Medan man noggrant observerade produktionslinjen för glasflaskor, som förpackades som 10 flaskor per förpackning av maskiner, ställde en nyfiken tankesätt - Hur vet maskinen att räkna antalet flaskor? Vad lär maskinerna att räkna? Att söka efter ett svar för att lösa denna nyfikenhet kommer att leda till en mycket intressant uppfinning som heter - “ Counter's '. Räknare är den krets som räknas som de applicerade klockpulserna. Dessa är vanligtvis utformade med flip-flops. Baserat på hur klockan används för deras fungerande räknare klassificeras som Synkrona och asynkrona räknare . I den här artikeln ska vi titta på en asynkron räknare som är känd som Rippelräknare .
Vad är en Ripple Counter?
Låt oss bekanta oss med villkoren innan vi hoppar till Ripple Counter Synkrona och asynkrona räknare . Räknare är kretsar gjorda med flip-flops. Synkron räknare, som namnet antyder har allt flip-flops arbetar synkroniserat med klockpuls såväl som varandra. Här appliceras klockpuls på varje vippa.
Medan i asynkron motklockpuls tillämpas endast den initiala vippan vars värde skulle betraktas som LSB. I stället för klockpulsen fungerar utgången från första flip-flop som en klockpuls till nästa flip-flop, vars utgång används som en klocka till nästa flip-flop i rad och så vidare.
Således sker i asynkron räknare efter övergången av föregående flip flop övergång för nästa flip flop, inte samtidigt som ses i synkron räknare. Här är flip-flops anslutna i Master-Slave-arrangemang.
Rippelräknare: Rippel counter är en asynkron räknare. Det fick sitt namn eftersom klockpulsen krusar genom kretsen. En n-MOD krusningsräknare innehåller n antal flip-flops och kretsen kan räkna upp till 2n värden innan den återställer sig till det ursprungliga värdet.
Dessa räknare kan räknas på olika sätt baserat på deras kretsar.
UPP RÄKNARE: Räknar värdena i stigande ordning.
NEDRÄKNARE: Räknar värdena i fallande ordning.
UPP-NED RÄKNARE: En räknare som kan räkna värden antingen i riktning framåt eller bakåt kallas en upp-ned-räknare eller reversibel räknare.
DELA av N COUNTER: Istället för en binär kan vi ibland kräva att räkna upp till N som är av bas 10. Rippelräknare som kan räkna upp till värde N som inte är en effekt av 2 kallas Divide by N counter.
Rippel Counter Circuit Diagram och Timing Diagram
De bearbetning av krusningsräknaren kan förstås bäst med hjälp av ett exempel. Baserat på antalet använda flip-flops finns det 2-bitars, 3-bitars, 4-bitars ... .. krusningsräknare kan utformas. Låt oss titta på hur en 2-bit fungerar binär krusningsräknare för att förstå konceptet.
TILL binär räknare kan räkna upp till 2-bitars värden. dvs. 2-MOD-räknare kan räkna 2två= 4 värden. Eftersom n-värdet här är 2 använder vi 2 flip-flops. När du väljer typ av flip-flop bör du komma ihåg att Ripple-räknare endast kan utformas med de flip-flops som har ett villkor för att växla som i JK och T flip flops .
Binary Ripple Counter med JK Flip Flop
Kretsarrangemanget för en binär krusningsräknare är som visas i figuren nedan. Här två JK-flip-flops J0K0 och J1K1 används. JK-ingångar från flip-flops försörjs med högspänningssignal som håller dem i ett tillstånd 1. Symbolen för klockpulsen indikerar en negativ utlöst klockpuls. Från figuren kan det observeras att utgången QO från den första vippan appliceras som en klockpuls på den andra vippan.
Binär krusningsräknare med JK Flip Flop
Här är utgången Q0 LSB och utgången Q1 är MSB-biten. Räknarens funktion kan lätt förstås med hjälp av sanningstabellen för JK-flip-flop.
| Jn | TILLn | Fn + 1 |
| 0 1 0 1 | 0 0 1 1 | Fn 1 0 Fn |
Så, enligt sanningstabellen, när båda ingångarna är 1 kommer nästa tillstånd att vara komplementet till det tidigare tillståndet. Detta tillstånd används i ripple flip flop. Eftersom vi har applicerat en hög spänning på alla JK-ingångarna på flip-flops är de i tillståndet 1, så de måste växla tillståndet vid den negativa änden av klockpulsen, dvs. vid övergången 1 till 0 av klockpulsen. Timingdiagrammet för den binära krusningsräknaren förklarar klart operationen.
Tidtabell för binär rippelräknare
Från tidsdiagrammet kan vi observera att Q0 bara ändrar tillstånd under den applicerade klockans negativa kant. Ursprungligen är vippan vid tillstånd 0. Vippan förblir i tillståndet tills den applicerade klockan går från 1 till 0. Eftersom JK-värdena är 1, ska vippan växlas. Så det ändrar tillstånd från 0 till 1. Processen fortsätter för alla klockpulser.
