xanclet inicial el valor del qual es consideraria LSB. En lloc del pols de rellotge, la sortida del primer xanclet actua com un impuls de rellotge al següent xanclet, la sortida del qual s’utilitza com a rellotge al següent xanclet en línia, etc.
Per tant, al comptador asíncron després de la transició del xanclet anterior es produeix la transició del xanclet següent, no al mateix temps que es veu al comptador síncron. Aquí les xancletes estan connectades en disposició Master-Slave.
Comptador Ripple: El comptador Ripple és un comptador asíncron. Va rebre el seu nom perquè el pols del rellotge ronda el circuit. Un comptador de ondulacions n-MOD conté n nombre de xancles i el circuit pot comptar fins a 2n abans que es restableixi al valor inicial.
Aquests comptadors poden comptar de diferents maneres en funció dels seus circuits.
CONTADOR AMB: Compta els valors en ordre ascendent.
CONTADOR: Compta els valors en ordre descendent.
COMPTADOR AMB BAIX: Un comptador que pot comptar valors en la direcció cap endavant o cap enrere s’anomena comptador cap amunt o cap avall reversible.
DIVIDEIX per N COUNTER: En lloc d'un binari, de vegades podem requerir comptar fins a N, que és de la base 10. El comptador d'ondulacions que pot comptar fins al valor N, que no és una potència de 2, s'anomena Divisor per N comptador.
Diagrama del circuit de comptador d’ondulacions i diagrama de temps
El funcionament del comptador d'ondulacions es pot entendre millor amb l’ajut d’un exemple. Basant-se en el nombre de xancles usades, es poden dissenyar comptadors de ondulació de 2 bits, 3 bits, 4 bits ... Vegem el funcionament d'un 2 bits comptador d'ondulacions binàries per entendre el concepte.
A comptador binari pot comptar fins a valors de 2 bits, és a dir. Comptador 2-MOD pot comptar 22= 4 valors. Com que aquí el valor n és 2, fem servir 2 xancles. Tot i escollir el tipus de xancletes, cal recordar que els comptadors Ripple només es poden dissenyar utilitzant aquells xancles que tinguin una condició per canviar com en Xancletes JK i T. .
Comptador de Ripple binari amb Flip Flop JK
La disposició del circuit de a comptador d'ondulacions binàries és el que es mostra a la figura següent. Aquí dos Xancletes JK S’utilitzen J0K0 i J1K1. Les entrades JK de les xancletes es subministren amb senyal d’alta tensió que les manté en un estat 1. El símbol del pols de rellotge indica un pols de rellotge activat negatiu. A partir de la figura, es pot observar que la sortida Q0 del primer xanclet s’aplica com un impuls de rellotge al segon xanclet.
Comptador binari d’ondulacions que utilitza el xanclet JK
Aquí la sortida Q0 és el LSB i la sortida Q1 és el bit MSB. El funcionament del comptador es pot entendre fàcilment mitjançant la taula de veritat del xanclet JK.
| Jn | An | Qn + 1 |
| 0 1 0 1 | 0 0 1 1 | Qn 1 0 Qn |
Així, segons la taula Veritat, quan les dues entrades són 1, el següent estat serà el complement de l’estat anterior. Aquesta condició s’utilitza al xanclet ripple. Com que hem aplicat una alta tensió a totes les entrades JK de les xancletes, es troben a l'estat 1, de manera que han de commutar l'estat a l'extrem negatiu del pols del rellotge, és a dir. en la transició 1 a 0 del pols del rellotge. El diagrama de temps del comptador d’ondulacions binàries explica clarament l’operació.
Diagrama de temps del comptador de les ondulacions binàries
A partir del diagrama de temps, podem observar que Q0 canvia d'estat només durant la vora negativa del rellotge aplicat. Inicialment, el xanclet es troba a l’estat 0. El xanclet es manté a l’estat fins que el rellotge aplicat passa d’1 a 0. Com que els valors de JK són 1, el xanclet s’hauria de commutar. Per tant, canvia d’estat de 0 a 1. El procés continua per a tots els impulsos del rellotge.
Nombre de polsos d'entrada | Q1 | Q0 |
| 0 1 2 3 4 | - 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 |
Arribant al segon xanclet, aquí la forma d'ona generada pel xanclet 1 es dóna com a pols de rellotge. Per tant, com podem veure al diagrama de temps quan Q0 passa a la transició d'1 a 0 l'estat de Q1 canvia. Aquí no tingueu en compte el pols del rellotge anterior, només seguiu la forma d'ona de Q0. Tingueu en compte que els valors de sortida de Q0 es consideren LSB i Q1 es consideren MSB. A partir del diagrama de temps, podem observar que el comptador compta els valors 00,01,10,11 i, a continuació, es reinicia i comença de nou a partir de 00,01, ... fins que s'apliquen polsos de rellotge al xanclet J0K0.
