Comptador síncron

Què és un taulell?

Un comptador és un dispositiu que pot comptar qualsevol esdeveniment en funció de la quantitat de vegades que es produeixin els esdeveniments concrets. En un sistema lògic digital o ordinadors, aquest comptador pot comptar i emmagatzemar el nombre de vegades que s’ha produït un esdeveniment o procés concret, en funció d’un senyal de rellotge. El tipus de comptador més comú és el circuit lògic digital seqüencial amb una única entrada de rellotge i diverses sortides. Les sortides representen nombres decimals codificats en binari o binari. Cada pols de rellotge augmenta el nombre o disminueix el número.

Comptador síncron

Synchrounous es refereix generalment a quelcom que està coordinat amb altres segons el temps. Els senyals síncrons es produeixen a la mateixa freqüència de rellotge i tots els rellotges segueixen el mateix rellotge de referència.

En un tutorial anterior del comptador asíncron, hem vist que la sortida d’aquest comptador està directament connectada a l’entrada del següent comptador posterior i que fa un sistema de cadena, i a causa d’aquest sistema de cadena el retard de propagació apareix durant la fase de recompte i crea retards de recompte. Al comptador síncron, l'entrada de rellotge de totes les xancletes utilitza la mateixa font i crea el mateix senyal de rellotge al mateix temps. Per tant, un comptador que utilitza el mateix senyal de rellotge de la mateixa font al mateix temps s’anomena comptador síncron.

Comptador de sincronització

A la imatge anterior, es mostra el disseny bàsic del comptador síncron que és el comptador ascendent síncron. Un comptador sincrònic de 4 bits comença a comptar de 0 (0000 en binari) i augmenta o compta cap amunt fins a 15 (1111 en binari) i, a continuació, comença un nou cicle de recompte restablint-lo. La seva freqüència de funcionament és molt superior al comptador asíncron del mateix rang. A més, no hi ha retard de propagació al comptador síncron només pel fet que totes les xancletes o l'estadi del comptador es troben en una font de rellotge paral·lela i el rellotge activa tots els comptadors alhora.

El rellotge extern es proporciona directament a totes les xancletes JK alhora, de manera paral·lela. Si veiem el circuit, el primer xanclet, FFA, que és el bit menys significatiu d’aquest comptador síncron de 4 bits, està connectat a una entrada externa de Logic 1 mitjançant pin J i K. A causa d’aquesta connexió, la lògica HIGH a través del senyal de la lògica 1 canvia l’estat del primer xanclet a cada pols de rellotge.

La següent etapa, el segon xanclet FFB, pin d'entrada de J i K, es connecta a la sortida del primer xanclet. Per al cas de FFC i FFD, dues portes AND separades proporcionen la lògica necessària entre elles. Aquelles portes AND creen lògica mitjançant l’entrada i sortida de les xancletes de l’etapa anterior.

Podem crear la mateixa seqüència de recompte que s’utilitza al comptador asíncron creant una situació en què cada xanclet canvia d’estat en funció de si totes les xancletes anteriors són o no lògiques. Però, en aquest escenari, no hi haurà cap efecte ripple només perquè totes les xancletes es rellotgin al mateix temps.

Comptador descendent síncron

Canvis lleugers a la secció AND i, mitjançant la sortida invertida del xanclet JK, podem crear comptador de descens síncron. Un comptador descendent síncron de 4 bits comença a comptar des de 15 (1111 en binari) i disminueix o compta cap avall fins a 0 o 0000 i després s'iniciarà un nou cicle de recompte per restabliment. En comptador descendent síncron, es canvia l’entrada AND Gate. La primera entrada FFA de Flip-flop és la mateixa que es feia servir al comptador ascendent síncron anterior. En lloc d’alimentar directament la sortida del primer xanclet al següent xanclet següent, fem servir un pin de sortida invertit que s’utilitza per donar entrada J i K a través del següent xanclet FFB i també s’utilitza com a pin d’entrada a través de l’AND porta. Igual que al circuit anterior, dues portes AND proporcionen la lògica necessària als dos següents xancles FFC i FFD.

