Synkroninen laskuri

Mikä on laskuri?

Laskuri on laite, joka voi laskea minkä tahansa tietyn tapahtuman sen perusteella, kuinka monta kertaa tietty tapahtuma on tapahtunut. Digitaalisessa logiikkajärjestelmässä tai tietokoneissa tämä laskuri voi laskea ja tallentaa kuinka monta kertaa jokin tietty tapahtuma tai prosessi on tapahtunut kellosignaalista riippuen. Yleisin laskurityyppi on peräkkäinen digitaalinen logiikkapiiri, jossa on yksi kellotulo ja useita lähtöjä. Lähdöt edustavat binaarisia tai binäärikoodattuja desimaalilukuja. Jokainen kellopulssi joko lisää numeroa tai vähentää sitä.

Synkroninen laskuri

Synkronous viittaa yleensä johonkin, joka on koordinoitu muiden kanssa ajan perusteella. Synkroniset signaalit tapahtuvat samalla kellotaajuudella ja kaikki kellot seuraavat samaa viitekelloa.

Aikaisemmassa asynkronisen laskurin opetusohjelmassa olemme nähneet, että kyseisen laskurin lähtö on kytketty suoraan seuraavan seuraavan laskurin tuloon ja ketjujärjestelmän tekemiseen, ja tämän ketjujärjestelmän takia etenemisviive näkyy laskentavaiheen aikana ja luo laskemisviiveitä. Synkronisessa laskurissa kaikkien kiikun kellotulo käyttää samaa lähdettä ja luo saman kellosignaalin samanaikaisesti. Joten laskuria, joka käyttää samaa kellosignaalia samasta lähteestä samanaikaisesti, kutsutaan synkroniseksi laskuriksi.

Synkroninen ylälaskuri

Yllä olevassa kuvassa näkyy synkronisen laskurin perusrakenne, joka on synkroninen ylöslaskuri. 4-bittinen synkroninen laskuri alkaa laskea 0 (0000 binäärimuodossa) ja lisäys tai laskea ylöspäin 15 (1111 binäärimuodossa) ja sitten aloittaa uuden laskennan aikana saamalla nollataan. Sen toimintataajuus on paljon suurempi kuin saman alueen asynkroninen laskuri. Synkronisessa laskurissa ei myöskään ole etenemisviivettä vain siksi, että kaikki kiikarit tai laskurivaihe ovat rinnakkain kellolähteen kanssa ja kello laukaisee kaikki laskurit samanaikaisesti.

Ulkoinen kello toimitetaan suoraan kaikille JK-varvastossuille samanaikaisesti rinnakkain. Jos näemme piirin, ensimmäinen kiikku, FFA, joka on vähiten merkitsevä bitti tässä 4-bittisessä synkronilaskurissa, on kytketty ulkoiseen Logic 1 -tuloon J- ja K-nastojen kautta. Tämän yhteyden takia HIGH- logiikka Logic 1 -signaalin yli muuttaa ensimmäisen kiikun tilan jokaisella kellopulssilla.

Seuraava vaihe, toinen kiikku FFB, J: n ja K: n tulotappi on kytketty ensimmäisen kiikun lähdön poikki. FFC: n ja FFD: n tapauksessa kaksi erillistä AND-porttia tarjoavat tarvittavan logiikan niiden yli. Nämä portit luovat logiikan käyttämällä edellisen vaiheen kiikun tuloa ja lähtöä.

Voimme luoda saman laskusekvenssin, jota käytetään asynkronisessa laskurissa tekemällä tilanne, jossa kukin varvastossut muuttavat tilaa riippuen siitä, ovatko kaikki edelliset varvastossut logiikassa KORKEAT vai eivät. Mutta tässä skenaariossa ei ole aaltoileva vaikutus vain siksi, että kaikki varvastossut kellotetaan samanaikaisesti.

Synkroninen alaslaskuri

Pienet muutokset AND-osassa ja käyttämällä JK-kiikun käänteislähtöä voimme luoda synkronisen alaslaskurin. 4-bittinen synkroninen laskurilaskuri alkaa laskea arvosta 15 (binäärisenä 1111) ja vähentää tai laskee alaspäin arvoon 0 tai 0000 ja sen jälkeen se aloittaa uuden laskusyklin nollaamalla. In synkroninen alas-laskuri, AND Gate -tuloa muutetaan. Ensimmäinen Flip-flop FFA -tulo on sama kuin käytimme edellisessä synkronisessa ylöslaskurissa. Sen sijaan, että syötämme ensimmäisen kiikun lähdön suoraan seuraavaan seuraavaan kiikaan, käytämme käänteistä ulostulotappia, jota käytetään antamaan J- ja K-tulot seuraavan kiikun FFB: n yli ja käytetään myös tulotapina AND: n poikki portti. Samoin kuin edellisessä piirissä, kaksi JA-porttia tarjoavat tarvittavan logiikan kahdelle seuraavalle kiikalle FFC ja FFD.

