Trong khi quan sát cẩn thận dây chuyền sản xuất chai thủy tinh, được máy đóng gói 10 chai mỗi gói, đầu óc tò mò đặt câu hỏi - Làm thế nào mà máy biết đếm được số lượng chai? Điều gì dạy cho máy móc cách đếm? Tìm kiếm câu trả lời để giải quyết sự tò mò này sẽ dẫn đến một phát minh rất thú vị có tên - “ Quầy của ”. Bộ đếm là mạch đếm xung đồng hồ được áp dụng. Chúng thường được thiết kế bằng dép xỏ ngón. Dựa trên cách đồng hồ được áp dụng cho các bộ đếm hoạt động của chúng được phân loại là Bộ đếm đồng bộ và không đồng bộ . Trong bài viết này, chúng ta hãy xem xét một bộ đếm không đồng bộ được biết đến là Bộ đếm Ripple .
Bộ đếm Ripple là gì?
Trước khi chuyển sang Ripple Counter, hãy làm quen với các điều khoản Bộ đếm đồng bộ và không đồng bộ . Bộ đếm là mạch được thực hiện bằng cách sử dụng flip-flops. Bộ đếm đồng bộ, như tên cho thấy có tất cả dép tông hoạt động đồng bộ với xung đồng hồ cũng như với nhau. Ở đây xung đồng hồ được áp dụng cho mọi flip flop.
Trong khi đó trong xung đồng hồ bộ đếm không đồng bộ chỉ được áp dụng cho flip flop ban đầu có giá trị được coi là LSB. Thay vì xung đồng hồ, đầu ra của flip-flop đầu tiên hoạt động như một xung đồng hồ cho flip flop tiếp theo, đầu ra của nó được sử dụng làm đồng hồ cho flip-flop tiếp theo trong dòng, v.v.
Do đó, trong bộ đếm không đồng bộ sau khi quá trình chuyển đổi flip flop trước đó của flip flop tiếp theo diễn ra, không phải cùng lúc như trong bộ đếm Đồng bộ. Ở đây flip-flops được kết nối theo cách sắp xếp Master-Slave.
Bộ đếm Ripple: Bộ đếm Ripple là một bộ đếm Không đồng bộ. Nó có tên như vậy vì xung đồng hồ gợn sóng qua mạch. Một bộ đếm gợn sóng n-MOD chứa n số flip-flops và mạch có thể đếm đến 2n giá trị trước khi nó tự đặt lại giá trị ban đầu.
Các bộ đếm này có thể đếm theo nhiều cách khác nhau dựa trên mạch của chúng.
LÊN BỘ ĐẾM: Đếm các giá trị theo thứ tự tăng dần.
BỘ ĐẾM XUỐNG: Đếm các giá trị theo thứ tự giảm dần.
BỘ ĐẾM XUỐNG LÊN: Bộ đếm có thể đếm các giá trị theo hướng thuận hoặc ngược được gọi là bộ đếm lên xuống hoặc bộ đếm thuận nghịch.
CHIA theo N COUNTER: Thay vì hệ nhị phân, đôi khi chúng ta có thể yêu cầu đếm đến N có cơ số 10. Bộ đếm Ripple có thể đếm đến giá trị N không phải là lũy thừa của 2 được gọi là bộ đếm Chia cho N.
Sơ đồ mạch đếm Ripple và Sơ đồ thời gian
Các hoạt động của bộ đếm gợn sóng có thể được hiểu rõ nhất với sự trợ giúp của một ví dụ. Dựa trên số lượng flip flops được sử dụng, có thể thiết kế các bộ đếm gợn sóng 2-bit, 3-bit, 4-bit… .. Hãy để chúng tôi xem xét hoạt động của 2-bit bộ đếm gợn sóng nhị phân để hiểu khái niệm.
ĐẾN bộ đếm nhị phân có thể đếm tối đa giá trị 2 bit. i.e. Bộ đếm 2-MOD có thể đếm 2hai= 4 giá trị. Như ở đây giá trị n là 2, chúng tôi sử dụng 2 flip-flops. Trong khi chọn loại dép xỏ ngón, cần nhớ rằng quầy Ripple chỉ có thể được thiết kế bằng cách sử dụng những loại dép xỏ ngón có điều kiện để bật / tắt như trong Dép tông JK và T .