Antal ingångspulser | F1 | F0 |
| 0 1 två 3 4 | - 0 0 1 1 | - 0 1 0 1 |
När vi kommer till den andra vippan ges här vågformen som genereras av vippan 1 som klockpuls. Så som vi kan se i tidsdiagrammet när Q0 övergår från 1 till 0 ändras tillståndet för Q1. Tänk inte på ovanstående klockpuls, följ bara vågformen för Q0. Observera att utgångsvärdena för Q0 betraktas som LSB och Q1 betraktas som MSB. Från tidsdiagrammet kan vi observera att räknaren räknar värdena 00,01,10,11 återställer sig sedan och börjar igen från 00,01, ... tills klockpulser appliceras på J0K0-vippan.
3-bitars Ripple-räknare med JK-flip-flop - Sanningstabell / Timing Diagram
I 3-bitars krusningsräknare används tre flip-flops i kretsen. Eftersom här är n-värdet tre kan räknaren räkna upp till 23= 8 värden dvs 000,001,010,011,100,101,110,111. Kretsschemat och tidsdiagrammet ges nedan.
Binär krusningsräknare med JK Flip Flop
3-bitars Ripple Counter Timing Diagram
Här ges utgångsvågformen för Q1 som klockpuls till vippan J2K2. Så när Q1 går från 1 till 0 övergångar ändras tillståndet för Q2. Utgången från Q2 är MSB.
Antal pulser | Ftvå | F1 | F0 |
0 1 två 3 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 |
4-bitars rippelräknare med JK Flip flop - kretsschema och tidsdiagram
I 4-bitars rippelräknare är n-värdet 4 så 4 JK-flip-flops används och räknaren kan räkna upp till 16 pulser. Under kretsschema och tidsdiagram ges tillsammans med sanningstabellen.
4-bit Ripple Counter med JK Flip Flop
4-bit Ripple Counter Timing Diagram
4-bitars rippelräknare med D Flip Flop
När det gäller att välja en flip-flop för Ripple-räknare, designar en viktig punkt att beakta är att vippan ska innehålla ett villkor för att växla mellan stater. Detta villkor uppfylls endast av T- och JK-flip-flops.
Från sanningstabellen av D flip flop , kan man tydligt se att den inte innehåller växlingsvillkoret. Så när en använd som Ripple-räknare D-vippan har initialvärdet som 1. När klockpulsen genomgår övergången från 1 till 0 ska vippan ändra tillståndet. Men enligt sanningstabellen, när D-värdet är 1, förblir det på 1 tills D-värdet ändras till 0. Så vågformen för D0-vippan kommer alltid att förbli 1, vilket inte är användbart för att räkna. Så D-flip-flop anses inte för konstruktion av Ripple Counters.
Dela med N-räknare
Rippelräknare räknar värden upp till 2n. Så att räkna värden som inte är 2 är inte möjligt med kretsarna som vi hittills har sett. Men genom modifiering kan vi göra rippelräknare för att räkna värdet som inte kan uttryckas som en kraft av 2. En sådan räknare kallas Dela med N-räknare .
Decade Counter
Antalet flip flops n som ska användas i denna design väljs så att 2n> N där N är räknarens räkning. Tillsammans med flip-flops läggs en feedbackgrind till så att vid räkning N återställs alla flip-flops till noll. Denna återkopplingskrets är helt enkelt en NAND-grinden vars ingångar är utgångarna Q för de flip-flops vars utgång Q = 1 vid räkningen N.
Låt oss se kretsen för en räknare för vilken N-värdet är 10. Denna räknare kallas också Årtiondräknare eftersom det räknas upp till 10. Här ska antalet flip flops vara 4 på grund av 24= 16> 10. Och vid ett antal N = 10 kommer utgångarna Q1 och Q3 att vara 1. Så dessa ges som ingångar till NAND-grinden. Utgången från NAND-grinden appliceras på alla vipporna och återställer dem till noll.
Nackdelar med Ripple Counter
Bärutbredningstiden är den tid som en räknare tar för att slutföra sitt svar på den givna ingångspulsen. Som i krusningsräknaren är klockpulsen asynkron, det kräver mer tid att slutföra svaret.
Tillämpningar av Ripple Counter
Dessa räknare används ofta för mätning av tid, mätning av frekvens, mätning av avstånd, mätning av hastighet, vågformsgenerering, frekvensdelning, digitala datorer, direkträkning etc. ...
Således handlar det här om kort information om krusningsräknare, arbetet med binär, 3bit och 4-bitars räknarkonstruktion med JK-Flip Flop tillsammans med kretsschema, timing diagram för krusningsräknare och sanningstabell. Den främsta anledningen bakom konstruktionen av rippeldisken med D-Flip Flop, nackdelar och tillämpningar av Ripple Counter. här är en fråga till dig, vad är det? 8-bitars rippelräknare ?