Synkroninen laskurin ajoituskaavio

Yllä olevassa kuvassa kellosyöttö kiikojen yli ja tulostuksen ajoituskaavio näytetään. Jokaisella kellopulssilla synkroninen laskuri laskee peräkkäin. Laskulähtö neljän ulostulon kautta on inkrementaalinen välillä 0-15, binaarissa 0000 - 1111 4-bittiselle synkroniselle ylöslaskurille. 15: n tai 1111: n jälkeen laskuri nollataan arvoon 0 tai 0000 ja lasketaan jälleen uudella laskentajaksolla.

Synkroniselle laskurille, jossa käänteinen lähtö on kytketty AND-portin poikki, tapahtuu täsmälleen päinvastainen laskentavaihe. Laskuri alkaa laskea 15: stä 1111: stä 0: een tai 0000: een ja käynnistyy sitten uudelleen aloittaakseen uuden laskentajakson ja aloittaakseen uudelleen 15: sta tai 0000: sta.

4-bittinen synkroninen vuosikymmenen laskuri

Sama kuin asynkroninen laskuri, vuosikymmenen laskuri tai BCD-laskuri, joka voi laskea 0, voidaan tehdä kaskadilla olevilla varvastossuilla. Samoin kuin asynkronisessa laskurissa, sillä on myös "jako n: llä" -ominaisuus modulo- tai MOD-numerolla. Meidän on lisättävä synkronisen laskurin MOD-määrää (voi olla ylös tai alas kokoonpanossa).

Tässä on 4-bittinen synkroninen vuosikymmenen laskuripiiri -

Yllä oleva piiri tehdään käyttämällä synkronista binäärilaskuria, joka tuottaa laskusekvenssin välillä 0 - 9. Lisälogiikoita toteutetaan halutulle tilasekvenssille ja tämän binäärilaskurin muuntamiseksi vuosikymmenen laskuriksi (perus 10 numeroa, desimaali). Kun lähtö saavuttaa määrän 9 tai 1001, laskuri palautuu arvoon 0000 ja laskee jälleen arvoon 1001.

Yllä olevassa piirissä AND-portit havaitsevat, että laskusekvenssi saavuttaa arvon 9 tai 1001, ja muuttaa kolmannen kiikun tilaa vasemmalta, FFC muuttaa tilaansa seuraavalla kellopulssilla. Laskuri palautuu sitten arvoon 000 ja alkaa jälleen laskea, kunnes 1001 on saavutettu.

MOD-12 voidaan tehdä yllä olevasta piiristä, jos muutamme AND-porttien asemaa ja se laskee 12 tilaa 0: sta (0000 binäärisessä) 11: een (1011 binäärisessä) ja palautetaan sitten arvoon 0.

Laukaisupulssiin liittyvät tiedot

Saatavana on kahden tyyppisiä reuna-laukaisuja: positiivinen reuna tai negatiivinen reuna.

Positiivisen reunan tai nousevan reunan kiikarit laskevat yhden askeleen, kun kellotulo vaihtaa tilansa logiikasta 0 logiikkaan 1, toisella termillä logiikka matalasta logiikkaan korkea.

Toisaalta negatiivisen reunan tai laskevan reunan kiikarit laskevat yhden askeleen, kun kellotulo vaihtaa tilansa logiikasta 1 logiikkaan 0, toisella termillä logiikka korkea logiikkaan matala.

Ripple-laskurit käyttävät tilan vaihtamiseen laskevaa reunaa tai negatiivisen reunan laukaisemia kelloprosesseja. Sen takana on syy. Se helpottaa laskurien kaskadointia, koska yhden laskurin merkittävin bitti voi ajaa seuraavan laskurin kellotuloa.

Synkroninen laskuritarjous suorittaa ja kuljettaa tappi laskuriin liittyvään sovellukseen. Tästä johtuen piirin sisällä ei ole etenemisviivettä.

Synkronisen laskurin edut ja haitat

Nyt olemme perehtyneet synkroniseen laskuriin ja mitä eroa on asynkronisen laskurin ja synkronisen laskurin välillä. Synkroninen laskuri eliminoi paljon rajoituksia, jotka saapuvat asynkroniseen laskuriin.

Edut Synchronous counter on seuraavat-

1. Se on helpompi suunnitella kuin asynkroninen laskuri.
2. Se toimii samanaikaisesti.
3. Siihen ei liity etenemisviivettä.
4. Laskusekvenssiä ohjataan logiikkaporttien avulla, virhemahdollisuudet ovat pienemmät.
5. Nopeampi toiminta kuin asynkroninen laskuri.

Vaikka etuja on monia, yksi synkronisen laskurin kanssa työskentelyn merkittävä haitta on se, että se vaatii paljon ylimääräistä logiikkaa.

Synkronisen laskurin käyttö

Harvat sovellukset, joissa käytetään synkronisia laskureita

1. Koneen liikeohjaus
2. Moottorin kierroslukumittari
3. Pyörivät akselianturit
4. Digitaaliset kello- tai pulssigeneraattorit.
5. Digitaaliset kello- ja hälytysjärjestelmät.