Bộ đếm Ripple nhị phân sử dụng JK Flip Flop
Sự sắp xếp mạch của một bộ đếm gợn sóng nhị phân như thể hiện trong hình bên dưới. Đây hai Dép tông JK J0K0 và J1K1 được sử dụng. Đầu vào JK của flip flops được cung cấp tín hiệu điện áp cao duy trì chúng ở trạng thái 1. Biểu tượng cho xung đồng hồ cho biết xung đồng hồ được kích hoạt âm. Từ hình vẽ, có thể quan sát thấy rằng đầu ra Q0 của flip flop thứ nhất được áp dụng như một xung đồng hồ cho flip flop thứ hai.
Bộ đếm Ripple nhị phân sử dụng JK Flip Flop
Ở đây đầu ra Q0 là LSB và đầu ra Q1 là bit MSB. Có thể dễ dàng hiểu được hoạt động của bộ đếm bằng cách sử dụng Bàn chân lý của ván lật JK.
| Jn | ĐẾNn | Qn + 1 |
| 0 1 0 1 | 0 0 1 1 | Qn 1 0 Qn |
Vì vậy, theo bảng Truth, khi cả hai đầu vào là 1 thì trạng thái tiếp theo sẽ là phần bù của trạng thái trước đó. Điều kiện này được sử dụng trong flip flop gợn sóng. Vì chúng ta đã áp dụng một điện áp cao cho tất cả các đầu vào JK của flip-flop, chúng ở trạng thái 1, vì vậy chúng phải chuyển đổi trạng thái ở đầu âm của xung đồng hồ. I.e. ở bước chuyển 1 sang 0 của xung đồng hồ. Sơ đồ thời gian của bộ đếm gợn sóng nhị phân giải thích rõ ràng hoạt động.
Sơ đồ thời gian của bộ đếm Ripple nhị phân
Từ biểu đồ thời gian, chúng ta có thể quan sát rằng Q0 chỉ thay đổi trạng thái trong thời gian cạnh âm của đồng hồ được áp dụng. Ban đầu, flip flop ở trạng thái 0. Flip-flop vẫn ở trạng thái cho đến khi đồng hồ áp dụng đi từ 1 đến 0. Khi các giá trị JK là 1, flip flop sẽ chuyển đổi. Vì vậy, nó thay đổi trạng thái từ 0 thành 1. Quá trình tiếp tục cho tất cả các xung của đồng hồ.
Số lượng xung đầu vào | Q1 | Q0 |
| 0 1 hai 3 4 | - 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 |
Đến với flip flop thứ hai, ở đây dạng sóng được tạo ra bởi flip flop 1 được cho dưới dạng xung đồng hồ. Vì vậy, như chúng ta có thể thấy trong biểu đồ thời gian khi Q0 chuyển từ 1 sang 0, trạng thái của Q1 thay đổi. Ở đây không xem xét xung đồng hồ ở trên, chỉ theo dạng sóng của Q0. Lưu ý rằng các giá trị đầu ra của Q0 được coi là LSB và Q1 được coi là MSB. Từ biểu đồ thời gian, chúng ta có thể quan sát rằng bộ đếm đếm các giá trị 00,01,10,11 sau đó tự đặt lại và bắt đầu lại từ 00,01,… cho đến khi xung đồng hồ được áp dụng cho flip flop J0K0.
Bộ đếm Ripple 3 bit sử dụng JK flip-flop - Bảng Truth / Sơ đồ thời gian
Trong bộ đếm gợn sóng 3 bit, ba bước lật được sử dụng trong mạch. Như ở đây giá trị ‘n’ là ba, bộ đếm có thể đếm đến 23= 8 giá trị. I.e. 000.001.010.011.100.101.110.111. Sơ đồ mạch và sơ đồ thời gian được đưa ra dưới đây.
Bộ đếm Ripple nhị phân sử dụng JK Flip Flop
Sơ đồ thời gian đếm 3 bit Ripple
Ở đây dạng sóng đầu ra của Q1 được cung cấp dưới dạng xung đồng hồ cho flip flop J2K2. Vì vậy, khi Q1 đi từ 1 đến 0 chuyển tiếp, trạng thái của Q2 sẽ thay đổi. Đầu ra của Q2 là MSB.
