기계에 의해 포장 당 10 병으로 포장 된 유리 병의 생산 라인을주의 깊게 관찰하는 동안 호기심 많은 질문이 있습니다. 기계가 병 수를 계산하는 방법을 어떻게 압니까? 기계가 계산하는 방법을 가르치는 것은 무엇입니까? 이 호기심을 해결하기 위해 답을 찾는 것은 매우 흥미로운 발명품으로 이어질 것입니다.“ 카운터 카운터는 적용된 클록 펄스를 계산하는 회로입니다. 이들은 일반적으로 플립 플롭을 사용하여 설계됩니다. 시계가 작동하는 방식에 따라 카운터는 다음과 같이 분류됩니다. 동기 및 비동기 카운터 . 이 기사에서는 다음과 같이 악명 높은 비동기 카운터를 살펴 보겠습니다. 리플 카운터 .
리플 카운터는 무엇입니까?
Ripple Counter로 이동하기 전에 용어에 익숙해 지겠습니다. 동기 및 비동기 카운터 . 카운터는 플립 플롭을 사용하여 만든 회로입니다. 이름에서 알 수 있듯이 동기식 카운터는 플립 플롭 클럭 펄스와 동기화하여 작동합니다. 여기서 클럭 펄스는 모든 플립 플롭에 적용됩니다.
반면 비동기 카운터 클럭 펄스는 값이 LSB로 간주되는 초기 플립 플롭에만 적용됩니다. 클럭 펄스 대신 첫 번째 플립 플롭의 출력은 다음 플립 플롭에 대한 클럭 펄스 역할을하며, 그 출력은 라인 플립 플롭의 다음 클럭으로 사용됩니다.
따라서 비동기 카운터에서 이전 플립 플롭의 전환 후 다음 플립 플롭의 전환은 동기 카운터에서 볼 수있는 것과 동시에 발생하지 않습니다. 여기서 플립 플롭은 마스터-슬레이브 배열로 연결됩니다.
리플 카운터 : 리플 카운터는 비동기 카운터입니다. 클럭 펄스가 회로를 통해 파급되기 때문에 이름이 붙여졌습니다. n-MOD 리플 카운터에는 n 개의 플립 플롭이 포함되어 있으며 회로는 최대 2 개까지 카운트 할 수 있습니다.엔 초기 값으로 재설정되기 전에 값.
이러한 카운터는 회로에 따라 다른 방식으로 계산할 수 있습니다.
카운터 : 오름차순으로 값을 계산합니다.
다운 카운터 : 내림차순으로 값을 계산합니다.
업다운 카운터 : 정방향 또는 역방향으로 값을 계산할 수있는 카운터를 업다운 카운터 또는 가역 카운터라고합니다.
N 카운터로 나누기 : 바이너리 대신 우리는 때때로 10 진법 인 N까지 계산해야 할 수도 있습니다. 2의 거듭 제곱이 아닌 N 값까지 계산할 수있는 리플 카운터를 N 카운터로 나누기라고합니다.
리플 카운터 회로도 및 타이밍 다이어그램
그만큼 리플 카운터 작동 예제의 도움으로 가장 잘 이해할 수 있습니다. 사용 된 플립 플롭의 수에 따라 2 비트, 3 비트, 4 비트… .. 리플 카운터를 설계 할 수 있습니다. 2 비트의 작동을 살펴 보겠습니다. 이진 리플 카운터 개념을 이해합니다.
에 이진 카운터 최대 2 비트 값을 계산할 수 있습니다. 2-MOD 카운터 2를 셀 수 있습니다두= 4 개 값. 여기서 n 값이 2이므로 2 개의 플립 플롭을 사용합니다. 플립 플롭의 유형을 선택하는 동안 Ripple 카운터는 다음과 같은 토글 조건이있는 플립 플롭만을 사용하여 설계 할 수 있음을 기억해야합니다. JK 및 T 플립 플롭 .
