- Was ist ein Zähler?
- Was ist asynchron?
- Asynchroner Zähler
- Asynchroner abgeschnittener Zähler und Dekadenzähler
- Zeitdiagramm des asynchronen Dekadenzählers und seiner Wahrheitstabelle
- Erstellen des asynchronen Zählers, Beispiels und der Benutzerfreundlichkeit
- Frequenzteiler
- Vor- und Nachteile des asynchronen Zählers
Was ist ein Zähler?
Ein Zähler ist ein Gerät, das ein bestimmtes Ereignis anhand der Häufigkeit des Auftretens eines bestimmten Ereignisses zählen kann. In einem digitalen Logiksystem oder in Computern kann dieser Zähler abhängig von einem Taktsignal zählen und speichern, wie oft ein bestimmtes Ereignis oder ein bestimmter Prozess aufgetreten ist. Der gebräuchlichste Zählertyp ist eine sequentielle digitale Logikschaltung mit einem einzelnen Takteingang und mehreren Ausgängen. Die Ausgänge repräsentieren binäre oder binär codierte Dezimalzahlen. Jeder Takt erhöht oder erhöht die Zahl.
Was ist asynchron?
Asynchron steht für das Fehlen einer Synchronisation. Etwas, das nicht existiert oder gleichzeitig auftritt. Im Computer- oder Telekommunikationsstrom steht Asynchronous für die Steuerung des Betriebszeitpunkts durch Senden eines Impulses nur, wenn der vorherige Vorgang abgeschlossen ist, anstatt ihn in regelmäßigen Intervallen zu senden.
Asynchroner Zähler
Jetzt haben wir verstanden, was Zähler ist und was die Bedeutung des Wortes Asynchron ist . Ein asynchroner Zähler kann unter Verwendung eines asynchronen Takteingangs zählen. Zähler können leicht mit Flip-Flops hergestellt werden. Da die Zählung vom Taktsignal abhängt, werden im Fall eines asynchronen Zählers sich ändernde Zustandsbits als Taktsignal für die nachfolgenden Flip-Flops bereitgestellt. Diese Flip-Flops sind seriell miteinander verbunden, und der Takt pulsiert durch den Zähler. Aufgrund des Welligkeitstaktimpulses wird er oft als Welligkeitszähler bezeichnet. Ein asynchroner Zähler kann 2 n - 1 mögliche Zählzustände zählen.
Asynchroner abgeschnittener Zähler und Dekadenzähler
Da es eine maximale Ausgangszahl für asynchrone Zähler wie MOD-16 mit einer Auflösung von 4 Bit gibt, gibt es auch Möglichkeiten, einen grundlegenden asynchronen Zähler in einer Konfiguration zu verwenden, bei der der Zählstatus unter ihrer maximalen Ausgangszahl liegt. Modulo- oder MOD-Zähler sind eine dieser Arten von Zählern. Die Konfiguration wurde so vorgenommen, dass sich der Zähler bei einem vorkonfigurierten Wert auf Null zurücksetzt und abgeschnittene Sequenzen aufweist.
Wenn also ein Zähler mit einer bestimmten Anzahl von Auflösungen (n-Bit-Auflösung) bis zu zählt, wird er als Vollsequenzzähler aufgerufen, und wenn er weniger als die maximale Anzahl zählt, wird er als abgeschnittener Zähler aufgerufen.
Um die asynchronen Eingänge im Flipflop zu nutzen, kann der Asynchronous Truncated Counter mit kombinatorischer Logik verwendet werden.
Der asynchrone Modulo 16-Zähler kann unter Verwendung zusätzlicher Logikgatter modifiziert werden und so verwendet werden, dass der Ausgang einen Zählerausgang (geteilt durch 10) ergibt, der beim Zählen von Standarddezimalzahlen oder in arithmetischen Schaltungen nützlich ist. Diese Art von Zählern wird als Dekadenzähler bezeichnet.
Dekadenzähler müssen auf Null zurückgesetzt werden, wenn der Ausgang einen Dezimalwert von 10 erreicht.
