Thiết kế mạch đếm đồng bộ

Ở phần trước ta sẽ biết rằng số đông mạch đếm không đồng bộ lúc có tương đối nhiều tầng FF vẫn tích luỹ nhiều trì hoãn truyền của từng tầng tạo nên nó to hơn cả chu kì đếm xung khiến toàn mạch rất có thể hoạt động không đúng súc tích duy nhất là khi vận động làm việc tần số cao. Như sống mạch đếm tứ bit phân tách 2 vẫn nói sinh sống trước : khi số đếm tăng tự 1110 lên 1111 chỉ việc hóng ngõ ra của FF 0 thay đổi nên chỉ mất 1tD. khi số đếm tăng trường đoản cú 1011 lên 1100 yên cầu tía FF gửi mạch liên tục đề xuất đang đề nghị mất 3tD. Trường hợp nữa Khi số đếm tự động hóa reset về 0000 thì cả 4 FF gần như đưa tâm trạng cho nên vì vậy trì hoãn truyền vẫn là 4tD. Có thể khắc phục hồ hết giới hạn này bởi Việc áp dụng cỗ đếm nhất quán hay còn gọi là cỗ đếm tuy vậy song chính vì toàn bộ các tầng phần đông được kích vị và một xung nhịp Ck đầu vào. khi kia những FF chuyển mạch và một dịp khiến cho thời gian trì hoãn của mạch đếm bằng trì hoãn truyền của một FF bất kỳ số tầng. Để bảo đảm an toàn vận động đúng, một trong những cổng xúc tích và ngắn gọn được phân phối nhằm khống chế ngõ vào J, K (T). Trước hết là mạch đếm phân tách 16.

Bạn đang xem: Thiết kế mạch đếm đồng bộ

 

2.1 Đếm lên phân chia 16


Nối dây ra làm sao ...?

*

Hình 3.3.16 Mạch đếm lên đồng nhất mod 16

 

Bảng tâm trạng cùng dạng sóng đếm lên của mạch đếm đồng điệu hoàn toàn giống như sống mạch đếm không đồng bộ do đó ta sẽ phụ thuộc bọn chúng để khẳng định xem mạch chuyển động ra làm sao.

Cũng bắt buộc để ý là tại chỗ này ta thi công mạch đếm lên mod 16 với 4 FF JK có xung Ck ảnh hưởng cạnh xuống. Ta cũng rất có thể làm mạch tương bốn, cùng với xung chồng tác động ảnh hưởng cạnh lên hay sử dụng FF T vắt mang lại FF JK.

*

Để mạch đếm đúng, sinh hoạt từng xung kích ck tác động ảnh hưởng cạnh xuống, chỉ gồm FF làm sao dự loài kiến đã lật tâm lý new phải để T = 1(J, K được nối phổ biến với nhau cùng được xem như là ngõ tầm thường T). Nhìn vào bảng trạng thái hoạt động vui chơi của cỗ đếm lên ta đã thấy được cần phải kết nối như vậy nào

- Ngõ ra Q0 sẽ thay đổi tâm lý theo cạnh xuống của xung kích ck vì thế ngõ T0 được để trống (nút cao).

- Ngõ ra Q1 đổi tâm trạng Khi có xung kích xuống Q0 cho nên vì thế Q0 được chuyển trực tiếp vào ngõ T1

- Ngõ ra Q.2 đổi tâm lý Khi đếm cho số 4, 8, 12, 0, bây giờ thì Q0 với Q.1 các xuống thấp; vậy ngõ vào T2 đang là And của hai ngõ vào này

- Ngõ ra Q.3 đảo tâm lý Lúc số đếm là 8 và 0 kho đó Q0, Q1, quận 2 phần nhiều tác dụng cạnh xuống, vậy ngõ vào T3 đã là And của 2 ngõ vào này

Vậy mỗi FF đều có nguồn vào T được nối làm thế nào cho chúng tại mức cao chỉ khi nào đầu ra của những FF trước nó ở tầm mức cao.

T0 = 1

T1 = Q0

T2 = quận 1.Q2

T3 = Q0.quận 1.Q2

với từ phía trên mạch được liên kết với nhì cổng And được thêm vào

*

Hình 3.3.17 Mạch đếm lên đồng bộ hack 16

 

Trì hoãn truyền của mạch đếm đang bởi trì hoãn truyền sang một FF cùng cùng với trì hoãn truyền qua những cổng và. Với mạch đếm đang khảo sát làm việc trên số tầng là n = 4, số cổng & đề xuất cần sử dụng thêm là n – 2 = 2 tuy vậy thời gian cũng chỉ trì hoãn trên một cổng and thôi yêu cầu trì hoãn truyền tổng số là :

tD = tD(FF) + tD(and)

Do trì hoãn truyền của cổng & thì nhỏ tuổi rộng nhiều so với trì hoãn truyền của FF cần thời hạn này nhỏ rộng so với thời gian khớp ứng của mạch đếm ko đồng nhất. Vấn đề này còn hữu dụng hơn lúc trong mạch có nhiều tầng FF với mạch bắt buộc chuyển động ngơi nghỉ tần số cao. Đây là điểm nhấn của chính nó đối với mạch đếm không nhất quán mà lại rõ ràng nó vẫn đề xuất có cấu tạo phức tạp hơn