JK Flip Flop을 사용하는 바이너리 리플 카운터
회로 배열 이진 리플 카운터 아래 그림과 같습니다. 여기 두 JK 플립 플롭 J0K0 및 J1K1이 사용됩니다. 플립 플롭의 JK 입력에는 상태 1을 유지하는 고전압 신호가 공급됩니다. 클럭 펄스의 기호는 음의 트리거 클럭 펄스를 나타냅니다. 그림에서 첫 번째 플립 플롭의 출력 Q0이 두 번째 플립 플롭에 클럭 펄스로 적용되는 것을 볼 수 있습니다.
JK 플립 플롭을 사용하는 이진 리플 카운터
여기서 출력 Q0은 LSB이고 출력 Q1은 MSB 비트입니다. 카운터의 기능은 JK 플립 플롭의 Truth Table을 사용하여 쉽게 이해할 수 있습니다.
| 제이엔 | 에엔 | 큐n + 1 |
| 0 1 0 1 | 0 0 1 1 | 큐엔 1 0 큐엔 |
따라서 Truth 테이블에 따르면 두 입력이 모두 1 일 때 다음 상태는 이전 상태의 보완이됩니다. 이 조건은 리플 플립 플롭에서 사용됩니다. 플립 플롭의 모든 JK 입력에 고전압을 적용 했으므로 상태 1에 있으므로 클럭 펄스의 음의 끝에서 상태를 토글해야합니다. 클럭 펄스의 1에서 0으로의 전환에서. 바이너리 리플 카운터의 타이밍 다이어그램은 작동을 명확하게 설명합니다.
이진 리플 카운터의 타이밍 다이어그램
타이밍 다이어그램에서 Q0이 적용된 클럭의 네거티브 에지 동안에 만 상태가 변경되는 것을 볼 수 있습니다. 처음에 플립 플롭은 상태 0에 있습니다. 플립 플롭은 적용된 클럭이 1에서 0이 될 때까지 상태를 유지합니다. JK 값이 1이므로 플립 플롭은 토글되어야합니다. 따라서 상태를 0에서 1로 변경합니다.이 프로세스는 클럭의 모든 펄스에 대해 계속됩니다.
입력 펄스 수 | 큐1 | 큐0 |
| 0 1 두 삼 4 | - 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 |
두 번째 플립 플롭에 도달하면 여기서 플립 플롭 1에 의해 생성 된 파형이 클럭 펄스로 제공됩니다. 따라서 Q0이 1에서 0으로 전환 될 때 타이밍 다이어그램에서 볼 수 있듯이 Q1의 상태가 변경됩니다. 여기에서는 위의 클럭 펄스를 고려하지 않고 Q0의 파형 만 따릅니다. Q0의 출력 값은 LSB로 간주되고 Q1은 MSB로 간주됩니다. 타이밍 다이어그램에서 카운터가 값 00,01,10,11을 카운트 한 다음 스스로 리셋하고 00,01부터 다시 시작하는 것을 볼 수 있습니다. 클럭 펄스가 J0K0 플립 플롭에 적용될 때까지.
JK 플립 플롭을 사용한 3 비트 리플 카운터 – Truth Table / Timing Diagram
3 비트 리플 카운터에서는 3 개의 플립 플롭이 회로에 사용됩니다. 여기서 'n'값은 3이므로 카운터는 최대 2 개까지 셀 수 있습니다.삼= 8 개 값 .i.e. 000,001,010,011,100,101,110,111. 회로도와 타이밍도는 아래와 같습니다.
JK 플립 플롭을 사용하는 이진 리플 카운터
3 비트 리플 카운터 타이밍 다이어그램
여기서 Q1의 출력 파형은 플립 플롭 J2K2에 클럭 펄스로 제공됩니다. 따라서 Q1이 1에서 0으로 전환되면 Q2의 상태가 변경됩니다. Q2의 출력은 MSB입니다.