Wenn wir 0-9 (10 Schritte) zählen, ist die Binärzahl -
| Anzahl zählen | Binäre Zahl | Dezimalwert |
| 0 | 0000 | 0 |
| 1 | 0001 | 1 |
| 2 | 0010 | 2 |
| 3 | 0011 | 3 |
| 4 | 0100 | 4 |
| 5 | 0101 | 5 |
| 6 | 0110 | 6 |
| 7 | 0111 | 7 |
| 8 | 1000 | 8 |
| 9 | 1001 | 9 |
Wenn der Ausgang 1001 erreicht (BCD = 9), muss der Zähler zurückgesetzt werden. Um den Zähler zurückzusetzen, müssen wir diesen Zustand an den Rücksetzeingang zurückmelden. Der Zähler, der 0000 (BCD = 0) bis 1001 (BCD = 9) zählt, wird als BCD- oder binärcodierter Dezimalzähler bezeichnet.
Zeitdiagramm des asynchronen Dekadenzählers und seiner Wahrheitstabelle
In der obigen Abbildung wird ein asynchroner Basiszähler als Dekadenzählerkonfiguration unter Verwendung von 4 JK-Flip-Flops und einem NAND-Gatter 74LS10D verwendet. Der asynchrone Zähler zählt bei jedem Taktimpuls von 0000 (BCD = 0) bis 1001 (BCD = 9) nach oben. Jeder JK-Flip-Flop-Ausgang liefert eine Binärziffer, und der Binärausgang wird als Takteingang in das nächste nachfolgende Flip-Flop eingespeist. In der endgültigen Ausgabe 1001, die 9 dezimal ist, befinden sich die Ausgabe D, die das höchstwertige Bit ist, und die Ausgabe A, die das am wenigsten signifikante Bit ist, beide in Logik 1. Diese beiden Ausgänge sind über den Eingang des 74LS10D verbunden. Wenn der nächste Takt empfangen wird, setzt der Ausgang des 74LS10D den Status von Logic High oder 1 auf Logic Low oder 0 zurück.
In einer solchen Situation, in der der 74LS10D den Ausgang ändert, werden die 74LS73 JK-Flipflops zurückgesetzt, wenn der Ausgang des NAND-Gatters über den 74LS73 CLEAR-Eingang angeschlossen wird. Wenn die Flip-Flops zurückgesetzt wurden, wurde der Ausgang von D nach A alle zu 0000 und der Ausgang des NAND-Gatters zurück zu Logik 1. Bei einer solchen Konfiguration wurde die im Bild gezeigte obere Schaltung zu Modulo-10 oder einem Dekadenzähler.
Die Wahrheitstabelle des Dekadenzählers wird in der nächsten Tabelle gezeigt.
| Takt | Dezimalwert | Ausgabe - D. | Ausgabe - C. | Ausgabe - B. | Ausgabe - A. |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 3 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 7 | 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 8 | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 10 | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 11 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Das folgende Bild zeigt das Zeitdiagramm und den Status der 4 Ausgänge des Taktsignals. Der Rücksetzimpuls ist auch im Diagramm dargestellt.
Erstellen des asynchronen Zählers, Beispiels und der Benutzerfreundlichkeit
Wir können den Zählzyklus für den asynchronen Zähler mithilfe der Methode ändern, die zum Abschneiden der Zählerausgabe verwendet wird. Für andere Zählzyklen können wir die Eingangsverbindung über das NAND-Gatter ändern oder eine andere Konfiguration der Logikgatter hinzufügen.
Wie wir zuvor besprochen haben, beträgt der maximale Modul, der mit n Anzahlen von Flip-Flops implementiert werden kann, 2 n. Wenn wir dafür einen abgeschnittenen asynchronen Zähler entwerfen möchten, sollten wir die niedrigste Potenz von zwei herausfinden, die entweder größer oder gleich unserem gewünschten Modul ist.