 

Ví dụ :

Hãy xem tần số chuyển động lớn nhất của mạch trên (fmax) Lúc tD(FF) = 50ns, tD(and) = 20ns và đối chiếu nó với fmax của mạch đếm ko đồng nhất thuộc số bit

Ta có trì hoãn truyền tổng cộng của mạch là tD = 50 + đôi mươi = 70(ns). Chu kì xung nhịp ông xã đầu vào Tông chồng nên to hơn 70 ns này vì đó

fmax = 1/70ns = 14,3MHz

Bây tiếng với cỗ đếm gian lận 16 không đồng bộ

fmax = ¼.50ns = 5MHz

vì thế cụ thể bộ đếm song tuy vậy vận động được nghỉ ngơi tần số cao hơn hẳn

Bây giờ đưa sử đề xuất làm cho mạch mod 32 trường đoản cú mod 16, thì ta đang nên mắc thêm một tầng FF lắp thêm 5. Trì hoãn truyền của đếm tuy nhiên song đã vẫn là 70ns suy ra fmax = 14,3MHz. Còn cùng với bộ đếm không đồng nhất thì vì chưng tất cả thêm một tầng yêu cầu fmax = 1 tháng 5.50ns = 4MHz, tần số này bị bớt hẳn đi.

2.2 Đếm đồng hóa lên xuống

 

Tại hình 3.3.17 sinh sống trên là mạch đếm đồng bộ lên, ta có thể kiến tạo mạch đếm đồng bộ xuống giống như giải pháp sẽ làm cho với mạch đếm không đồng nhất Có nghĩa là dùng các áp ra output hòn đảo của FF để tinh chỉnh những nguồn vào T của tầng kế tiếp. Vậy nên với mạch đếm xuống thủ thuật 16 thì cổng đầu ra Q sẽ tiến hành nối tới T1, T2, T3 cùng cỗ đếm vẫn đếm xuống từ bỏ 15, 14, 13,… rồi về 0 để reset trở lại 15.

Bây giờ đồng hồ thêm 1 ngõ tinh chỉnh và điều khiển chế độ đếm hệt như mặt mạch đếm tăng lên giảm xuống ko nhất quán ta vẫn gồm mạch đếm tăng lên và giảm xuống nhất quán. K = 1(up) đếm lên, K = 0(down) đếm xuống. Mạch được xây đắp nhỏng hình sau (lưu ý xung chồng ảnh hưởng cạnh lên)

*

Hình 3.3.18 Mạch đếm đồng điệu lên xuất xắc xuống

2.3 Đếm nhất quán không theo hệ nhị phân

Để kiến tạo mạch đếm hack m bất kể từ mạch đếm gian lận 2n (m n) ta rất có thể dùng ngõ clear để xoá mạch Lúc đếm mang đến số m, biện pháp khác là chú ý vào giản đồ vật xung để thí điểm câu hỏi nối các đầu vào J, K. Tại phía trên ta vẫn xét mang lại mạch đếm thủ thuật 10 hay dùng

Ngoài xung ông xã được đưa vào toàn bộ 4 tầng FF thì rất cần phải giải quyết và xử lý các ngõ J, K

Để ý là khi mạch đếm mang lại số 10 thì Q0 = 0 và quận 2 = 0 ko đổi tâm lý Lúc rephối về 0 yêu cầu FF 0 cùng FF 2 được kích bình thường nhỏng đã nói.

Xem thêm: Sự Khác Nhau Giữa Đại Thừa Và Tiểu Thừa, Phân Biệt Phật Giáo Tiểu Thừa Và Đại Thừa

Còn cùng với FF 1, Q1 thay đổi tinh thần Lúc Q0 sinh sống cao bên cạnh đó Q.1 cần được giữ luôn luôn nút tốt làm việc số đếm vật dụng 10, khi này có thể tận dụng tối đa đang làm việc cao cho đến lúc reset, vậy J1 = K1 = Q0.

Sau với FF 3 Q.3 sẽ được rephối về 0 Lúc cả 3 Q0Q1Q.2 mọi về 0. Vậy J3 = K3 = Q0Q1Q2

Kiểm tra lại thấy rằng mạch đúng là hoạt động đếm chia 10. quý khách hàng hoàn toàn có thể coi phần xây đắp mạch đếm đồng điệu nghỉ ngơi sau nhằm hiểu rõ phương pháp nối mạch, còn đây là cấu tạo mạch tế bào tả:

*

Hình 3.3.19 Mạch đếm mod 10 đồng bộ

2.4 Đếm đặt trước số đếm

 

phần lớn cỗ đếm tuy vậy tuy vậy làm việc dạng IC tích hợp có phong cách thiết kế nhằm có khả năng nạp trước số bắt buộc đếm núm vì chưng 0 nhỏng ta thường bắt gặp. Số đặt trước là bất kể giữa những số hoàn toàn có thể ra của mạch cùng mạch rất có thể đếm lên xuất xắc đếm xuống một cách đồng nhất hay không đồng nhất từ số này.Việc này hệt như là nạp tuy nhiên song ở ghi dịch vậy, bằng phương pháp tận dụng ngõ Cl cùng Pr (ngõ không đồng nhất tự do với ck). Cấu trúc mạch với 3 tầng FF được minh hoạ nhỏng hình cùng hoạt động nạp được triển khai như sau:

*

hình 3.3.đôi mươi Mạch đếm đặt trước 3 bit

 

Giả sử mạch đang đếm giỏi dựng chân lại tại 1 số ít đếm nào đó

Đưa sẵn số đếm có trạng thái phải nạp vào ngõ A B C

Đặt một xung mức rẻ vào đầu LD (parallel load), xung này đang có thể chấp nhận được tâm lý ngắn gọn xúc tích ABC qua cổng N& để chuyển vào 3 tầng FF qua 3 ngõ Pr tốt Cl (tuỳ nằm trong bit mức tốt tuyệt cao). Kết quả là Q0 = A, quận 1 = B, Q.2 = C

khi LD lên rất cao quay trở lại, từ bây giờ nếu như gồm xung nhịp Ck thì mạch đã liên tục đếm từ bỏ số vừa nạp (trước kia ck với các ngõ T không có tác dụng).

2.5 Một số IC đếm đồng bộ

 

Nhóm 74LS160/161/162/163

Cả 4 IC đều phải có cùng dạng hình chân cùng các ngõ vào ra giống như nhau; tất cả xung ông xã nảy ngơi nghỉ cạnh xuống vày vào cấu trúc bao gồm thêm mạch đệm sau ngõ đồng bộ; có tác dụng hấp thụ tuy nhiên song; preset đồng bộ; rất có thể nối ck nhiều IC để sở hữu số mod to hơn các vì chưng bao gồm

- LS160, LS16một là IC đếm chia 10 còn LS161 với LS163 là đếm phân chia 16

- LS160 với LS161 có chân xoá Cl ko đồng điệu còn LS161, LS163 có chân xoá Cl đồng bộ

Nhóm 74190, 74191

74LS190 là mạch đếm phân tách 10 còn 74LS191 là mạch đếm chia 16. Chúng có kiểu chân ra tương đồng và tính năng cũng giống như nhau

- Chân EnG (enable gate) là ngõ vào cho phép ảnh hưởng sinh hoạt thấp; chân U/D là ngõ chất nhận được đếm lên tuyệt xuống (thấp)

- Chân RC (ripple clock) xung rợn đang xuống rẻ khi đếm hết số; được sử dụng mang đến Việc nối tầng và khẳng định tần số của xung max/min khi nối tới chân LD (load) của tầng sau.

Cách nối tầng nlỗi sau : chân RC của tầng trước nối cho tới chân ông chồng của tầng sau, kho đó Tuy mỗi mạch là đếm nhất quán tuy nhiên toàn mạch là đếm bất đồng bộ. Cách khác là chân RC của tầng trước nối cho tới chân EnG của tầng sau, xung chồng sử dụng đồng hóa tới những tầng.

Nhóm 74LS192, LS193

LS192 là mạch đếm chia 10 còn LS193 là mạch đếm phân chia 16

Cả 2 loại hồ hết kết cấu chân tương đồng với phần đông có tác dụng đếm lên tốt xuống

Khi đếm lên xung ck được chuyển vào chân CKU còn khi đếm xuống xung ông chồng được gửi vào chân CKD

Lúc đếm lên hết số chân Carry xuống phải chăng, Lúc đếm xuống không còn số chân Borrow xuồng thấp. 2 chân này cần sử dụng lúc nên nối tầng những IC

Đặc biệt mạch hoàn toàn có thể đặt trước số đếm ban đầu sống các chân ABCD với chân LD xuống tốt để được cho phép hấp thụ số ban đầu.

Nhóm 74HC/HCT4518 cùng 74HC/HCT4520

Đây là 2 IC đếm đồng hóa chúng ta CMOS sử dụng FF D về chuyển động cũng tương tự như những IC đề cập bên trên nhưng bởi vì cấu tạo cơ phiên bản tự các cổng xúc tích và ngắn gọn CMOS yêu cầu tần số hoạt động thấp hơn đối với đa số IC cùng nhiều loại bù lại tiêu tán hiệu suất phải chăng.

4518 là IC đếm phân chia 10 còn 45đôi mươi là IC đếm phân tách 16

Cấu trúc chân cùng tính năng của bọn chúng nhỏng nhau

Chân thừa nhận xung ông chồng cùng chân cho phép E rất có thể đổi khác tác dụng cho nhau vì thế mạch hoàn toàn có thể ảnh hưởng tác động cạnh xuống hay cạnh lên

Mạch cũng cho phép nối tầng các IC lúc nối quận 3 của tầng trước cho tới ngõ E của tầng sau.