Diagrama de sincronització del comptador síncron

A la imatge anterior, es mostra l’entrada de rellotge entre xancles i el diagrama de temps de sortida. A cada pols de rellotge, el comptador síncron compta de manera seqüencial. La sortida de comptatge a través de quatre pins de sortida és incremental de 0 a 15, en binari 0000 a 1111 per al comptador sincrònic de 4 bits. Després del 15 o del 1111, el comptador es restableix a 0 o 0000 i torna a comptar amb un nou cicle de recompte.

Per al comptador descendent síncron on la sortida invertida està connectada a través de la porta AND, passa exactament el pas de comptatge oposat. El comptador comença a comptar de 15 o 1111 a 0 o 0000 i després es reinicia per iniciar un nou cicle de recompte i, de nou, comença a partir de 15 o 0000.

Comptador de dècades síncron de 4 bits

Igual que el comptador asíncron, un comptador de dècades o un comptador BCD que pot comptar de 0 a es pot fer mitjançant xancles en cascada. Igual que el comptador asíncron, també tindrà la funció "divideix per n" amb el mòdul o el número MOD. Hem d’augmentar el recompte de MOD del comptador síncron (es pot configurar cap amunt o cap avall).

Aquí es mostra el circuit de comptador de dècades síncrones de 4 bits-

El circuit anterior es fa mitjançant un comptador binari síncron, que produeix una seqüència de recompte de 0 a 9. S'implementen lògiques addicionals per a la seqüència d'estats desitjada i per convertir aquest comptador binari en comptador de dècades (números de base 10, decimal). Quan la sortida arriba al compte 9 o 1001, el comptador es restablirà a 0000 i tornarà a comptar fins a 1001.

Al circuit anterior, les portes AND detectaran que la seqüència de recompte arriba a 9 o 1001 i canviarà l'estat d'un tercer xanclet des de l'esquerra, FFC per canviar el seu estat al següent pols de rellotge. El comptador es restableix a 000 i torna a començar a comptar fins que s’arriba a 1001.

El MOD-12 es pot fer des del circuit anterior si canviem la posició de les portes AND i comptarà 12 estats de 0 (0000 en binari) a 11 (1011 en binari) i després es restablirà a 0.

Informació relacionada amb Trigger Pulse

Hi ha disponibles dos tipus de xancles activades per la vora, la vora positiva o la vora negativa.

Les xancles Positive Edge o Rising Edge compten un sol pas quan l’entrada del rellotge canvia d’estat de Lògica 0 a Lògica 1, en un altre terme Lògica Baixa a Lògica Alta.

D'altra banda, els xancles Edge negatius o Edge caient compten un sol pas quan l'entrada del rellotge canvia el seu estat de Lògica 1 a Lògica 0, en un altre terme Lògica alta a Lògica baixa.

Els comptadors Ripple utilitzen avantatges de rellotge activat de vora descendent o de vora negativa per canviar d'estat. Hi ha una raó darrere. Facilitarà les oportunitats de combinar els comptadors en cascada, ja que el bit més significatiu d’un comptador podria conduir l’entrada del rellotge del comptador següent.

L'oferta de comptadors síncrons porta a terme i introdueix el pin per a l'aplicació relacionada amb l'enllaç del comptador. A causa d'això, no hi ha retard de propagació a l'interior dels circuits.

Avantatges i desavantatges del comptador síncron

Ara coneixem el comptador síncron i quines diferències hi ha entre el comptador asíncron i el comptador síncron. El comptador síncron elimina moltes limitacions que arriben al comptador asíncron.

Els avantatges del comptador síncron són els següents:

1. És més fàcil de dissenyar que el comptador asíncron.
2. Actua simultàniament.
3. No hi ha retard de propagació associat.
4. La seqüència de recompte es controla mitjançant portes lògiques; les probabilitats d'error són menors.
5. Funcionament més ràpid que el comptador asíncron.

Tot i que hi ha molts avantatges, un desavantatge important de treballar amb el comptador síncron és que requereix molta lògica addicional per realitzar.

Ús del comptador síncron

Poques aplicacions on s’utilitzen comptadors síncrons-

1. Control de moviment de la màquina
2. Comptador de rpm del motor
3. Codificadors d'eixos rotatius
4. Generadors de rellotges o polsos digitals.
5. Rellotge digital i sistemes d'alarma.