Comptador Ripple de 3 bits amb xanclet JK: taula de veritat / diagrama de temps
Al comptador d'ondulacions de 3 bits, s'utilitzen tres xancles al circuit. Com que aquí el valor 'n' és tres, el comptador pot comptar fins a 23= 8 valors, és a dir. 000.001.010.011.100.101.110.111. El diagrama de circuits i el diagrama de temps es donen a continuació.
Comptador binari d’ondulacions que utilitza el xanclet JK
Diagrama de temporització del comptador Ripple de 3 bits
Aquí la forma d'ona de sortida de Q1 es dóna com a impuls de rellotge al xanclet J2K2. Per tant, quan Q1 passa d’1 a 0 transicions, l’estat de Q2 canvia. La sortida de Q2 és el MSB.
Nombre de polsos | Q2 | Q1 | Q0 |
0 1 2 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 |
Comptador Ripple de 4 bits que utilitza el xanclet JK: diagrama de circuits i diagrama de temps
En el comptador d'ondulacions de 4 bits, el valor n és 4, de manera que s'utilitzen 4 xancles JK i el comptador pot comptar fins a 16 impulsos. A sota del fitxer diagrama de circuits i diagrama de temps es donen juntament amb la taula de veritat.
Comptador Ripple de 4 bits mitjançant Flip Flop JK
Diagrama de temporització del comptador Ripple de 4 bits
Comptador Ripple de 4 bits mitjançant D Flip Flop
A l’hora de seleccionar un xanclet per comptador Ripple, dissenyar un punt important a tenir en compte és que el xanclet ha de contenir una condició per canviar d’estats. Aquesta condició només la compleixen les xancletes T i JK.
Des de la taula de veritat de D xanclet , es pot veure clarament que no conté la condició de commutació. Per tant, quan un xanclet utilitzat com a comptador Ripple D té un valor inicial de 1. Quan el pols del rellotge experimenta la transició d'1 a 0, el xanclet hauria de canviar l'estat. Però segons la taula de veritat quan el valor D és 1, es manté en 1 fins que el valor D es canvia a 0. Per tant, la forma d'ona del xanclet D0 sempre es mantindrà 1, cosa que no és útil per comptar. Per tant, el xanclet D no es considera per a la construcció de comptadors Ripple.
Divideix per N comptador
El comptador Ripple compta valors fins a 2n. Per tant, no és possible comptar valors que no siguin potències de 2 els circuits que hem vist fins ara. Però mitjançant la modificació, podem fer un comptador ondulat per comptar el valor que no es pot expressar com una potència de 2. Es diu aquest comptador Divideix per N comptador .
Comptador de dècades
El nombre de xancles n que s’utilitzaran en aquest disseny s’escull de manera que 2n> N on N és el recompte del comptador. Juntament amb les xancletes, s'afegeix una porta de retroalimentació de manera que al recompte N totes les xancles es restableixin a zero. Aquest circuit de retroalimentació és simplement un Porta NAND les entrades de les quals són les sortides Q d’aquelles xancles amb sortida Q = 1 al recompte N.
Vegem el circuit d’un comptador per al qual el valor de N és 10. Aquest comptador també es coneix com Comptador de dècades ja que compta fins a 10. Aquí el nombre de xancles hauria de ser 4 a causa de 24= 16> 10. I en un recompte de N = 10 les sortides Q1 i Q3 seran 1. Per tant, aquestes es donen com a entrades a la porta NAND. La sortida de la porta NAND s’aplica a totes les xancletes, restablint-les a zero.
Inconvenients de Ripple Counter
El temps de propagació del transport és el temps que pren un comptador per completar la seva resposta al pols d’entrada donat. Igual que al comptador d’ondulacions, el pols del rellotge és asíncron, requereix més temps per completar la resposta.
Aplicacions de Ripple Counter
Aquests comptadors s'utilitzen freqüentment per mesurar el temps, mesurar la freqüència, mesurar la distància, mesurar la velocitat, generar formes d'ona, dividir la freqüència, ordinadors digitals, comptar directament, etc.
Així es tracta d'això breu informació sobre el comptador d'ondulacions, el treball de la construcció de comptadors binaris, de 3 bits i de 4 bits mitjançant JK-Flip Flop juntament amb el diagrama de circuits, diagrama de temporització del comptador d’ondulacions , i taula de veritat. El principal motiu darrere de la construcció del comptador d’ondulacions amb D-Flip Flop, els desavantatges i les aplicacions del comptador d’ondulacions. aquí teniu una pregunta, què és Comptador Ripple de 8 bits ?