Wenn wir zum Beispiel 0 bis 56 oder mod - 57 zählen und von 0 wiederholen möchten, ist die höchste erforderliche Anzahl von Flip-Flops n = 6, was einen maximalen Modul von 64 ergibt. Wenn wir weniger Anzahl von Flip-Flops wählen, ist die Der Modul reicht nicht aus, um die Zahlen von 0 bis 56 zu zählen. Wenn wir n = 5 wählen, ist der maximale MOD = 32, was für die Zählung nicht ausreicht.
Wir können zwei oder mehr 4-Bit-Ripple-Zähler kaskadieren und jede Person als " geteilt durch 16" - oder " geteilt durch 8" -Formationen konfigurieren, um einen MOD-128 oder mehr spezifizierten Zähler zu erhalten.
Im 74LS-Segment könnte der 7493-IC so konfiguriert werden. Wenn wir beispielsweise 7493 als " geteilt durch 16 " -Zähler konfigurieren und weitere 7493-Chipsätze als " geteilt durch 8 " -Zähler kaskadieren, erhalten wir eine " dividiert durch 128" -Frequenz Teiler.
Andere ICs wie 74LS90 bieten einen programmierbaren Welligkeitszähler oder Teiler, der als Division durch 2, Division durch 3 oder Division durch 5 oder andere Kombinationen konfiguriert werden kann.
Andererseits ist 74LS390 eine weitere flexible Wahl, die für große Teilungen durch eine Zahl von 2 bis 50.100 und auch für andere Kombinationen verwendet werden kann.
Frequenzteiler
Eine der besten Anwendungen des asynchronen Zählers besteht darin, ihn als Frequenzteiler zu verwenden. Wir können die hohe Taktfrequenz auf einen brauchbaren, stabilen Wert reduzieren, der viel niedriger ist als der tatsächliche Hochfrequenztakt. Dies ist sehr nützlich bei digitaler Elektronik, zeitbezogenen Anwendungen, Digitaluhren und Interruptquellengeneratoren.
Angenommen, wir verwenden den klassischen NE555-Timer-IC, einen monostabilen / astabilen Multivibrator mit 260 Kilohertz und einer Stabilität von +/- 2%. Wir können leicht einen 18-Bit-Welligkeitszähler „ Divided by 2“ hinzufügen und einen stabilen Ausgang von 1 Hz erhalten, der zum Erzeugen einer Verzögerung von 1 Sekunde oder eines Impulses von 1 Sekunde verwendet werden kann, was für Digitaluhren nützlich ist.
Dies ist eine einfache Schaltung, um aus einer instabilen Quelle eine stabile Frequenz oder ein stabiles Timing zu erzeugen, indem die Frequenz unter Verwendung eines Welligkeitszählers geteilt wird. Präzisere Quarzoszillatoren können andere präzise Hochfrequenzen als die Signalgeneratoren erzeugen.
Vor- und Nachteile des asynchronen Zählers
Asynchrone Zähler können einfach mit Flip-Flops vom Typ D aufgebaut werden. Sie können unter Verwendung einer Zählerschaltung " Teilen durch n " implementiert werden, die bei Anwendungen mit größerem Zählbereich viel mehr Flexibilität bietet, und der abgeschnittene Zähler kann eine beliebige Anzahl von Modulzahlen erzeugen.
Trotz dieser Funktionen bietet der asynchrone Zähler einige Einschränkungen und Nachteile.
Bei Verwendung des asynchronen Zählers ist ein zusätzliches Neusynchronisieren der Ausgangs-Flipflops erforderlich, um die Flipflops neu zu synchronisieren. Für die Anzahl der abgeschnittenen Sequenzen ist eine zusätzliche Rückkopplungslogik erforderlich, wenn sie nicht gleich ist.
Beim Zählen einer großen Anzahl von Bits wurde aufgrund des Kettensystems die Ausbreitungsverzögerung durch aufeinanderfolgende Stufen zu groß, was sehr schwer zu beseitigen ist. In einer solchen Situation sind Synchronzähler schneller und zuverlässiger. Es gibt auch Zählfehler im asynchronen Zähler, wenn hohe Taktfrequenzen an ihn angelegt werden.