Bei sorgfältiger Beobachtung der Produktionslinie von Glasflaschen, die von Maschinen als 10 Flaschen pro Packung verpackt wurden, stellt sich ein neugieriger Verstand: Woher weiß die Maschine, wie viele Flaschen sie zählt? Was bringt den Maschinen das Zählen bei? Die Suche nach einer Antwort, um diese Neugier zu lösen, führt zu einer sehr interessanten Erfindung mit dem Namen - “ Zähler Zähler sind die Schaltung, die die angelegten Taktimpulse zählt. Diese werden normalerweise mit Flip-Flops entworfen. Basierend auf der Art und Weise, wie die Uhr für ihre funktionierenden Zähler angewendet wird, werden sie als klassifiziert Synchrone und asynchrone Zähler . Schauen wir uns in diesem Artikel einen asynchronen Zähler an, der bekanntermaßen als bekannt ist Welligkeitszähler .
Was ist ein Ripple Counter?
Bevor Sie zu Ripple Counter springen, sollten Sie sich mit den Begriffen vertraut machen Synchrone und asynchrone Zähler . Zähler sind Schaltungen, die unter Verwendung von Flip-Flops hergestellt werden. Synchronzähler, wie der Name schon sagt, haben alle die Flip-Flops synchron mit dem Takt und untereinander arbeiten. Hier wird an jedes Flip-Flop ein Taktimpuls angelegt.
Während im asynchronen Zählertakt nur ein Impuls an das anfängliche Flipflop angelegt wird, dessen Wert als LSB betrachtet würde. Anstelle des Taktimpulses wirkt der Ausgang des ersten Flipflops als Taktimpuls zum nächsten Flipflop, dessen Ausgang als Takt zum nächsten Inline-Flipflop usw. verwendet wird.
Somit findet im asynchronen Zähler nach dem Übergang des vorherigen Flip-Flops ein Übergang des nächsten Flip-Flops statt, nicht gleichzeitig mit dem im synchronen Zähler. Hier sind Flip-Flops in Master-Slave-Anordnung geschaltet.
Welligkeitszähler: Der Welligkeitszähler ist ein asynchroner Zähler. Es hat seinen Namen bekommen, weil der Takt durch die Schaltung läuft. Ein n-MOD-Welligkeitszähler enthält n Anzahl von Flip-Flops und die Schaltung kann bis zu 2 zählenn Werte, bevor es sich auf den Anfangswert zurücksetzt.
Diese Zähler können je nach Schaltung auf unterschiedliche Weise zählen.
UP COUNTER: Zählt die Werte in aufsteigender Reihenfolge.
DOWN COUNTER: Zählt die Werte in absteigender Reihenfolge.
UP-DOWN-ZÄHLER: Ein Zähler, der Werte entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zählen kann, wird als Auf-Ab-Zähler oder umkehrbarer Zähler bezeichnet.
DIVIDE by N COUNTER: Anstelle einer Binärdatei müssen wir manchmal bis zu N zählen, das von Basis 10 ist. Der Welligkeitszähler, der bis zu dem Wert N zählen kann, der keine Potenz von 2 ist, wird als Zähler durch N teilen bezeichnet.
Schaltplan und Zeitdiagramm des Welligkeitszählers
Das Arbeitsweise des Welligkeitszählers kann am besten anhand eines Beispiels verstanden werden. Basierend auf der Anzahl der verwendeten Flip-Flops können 2-Bit-, 3-Bit-, 4-Bit- ... Ripple-Zähler entworfen werden. Schauen wir uns die Funktionsweise eines 2-Bit an binärer Welligkeitszähler das Konzept verstehen.
ZU Binärzähler kann bis zu 2-Bit-Werte zählen .i.e. 2-MOD-Zähler kann 2 zählenzwei= 4 Werte. Da hier n Wert 2 ist, verwenden wir 2 Flip-Flops. Bei der Auswahl des Flip-Flop-Typs sollte beachtet werden, dass Ripple-Zähler nur unter Verwendung der Flip-Flops entworfen werden können, die eine Bedingung zum Umschalten wie in haben JK und T Flip Flops .
