數位電子-計數器

上一頁
下一頁

計數器是一種時序電路。用於計數脈衝的數位電路稱為計數器。計數器是觸發器應用最廣泛的領域之一。它是一組帶有時鐘訊號的觸發器。計數器有兩種型別。

  • 非同步或行波計數器
  • 同步計數器

非同步或行波計數器

2位行波向上計數器的邏輯圖如圖所示。使用了觸發(T)觸發器。但是我們也可以使用JK觸發器，J和K永久連線到邏輯1。外部時鐘應用於觸發器A的時鐘輸入，QA輸出應用於下一個觸發器的時鐘輸入，即FF-B。

邏輯圖

Logic Diagram of Asynchronous or ripple counters

操作

序號 條件 操作
1 最初讓兩個FF都處於復位狀態 QBQA = 00最初
2 第一個負時鐘沿後

一旦應用第一個負時鐘沿，FF-A將翻轉，QA將等於1。

QA連線到FF-B的時鐘輸入。由於QA已從0變為1，FF-B將其視為正時鐘沿。QB沒有變化，因為FF-B是負邊沿觸發的FF。

第一個時鐘脈衝後，QBQA = 01。
3 第二個負時鐘沿後

在第二個負時鐘沿到達時，FF-A再次翻轉，QA = 0。

QA的變化對FF-B起到了負時鐘沿的作用。因此它也將翻轉，並且QB將為1。

第二個時鐘脈衝後，QBQA = 10。
4 第三個負時鐘沿後

在第三個負時鐘沿到達時，FF-A再次翻轉，QA從0變為1。

由於這是一個正向變化，FF-B對此沒有響應並保持不活動。因此QB不改變，並繼續等於1。

第三個時鐘脈衝後，QBQA = 11。
5 第四個負時鐘沿後

在第四個負時鐘沿到達時，FF-A再次翻轉，QA從0變為1。

QA的這個負向變化對FF-B起到了時鐘脈衝的作用。因此它翻轉以將QB從1變為0。

第四個時鐘脈衝後，QBQA = 00。

真值表

Truth Table of Asynchronous or ripple counters

同步計數器

如果“時鐘”脈衝同時應用於計數器中的所有觸發器，則此類計數器稱為同步計數器。

2位同步向上計數器

FF-A的JA和KA輸入連線到邏輯1。因此FF-A將作為觸發觸發器工作。JB和KB輸入連線到QA。

邏輯圖

Logic Diagram of Synchronous counter

操作

序號 條件 操作
1 最初讓兩個FF都處於復位狀態 QBQA = 00最初。
2 第一個負時鐘沿後

一旦應用第一個負時鐘沿，FF-A將翻轉，QA將從0變為1。

但在應用負時鐘沿的瞬間，QA，JB = KB = 0。因此FF-B不會改變其狀態。所以QB將保持為0。

第一個時鐘脈衝後，QBQA = 01。
3 第二個負時鐘沿後

在第二個負時鐘沿到達時，FF-A再次翻轉，QA從1變為0。

但此時QA為1。所以JB = KB= 1，FF-B將翻轉。因此QB從0變為1。

第二個時鐘脈衝後，QBQA = 10。
4 第三個負時鐘沿後

在應用第三個下降時鐘沿時，FF-A將從0翻轉到1，但FF-B沒有狀態變化。

第三個時鐘脈衝後，QBQA = 11。
5 第四個負時鐘沿後

在應用下一個時鐘脈衝時，QA將從1變為0，QB也將從1變為0。

第四個時鐘脈衝後，QBQA = 00。

計數器的分類

根據計數進度的不同，同步或非同步計數器分類如下：

  • 向上計數器
  • 向下計數器
  • 向上/向下計數器

向上/向下計數器

向上計數器和向下計數器組合在一起得到向上/向下計數器。還提供了一個模式控制(M)輸入來選擇向上或向下模式。需要設計和使用組合電路在每對觸發器之間，以實現向上/向下操作。

向上/向下計數器的型別

向上/向下計數器有兩種型別：

  • 向上/向下行波計數器
  • 向上/向下同步計數器

向上/向下行波計數器

在向上/向下行波計數器中，所有FF都以觸發模式工作。因此可以使用T觸發器或JK觸發器。LSB觸發器直接接收時鐘。但是每個其他FF的時鐘是從前一個FF的(Q = Q bar)輸出獲得的。

  • 向上計數模式(M=0) - 如果要實現向上計數，則前一個FF的Q輸出連線到下一級的時鐘。對於此模式，模式選擇輸入M處於邏輯0 (M=0)。
  • 向下計數模式(M=1) - 如果M = 1，則前一個FF的Q bar輸出連線到下一個FF。這將使計數器在計數模式下工作。

示例

3位二進位制向上/向下行波計數器。

  • 3位 - 因此需要三個FF。
  • 向上/向下 - 所以模式控制輸入是必要的。

  • 對於一個波紋向上計數器，前一個觸發器的Q輸出連線到下一個觸發器的時鐘輸入。
  • 對於一個波紋向上計數器，前一個觸發器的Q輸出連線到下一個觸發器的時鐘輸入。
  • 對於一個波紋向下計數器，前一個觸發器的Q非輸出連線到下一個觸發器的時鐘輸入。
  • 讓前一個觸發器的Q和Q非輸出的選擇由模式控制輸入M控制，使得如果M=0，則向上計數。所以將Q連線到CLK。如果M=1，則向下計數。所以將Q非連線到CLK。

方框圖

Block Diagram of Up/Down counters

真值表

Truth Table of Up/Down counters

操作

序號 條件 操作
1 情況1 − M=0（向上計數模式）

如果M=0且M非=1，則圖中的與門1和3將被使能，而與門2和4將被停用。

因此，QA連線到觸發器B的時鐘輸入，QB連線到觸發器C的時鐘輸入。

這些連線與普通向上計數器的連線相同。因此，當M=0時，電路作為向上計數器工作。
2 情況2 − M=1（向下計數模式）

如果M=1，則圖中的與門2和4被使能，而與門1和3被停用。

因此，QA非連線到觸發器B的時鐘輸入，QB非連線到觸發器C的時鐘輸入。

這些連線將產生一個向下計數器。因此，當M=1時，電路作為向下計數器工作。

模計數器（MOD-N計數器）

2位波紋計數器稱為MOD-4計數器，3位波紋計數器稱為MOD-8計數器。因此，一般來說，n位波紋計數器稱為模N計數器。其中，模數=2n。

模的型別

  • 2位向上或向下（MOD-4）
  • 3位向上或向下（MOD-8）
  • 4位向上或向下（MOD-16）

計數器的應用

  • 頻率計數器
  • 數字時鐘
  • 時間測量
  • 數模轉換器
  • 分頻電路
  • 數字三角波發生器。
列印頁面
上一篇
下一篇
廣告

© . All rights reserved.