펄스 수 | 큐두 | 큐1 | 큐0 |
0 1 두 삼 4 5 6 7 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 |
JK 플립 플롭을 사용한 4 비트 리플 카운터 – 회로도 및 타이밍 다이어그램
4 비트 리플 카운터에서 n 값은 4이므로 4 개의 JK 플립 플롭이 사용되고 카운터는 최대 16 개의 펄스를 카운트 할 수 있습니다. 아래 회로도 및 타이밍 다이어그램 진리표와 함께 주어집니다.
JK Flip Flop을 사용한 4 비트 리플 카운터
4 비트 리플 카운터 타이밍 다이어그램
D Flip Flop을 사용한 4 비트 리플 카운터
리플 카운터 설계를 위해 플립 플롭을 선택할 때 고려해야 할 중요한 점은 플립 플롭이 상태 전환을위한 조건을 포함해야한다는 것입니다. 이 조건은 T 및 JK 플립 플롭에 의해서만 충족됩니다.
진리표에서 D 플립 플롭 , 토글 링 조건이 포함되어 있지 않음을 분명히 알 수 있습니다. 따라서 리플 카운터 D 플립 플롭으로 사용되는 경우 초기 값은 1입니다. 클럭 펄스가 1에서 0으로 전환 될 때 플립 플롭은 상태를 변경해야합니다. 그러나 진리표에 따르면 D 값이 1 일 때 D 값이 0으로 변경 될 때까지 1에 유지됩니다. 따라서 D0- 플립 플롭의 파형은 항상 1로 유지되므로 계수에 유용하지 않습니다. 따라서 D 플립 플롭은 리플 카운터 구성에 고려되지 않습니다.
N 카운터로 나누기
리플 카운터는 최대 2 개의 값을 계산합니다.엔. 따라서 2의 거듭 제곱이 아닌 값을 계산하는 것은 회로 지금까지 본 것입니다. 그러나 수정을 통해 2의 거듭 제곱으로 표현할 수없는 값을 세는 리플 카운터를 만들 수 있습니다. 이러한 카운터를 N 카운터로 나누기 .
10 년 카운터
이 디자인에 사용되는 플립 플롭의 수 n은 2엔> N 여기서 N은 카운터의 개수입니다. 플립 플롭과 함께 피드백 게이트가 추가되어 카운트 N에서 모든 플립 플롭이 0으로 재설정됩니다. 이 피드백 회로는 단순히 NAND 게이트 입력은 카운트 N에서 출력 Q = 1 인 플립 플롭의 출력 Q입니다.
N 값이 10 인 카운터의 회로를 보겠습니다.이 카운터는 10 년 카운터 10까지 세기 때문에 플립 플롭의 수는 2 개이므로 4 개가되어야합니다.4= 16> 10. 그리고 N = 10의 카운트에서 출력 Q1 및 Q3은 1이됩니다. 따라서 이들은 NAND 게이트에 대한 입력으로 제공됩니다. NAND 게이트의 출력은 모든 플립 플롭에 적용되어 0으로 재설정됩니다.
리플 카운터의 단점
캐리 전파 시간은 카운터가 주어진 입력 펄스에 대한 응답을 완료하는 데 걸리는 시간입니다. 리플 카운터에서와 마찬가지로 클록 펄스는 비동기식이므로 응답을 완료하는 데 더 많은 시간이 필요합니다.
리플 카운터의 응용
이 카운터는 시간 측정, 주파수 측정, 거리 측정, 속도 측정, 파형 생성, 주파수 분할, 디지털 컴퓨터, 직접 계수 등에 자주 사용됩니다.
따라서 이것은 모두에 관한 것입니다 잔물결 카운터에 대한 간략한 정보, 회로도와 함께 JK-Flip Flop을 사용한 바이너리, 3 비트 및 4 비트 카운터 구성의 작동, 리플 카운터 타이밍 다이어그램 , 진리표. D-Flip Flop으로 리플 카운터를 구축 한 주된 이유, 리플 카운터의 단점 및 적용. 여기에 질문이 있습니다. 8 비트 리플 카운터 ?