Binärer Welligkeitszähler mit JK Flip Flop
Die Schaltungsanordnung von a binärer Welligkeitszähler ist wie in der Abbildung unten gezeigt. Hier zwei JK Flip Flops J0K0 und J1K1 werden verwendet. JK-Eingänge von Flip-Flops werden mit einem Hochspannungssignal versorgt, das sie in einem Zustand 1 hält. Das Symbol für den Taktimpuls zeigt einen negativ ausgelösten Taktimpuls an. Aus der Figur ist ersichtlich, dass der Ausgang Q0 des ersten Flipflops als Taktimpuls an das zweite Flipflop angelegt wird.
Binärer Welligkeitszähler mit JK Flip Flop
Hier ist der Ausgang Q0 das LSB und der Ausgang Q1 das MSB-Bit. Die Funktionsweise des Zählers kann unter Verwendung der Wahrheitstabelle des JK-Flipflops leicht verstanden werden.
| J.n | ZUn | Q.n + 1 |
| 0 1 0 1 | 0 0 1 1 | Q.n 1 0 Q.n |
Wenn also gemäß der Wahrheitstabelle beide Eingänge 1 sind, ist der nächste Zustand das Komplement des vorherigen Zustands. Diese Bedingung wird beim Ripple-Flip-Flop verwendet. Da wir an alle JK-Eingänge von Flip-Flops eine Hochspannung angelegt haben, befinden sie sich im Zustand 1, so dass sie den Zustand am negativen Ende des Taktimpulses umschalten müssen. am Übergang 1 zu 0 des Taktes. Das Zeitdiagramm des binären Welligkeitszählers erklärt die Funktionsweise klar.
Zeitdiagramm des binären Welligkeitszählers
Aus dem Zeitdiagramm können wir beobachten, dass Q0 den Zustand nur während der negativen Flanke des angelegten Takts ändert. Zu Beginn befindet sich das Flip-Flop im Zustand 0. Das Flip-Flop bleibt im Zustand, bis der angelegte Takt von 1 auf 0 geht. Da die JK-Werte 1 sind, sollte das Flip-Flop umschalten. Es ändert also den Zustand von 0 auf 1. Der Prozess wird für alle Impulse der Uhr fortgesetzt.
Anzahl der Eingangsimpulse | Q.1 | Q.0 |
| 0 1 zwei 3 4 | - - 0 0 1 1 | - - 0 1 0 1 |
Beim zweiten Flip-Flop wird hier die vom Flip-Flop 1 erzeugte Wellenform als Taktimpuls angegeben. Wie wir im Zeitdiagramm sehen können, ändert sich der Zustand von Q1, wenn Q0 von 1 auf 0 übergeht. Berücksichtigen Sie hier nicht den obigen Takt, sondern folgen Sie nur der Wellenform von Q0. Es ist zu beachten, dass die Ausgangswerte von Q0 als LSB und Q1 als MSB betrachtet werden. Aus dem Zeitdiagramm können wir ersehen, dass der Zähler die Werte 00,01,10,11 zählt, sich dann selbst zurücksetzt und von 00,01,… erneut startet, bis Taktimpulse an das J0K0-Flipflop angelegt werden.
3-Bit-Ripple-Zähler mit JK-Flip-Flop - Wahrheitstabelle / Zeitdiagramm
In dem 3-Bit-Ripple-Zähler werden drei Flip-Flops in der Schaltung verwendet. Da hier der Wert 'n' drei ist, kann der Zähler bis zu 2 zählen3= 8 Werte .i.e. 000,001,010,011,100,101,110,111. Das Schaltbild und das Zeitdiagramm sind unten angegeben.
Binärer Welligkeitszähler mit JK Flip Flop
3-Bit-Ripple-Counter-Timing-Diagramm
Hier wird die Ausgangswellenform von Q1 als Taktimpuls an das Flipflop J2K2 gegeben. Wenn also Q1 von 1 auf 0 übergeht, wird der Zustand von Q2 geändert. Der Ausgang von Q2 ist das MSB.
Anzahl der Impulse | Q.zwei | Q.1 | Q.0 |
0 1 zwei 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-Bit-Ripple-Zähler mit JK-Flip-Flop - Schaltplan und Zeitdiagramm
Im 4-Bit-Welligkeitszähler ist der n-Wert 4, so dass 4 JK-Flipflops verwendet werden und der Zähler bis zu 16 Impulse zählen kann. Unter dem Schaltplan und Zeitdiagramm werden zusammen mit der Wahrheitstabelle gegeben.