Số lượng xung | Qhai | Q1 | Q0 |
0 1 hai 3 4 5 6 7 số 8 | - 0 0 0 0 1 1 1 1 | - 0 0 1 1 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 0 1 0 1 |
Bộ đếm Ripple 4 bit sử dụng JK Flip flop - Sơ đồ mạch và Sơ đồ thời gian
Trong bộ đếm gợn sóng 4 bit, giá trị n là 4, 4 bước lật JK được sử dụng và bộ đếm có thể đếm lên đến 16 xung. Bên dưới sơ đồ mạch và sơ đồ thời gian được đưa ra cùng với bảng sự thật.
Bộ đếm Ripple 4 bit sử dụng JK Flip Flop
Sơ đồ thời gian bộ đếm Ripple 4 bit
Bộ đếm Ripple 4 bit sử dụng D Flip Flop
Khi nói đến việc chọn một Flip Flop cho bộ đếm Ripple, một điểm quan trọng cần được xem xét là flip flop phải chứa một điều kiện để chuyển đổi các trạng thái. Điều kiện này chỉ được đáp ứng bởi dép tông T và JK.
Từ bảng sự thật của D flip flop , có thể thấy rõ rằng nó không chứa điều kiện chuyển đổi. Vì vậy, khi một flip flop được sử dụng làm bộ đếm Ripple D có giá trị ban đầu là 1. Khi xung đồng hồ trải qua quá trình chuyển đổi từ 1 sang 0, flip flop sẽ thay đổi trạng thái. Nhưng theo bảng sự thật khi giá trị D là 1, nó vẫn ở trên 1 cho đến khi giá trị D thay đổi thành 0. Vì vậy, dạng sóng của D0-flip flop sẽ luôn ở mức 1, điều này không hữu ích cho việc đếm. Vì vậy, D flip flop không được xem xét để xây dựng Bộ đếm Ripple.
Chia cho N bộ đếm
Bộ đếm Ripple đếm các giá trị lên đến 2n. Vì vậy, không thể đếm các giá trị không phải là lũy thừa của 2 với mạch điện mà chúng tôi đã thấy cho đến bây giờ. Nhưng bằng cách sửa đổi, chúng ta có thể làm cho bộ đếm gợn sóng để đếm giá trị không thể được biểu thị bằng lũy thừa 2. Bộ đếm như vậy được gọi là Chia cho N bộ đếm .
Bộ đếm thập kỷ
Số lượng dép tông n được sử dụng trong thiết kế này được chọn sao cho 2n> N trong đó N là số đếm của bộ đếm. Cùng với dép tông, một cổng phản hồi được thêm vào để tại số đếm N, tất cả dép tông được đặt lại về 0. Mạch phản hồi này chỉ đơn giản là một Cổng NAND có đầu vào là đầu ra Q của những flip flops có đầu ra Q = 1 tại số đếm N.
Chúng ta hãy xem mạch của một bộ đếm có giá trị N là 10. Bộ đếm này còn được gọi là Bộ đếm thập kỷ vì nó đếm lên đến 10. Ở đây số lần xỏ ngón phải là 4 vì 24= 16> 10. Và tại số đếm N = 10, đầu ra Q1 và Q3 sẽ là 1. Vì vậy, chúng được đưa ra làm đầu vào cho cổng NAND. Đầu ra của cổng NAND được áp dụng cho tất cả các flip flops, do đó đặt lại chúng về 0.
Hạn chế của bộ đếm Ripple
Thời gian lan truyền mang là thời gian bộ đếm thực hiện để hoàn thành phản ứng của nó với xung đầu vào đã cho. Như trong bộ đếm gợn sóng, xung đồng hồ là Không đồng bộ, nó cần nhiều thời gian hơn để hoàn thành phản hồi.
Các ứng dụng của Ripple Counter
Các bộ đếm này thường được sử dụng để đo thời gian, đo tần số, đo khoảng cách, đo tốc độ, tạo dạng sóng, phân chia tần số, máy tính kỹ thuật số, đếm trực tiếp, v.v.
Vì vậy, đây là tất cả về thông tin ngắn gọn về bộ đếm gợn, hoạt động của cấu trúc bộ đếm nhị phân, 3 bit và 4 bit bằng cách sử dụng JK-Flip Flop cùng với sơ đồ mạch, sơ đồ thời gian đếm gợn sóng và bảng sự thật. Lý do chính đằng sau việc xây dựng bộ đếm gợn sóng với D-Flip Flop, nhược điểm và ứng dụng của Bộ đếm Ripple. đây là một câu hỏi cho bạn, là gì Bộ đếm Ripple 8 bit ?
