Was ist Johnson Counter: Schaltplan, Wahrheitstabelle und ihre Anwendungen

In der digitalen Elektronik werden Johnson-Zähler verwendet, um die Anzahl der innerhalb der Elektronik aufgetretenen Ereignisse zu speichern, zu verarbeiten oder zu zählen Schaltkreis . Es ist eine der digitalen sequentiellen Logikschaltungen, die mehrere Impulse zählen. Diese sind mit einer Gruppe von Flip-Flops mit einem zusätzlichen Taktsignal ausgelegt. In jeder digitalen Logik und Berechnung werden diese verwendet, um das spezifische Ereignis oder den Impuls zu zählen, der in der Schaltung auftritt, und folgen auch einer bestimmten Sequenz oder einer beliebigen zufälligen Sequenz basierend auf dem Entwurf. Es gibt verschiedene Typen, z. B. Synchron Zähler , Asynchrone / Welligkeitszähler, Auf / Ab-Zähler, Ringzähler, Johnson-Zähler, Dekadenzähler, Modulzähler, kaskadierter Zähler

Was ist Johnson Counter?

Definition: Es ist auch als modifizierter Ring bekannt Zähler . Es ist mit einer Gruppe von Flip-Flops ausgelegt, wobei der invertierte Ausgang des letzten Flip-Flops mit dem Eingang des ersten Flip-Flops verbunden ist. Im Allgemeinen wird es unter Verwendung von D-Flipflops oder JK-Flipflops implementiert. Es ist auch als inverser Rückkopplungszähler oder Twisted-Ring-Zähler bekannt. Dies folgt der Folge von Bitmustern. Im Vergleich zum Ringzähler wird nur die Hälfte der Anzahl der Flip-Flops verwendet. Der MOD ist also 2n, wenn es n Flip-Flops gibt.

Schaltplan

Das Johnson Zähler Schaltplan ist die kaskadierte Anordnung von 'n' Flip-Flops . Bei einem solchen Entwurf wird der Ausgang des fortschreitenden Flipflops als Eingang zum nächsten Flipflop zurückgeführt. Beispielsweise wird der invertierte Ausgang des letzten Flipflops 'Q̅n' an das erste Flipflop im Sequenzbitmuster zurückgeführt. Der Zähler registriert Zyklen in einer geschlossenen Schleife, d. H. Zirkuliert innerhalb der Schaltung.

Gegenstromkreis

Betrachten Sie den 4-Bit-Johnson-Zähler, er enthält 4-D-Flip-Flops, die als 4-Bit-Johnson-Zähler bezeichnet werden. Es verfügt über voreingestellte und gelöschte Pins zum Initialisieren oder Starten und Zurücksetzen des Zählers.

Der Reset-Pin fungiert als Ein / Aus-Schalter. So können die Flip-Flops durch Klicken auf den Reset-Schalter aktiviert werden.

Der CLK-Pin wird verwendet, um die Änderungen im Ausgang der Flip-Flops zu beobachten.

Standardmäßige Johnson-Zähler mit 2,3 und 4 Stufen werden verwendet, um die Frequenz von Taktsignalen mit Hilfe unterschiedlicher Rückkopplungsverbindungen zu teilen. Beispielsweise kann ein 3-stufiger Johnson-Zähler als 3-Phasen- und 120-Grad-Phasenverschiebungs-Rechteckwellengenerator verwendet werden. Der 5-stufige Johnson-Zähler wird als synchroner Dekadenzähler (CD4017) oder Teilerschaltung verwendet. 2-stufig wirkt als Quadraturoszillator oder Generator, der einzelne Ausgangssignale von jeweils 90 Grad bezüglich des Eingangssignals erzeugt.

Wahrheitstabelle

Betrachten Sie die Wahrheitstabelle des 3-Bit-Johnson-Zählers. Der Ausgang des fortlaufenden Flipflops ist als Eingang des nächsten Flipflops verbunden. Das Taktsignal (CLK) wird verwendet, um die Änderungen im Ausgang zu kennen. Es enthält 3 Flip-Flops, Q0, Q1, Q2 sind die Ausgänge der Flip-Flops. Der Zähler zählt den Zustand der Zyklen in einer kontinuierlichen geschlossenen Schleife.

Der Eingang D liegt unmittelbar vor der ansteigenden Flanke des Takts (CLK), der als Q0 bezeichnet wird.

Wenn die CLK-Anstiegsflanke auftritt, ist der Ausgang Q1 der Wert von Q0.

Wenn kein Taktimpuls (0) vorhanden ist, ist der Ausgang des Zählers 000.

Wenn CLK = 1 ist, ist der Ausgang des Zählers 100.

Wenn CLK = 2 ist, ist der Ausgang des Zählers 110.

Wenn CLK = 3 ist, ist der Ausgang des Zählers 111.

Wenn CLK = 4 ist, ist der Ausgang des Zählers 011.

Wenn CLK = 5 ist, ist der Ausgang des Zählers 001.

Der MOD des 3-Bit-Johnson-Zählers ist 6. Daher gibt es 6 eindeutige Anzahlen von Zuständen. Der gesamte Prozess befindet sich im Sequenzbitmuster.

Johnson Counter Verilog Code

Wenn die Anzahl der Bits oder Flip-Flops 'n' ist, dann ereignet sich der Johnson-Zähler 2n Ereignisse oder Zustände oder Zyklen.

Der Verilog-HDL-Code des 3-Bit-Johnson-Zählers ist unten dargestellt.