4 Bit Ripple Counter mit JK Flip Flop
4-Bit-Ripple-Counter-Timing-Diagramm
4 Bit Ripple Counter mit D Flip Flop
Wenn es um die Auswahl eines Flip-Flops für den Ripple-Zähler geht, ist es wichtig zu berücksichtigen, dass das Flip-Flop eine Bedingung zum Umschalten von Zuständen enthält. Diese Bedingung wird nur von T- und JK-Flipflops erfüllt.
Aus der Wahrheitstabelle von D Flip Flop ist deutlich zu erkennen, dass es die Umschaltbedingung nicht enthält. Wenn also ein als Ripple Counter D verwendetes Flipflop den Anfangswert 1 hat, sollte der Flipflop den Zustand ändern, wenn der Taktimpuls den Übergang von 1 nach 0 durchläuft. Laut Wahrheitstabelle bleibt der D-Wert 1 jedoch auf 1, bis der D-Wert auf 0 geändert wird. Die Wellenform des D0-Flip-Flops bleibt also immer 1, was für das Zählen nicht nützlich ist. Daher wird das D-Flip-Flop für die Konstruktion von Ripple-Zählern nicht berücksichtigt.
Teilen Sie durch N Zähler
Der Welligkeitszähler zählt Werte bis zu 2n. Es ist also nicht möglich, Werte zu zählen, die keine Zweierpotenzen sind die Schaltung das haben wir bis jetzt gesehen. Durch Modifikation können wir jedoch einen Welligkeitszähler erstellen, um den Wert zu zählen, der nicht als Potenz von 2 ausgedrückt werden kann. Ein solcher Zähler wird aufgerufen Teilen Sie durch N Zähler .
Dekadenzähler
Die Anzahl der in diesem Entwurf zu verwendenden Flip-Flops n wird so gewählt, dass 2n> N wobei N die Zählung des Zählers ist. Zusammen mit Flip-Flops wird ein Rückkopplungsgatter hinzugefügt, so dass bei Zählung N alle Flip-Flops auf Null zurückgesetzt werden. Diese Rückkopplungsschaltung ist einfach eine NAND-Tor deren Eingänge sind die Ausgänge Q jener Flip-Flops, deren Ausgang Q = 1 bei der Zählung N ist.
Lassen Sie uns die Schaltung eines Zählers sehen, für den der N-Wert 10 ist. Dieser Zähler ist auch bekannt als Dekadenzähler hier zählt die Anzahl der Flip-Flops wegen 2 44= 16> 10. Und bei einer Zählung von N = 10 sind die Ausgänge Q1 und Q3 1. Diese werden also als Eingänge für das NAND-Gatter angegeben. Der Ausgang des NAND-Gatters wird an alle Flip-Flops angelegt, wodurch diese auf Null zurückgesetzt werden.
Nachteile des Ripple Counter
Die Übertragsausbreitungszeit ist die Zeit, die ein Zähler benötigt, um seine Antwort auf den gegebenen Eingangsimpuls zu vervollständigen. Wie beim Welligkeitszähler ist der Taktimpuls asynchron und benötigt mehr Zeit, um die Antwort abzuschließen.
Anwendungen des Ripple Counter
Diese Zähler werden häufig zur Zeitmessung, Frequenzmessung, Entfernungsmessung, Geschwindigkeitsmessung, Wellenformerzeugung, Frequenzteilung, Digitalcomputer, Direktzählung usw. verwendet.
Das ist also alles über kurze Informationen zum Welligkeitszähler, die Arbeit der Konstruktion von Binär-, 3-Bit- und 4-Bit-Zählern unter Verwendung von JK-Flip-Flop zusammen mit einem Schaltplan, Zeitdiagramm des Welligkeitszählers und Wahrheitstabelle. Der Hauptgrund für den Aufbau des Ripple Counters mit D-Flip Flop sind die Nachteile und Anwendungen des Ripple Counter. Hier ist eine Frage an Sie, was ist 8-Bit-Ripple-Zähler ?