/////// Verilog Code Johnson

Modul johnson_counter (out, reset, clk)

Eingang clk, zurücksetzen

Ausgang [3: 0] aus

reg [3: 0] q

immer @ (posedge clk)

Start

if (zurücksetzen)

q = 4’d0

sonst

Start
q [3]<=q[2]

q [2]<=q[1]

q [1]<=q[0]

q [0]<=(~q[3])
Ende

Ende

zuweisen = q

Endmodul

//////Ende////

4-Bit-Johnson-Zähler

Der 4-Bit-Johnson-Zähler enthält 4-D-Flip-Flops und zählt 8 Zyklen. Der invertierte Ausgang des letzten Flipflops wird als Eingang zum ersten Flipflop zurückgeführt.

• Aus der Figur ist ABCD die Ausgänge des Flipflops im 4-Bit-Muster.
• Der Eingangswert von 'D' ist der invertierte Ausgang des letzten Flip-Flops.
• Der „CLK“ wird verwendet, um die Zustände oder Zyklen des Zählers zu zählen, der sich im geschlossenen Regelkreis befindet.
• Der Reset-Pin wird als Ein / Aus-Schalter verwendet.
• Da sich die Daten um eine kontinuierliche geschlossene Schleife drehen, kann ein Zähler auch verwendet werden, um verschiedene Muster oder Werte innerhalb der Daten zu erfassen.
• Wenn beispielsweise ein Taktimpuls vorliegt, wäre das Ausgangsmuster der Flip-Flops 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001
• Wenn kein Takt vorhanden ist, ist der Ausgang 0000.

Unterschied zwischen Ringzähler und Johnson-Zähler

Der Unterschied zwischen dem Ringzähler und dem Johnson-Zähler besteht darin, dass der Wechselrichterausgang des letzten Flipflops als Eingang zum ersten Flipflop zurückgeschaltet wird.

In-Ring-Zähler sind die Anzahl der Eingangstaktimpulse, die den Flip-Flops gegeben werden, gleich der Anzahl der Stufen. Dies bedeutet, dass der MOD des n-Bit-Ringzählers 'n' ist.

In Johnsons Zähler teilen sich die Anzahl der Eingangstaktimpulse durch einen Faktor, der doppelt so groß ist wie die Anzahl der Stufen. Dies bedeutet, dass der MOD des n-Bit-Johnson-Zählers „2n“ ist.

Vor- und Nachteile von Johnson Counter

Die Vor- und Nachteile umfassen die folgenden.

Vorteile

Die Vorteile sind

• Der Johnson-Zähler zählt die Anzahl der Stufen zweimal gleich der Anzahl der Taktimpulse, die an die gegeben werden Flip-Flops .
• Es zählt die Ereignisse in einer kontinuierlichen geschlossenen Schleife innerhalb des Stromkreises.
• Es kann unter Verwendung von D- und JK-Flipflops entworfen werden
• Es kann als selbstdecodierende Schaltung verwendet werden.

Nachteile

Die Nachteile sind

• Es kann nicht zum Zählen der Binärdatei verwendet werden Reihenfolge
• Es werden nicht alle Stufen verwendet, die der Anzahl der Stufen im Zähler entsprechen.
• Es benötigt nur die Hälfte der Anzahl der Flip-Flops bei der Hälfte der Anzahl der Timings Signale
• Es wird in jeder Zeitfolge verwendet.

Anwendungen

Das Anwendungen von Johnson Counter sind

• Johnson-Zähler werden als Frequenzteiler und Mustererkenner verwendet.
• Es wird als synchrones Jahrzehnt verwendet Zähler und Teilerschaltung
• Es kann verwendet werden, um komplizierte Finite-State-Maschinen im Hardware-Logik-Design zu erstellen.
• Der 3-Bit-Johnson-Zähler wird als 3-Phasen-Rechteckwellengenerator verwendet, um eine Phasenverschiebung von 120 Grad zu erzeugen
• Die Frequenz des Taktsignals wird durch Variation ihrer Rückkopplung geteilt.

FAQs

1). Was ist der Unterschied zwischen dem Ringzähler und dem Johnson-Zähler?

Der MOD des n-Bit-Ringzählers ist 'n', während der MOD des n-Bit-Johnson-Zählers '2n' ist.

2). Was ist D Flip Flop?

Das D-FLIP-FLOP wird auch als getaktetes Flip-Flop oder Delay-Flip-Flop bezeichnet, das den Eingang verfolgt und die Übergänge gleich dem Eingang D macht.

3). Was ist ein asynchroner Zähler?

Es wird über ein Flip-Flop eingegeben und hat unabhängig von den angelegten Eingangstaktimpulsen die Kontrolle über die Ausgänge.

4). Was ist der Zweck einer Wahrheitstabelle?

Die Wahrheitstabelle enthält mehrere Zeilen und Spalten mit logischen Variablen und Kombinationen, um die logische Funktionsweise der Schaltung zu kennen. Es liefert alle möglichen Werte in der logischen Funktion der Schaltung.

5). Was ist die vollständige Form des D-Flip-Flops?

Die vollständige Form des D-Flip-Flops ist das Daten-Flip-Flop, in dem der Wert gespeichert wird, der sich auf der Datenleitung befindet.

Somit dreht sich alles um die Arbeits-, Schaltungs- und Wahrheitstabelle von Johnson Counter. Der Zweck des Johnson-Zählers besteht darin, die Anzahl von Ereignissen zu zählen oder zu speichern, wenn die invertierte Ausgabe als Eingabe für das erste Flip-Flop gegeben und auch als Modifizieren bezeichnet wird. Hier ist eine Frage an Sie: 'Was ist ein 8-Bit-Johnson-Zähler?'.