Què és Johnson Counter: diagrama de circuits, taula de veritat i les seves aplicacions

En electrònica digital, els comptadors johnson s'utilitzen per emmagatzemar o processar o comptar el nombre d'esdeveniments ocorreguts a l'interior circuit . És un dels circuits lògics seqüencials digitals que compten diversos impulsos. Estan dissenyats amb un grup de xancles amb un senyal de rellotge addicional. En tota lògica i computació digital, s’utilitzen per comptar l’esdeveniment específic o el pols que succeeix al circuit i també segueix una seqüència determinada o qualsevol seqüència aleatòria basada en el disseny. N’hi ha de diferents tipus, com ara Síncron comptadors , Comptadors asíncrons / Ripple, Comptador amunt / avall, Comptador d’anells, Comptador Johnson, Comptador de dècades, Comptador de mòduls, Comptador en cascada

Què és Johnson Counter?

Definició: També es coneix com anell modificat comptador . Està dissenyat amb un grup de xancles, on la sortida invertida de l'últim xanclet està connectada a l'entrada del primer xanclet. Generalment, s’implementa utilitzant xancletes D o xancletes JK. També es coneix com a comptador de retroalimentació inversa o comptador d’anells trenats. Això segueix la seqüència de patrons de bits. En comparació amb el comptador d’anells, només utilitza la meitat del nombre de xancles. Per tant, el MOD serà 2n, si hi ha n xancles.

Esquema de connexions

El diagrama de circuits de comptador Johnson és l'arranjament en cascada de 'n' xancletes . En aquest disseny, la sortida del xanclet de procediment es retroalimenta com a entrada al xanclet següent. Per exemple, la sortida invertida de l’últim xanclet ‘Q̅n’ es retroalimenta al primer xanclet del patró de bits de seqüència. El comptador registra cicles en bucle tancat, és a dir, circula pel circuit.

contra-circuit

Penseu en el comptador Johnson de 4 bits, que conté xancles de 4 D, que s’anomena comptador Johnson de 4 bits. Té pins predefinits i nets per inicialitzar o iniciar i restablir el compte.

El pin de reinici actua com a interruptor d'encesa / apagada. Per tant, es poden activar les xancles fent clic al botó Restableix.

El pin CLK s’utilitza per observar els canvis en la sortida de les xancletes.

Els comptadors johnson estàndard de 2,3 i 4 etapes s’utilitzen per dividir la freqüència dels senyals de rellotge amb l’ajut de diverses connexions de retroalimentació. Per exemple, un comptador johnson de 3 etapes es pot utilitzar com a generador d'ona quadrada de desplaçament de fase de 120 graus i de tres fases. El comptador Johnson de 5 etapes s’utilitza com a comptador de dècades síncron (CD4017) o circuit divisor. Les dues etapes actuen com un oscil·lador o generador de quadratura que produeix senyals de sortida individuals de 90 graus cadascun sobre el senyal d'entrada.

Taula de la Veritat

Penseu en la taula de veritat del comptador Johnson de 3 bits. La sortida del xanclet de continuació es connecta com a entrada del xanclet següent. El senyal de rellotge (CLK) s’utilitza per conèixer els canvis en la sortida. Conté 3 xancles, Q0, Q1, Q2 són les sortides dels xancles. El comptador compta l'estat dels cicles en un bucle tancat continu.

L’entrada D és just abans de la vora ascendent del rellotge (CLK), denotada com Q0.

Quan es produeix la vora ascendent de CLK, la sortida Q1 és el valor de Q0.

Quan no hi ha pols de rellotge (0), la sortida del comptador és de 000.

Quan CLK = 1, la sortida del comptador és 100.

Quan CLK = 2, la sortida del comptador és 110.

Quan CLK = 3, la sortida del comptador és 111.

Quan CLK = 4, la sortida del comptador és 011.

Quan CLK = 5, la sortida del comptador és 001.

El MOD del comptador Johnson de 3 bits és 6. Per tant, hi ha 6 nombres únics d'estats. El procés complet es troba en el patró de bits de seqüència.

Johnson Counter Verilog Code

Si el número de bits o xancletes és 'n', llavors el comptador de johnson 2n esdeveniments o estats o cicles.

A continuació es mostra el codi verilog HDL del comptador Johnson de 3 bits,

/////// Verilog Code Johnson

mòdul johnson_counter (out, reset, clk)

entrada clk, restabliment

sortida [3: 0] fora

reg [3: 0] q

sempre @ (posedge clk)

començar

si (restableix)

q = 4’d0

en cas contrari

començar
q [3]<=q[2]

q [2]<=q[1]

q [1]<=q[0]

q [0]<=(~q[3])
final

final

assigna = q

mòdul final

//////Final////

Comptador Johnson de 4 bits

El comptador Johnson de 4 bits conté xancles de 4 D i compta 8 nombres de cicles. La sortida invertida de l'últim xanclet es retroalimenta com a entrada al primer xanclet.

• A partir de la figura, ABCD és la sortida del xanclet en el patró de 4 bits.
• El valor d'entrada de 'D' és la sortida invertida de l'últim xanclet.
• El 'CLK' s'utilitza per comptar els estats o cicles del comptador, que es troba al bucle tancat.
• El pin de restabliment s’utilitza com a interruptor d’encès / apagat.
• Com que les dades giraran al voltant d'un bucle tancat continu, també es pot utilitzar un comptador per detectar diversos patrons o valors dins de les dades.
• Per exemple, quan hi ha un pols de rellotge, el patró de sortida de les xancletes seria 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001
• Quan no hi ha pols de rellotge, la sortida serà 0000.

Diferència entre Ring Counter i Johnson Counter

La diferència entre el comptador d’anells i el comptador de Johnson és que la sortida de l’inversor de l’últim xanclet es torna a connectar com a entrada al primer xanclet.

Comptador d’anell, el nombre de polsos de rellotge d’entrada donats als xancles són iguals al nombre d’etapes. Això significa que el MOD del comptador d’anells de n bits és ‘n’.

Al comptador de Johnson, el nombre de polsos de rellotge d’entrada es divideix per un factor de dues vegades igual al nombre de fases. Això significa que el MOD del comptador Johnson de n bits és '2n'.

Avantatges / desavantatges de Johnson Counter

Els avantatges i desavantatges inclouen els següents.

Avantatges

Els avantatges són

• El comptador de Johnson compta el número de fases dues vegades igual al nombre de polsos de rellotge donats al xancletes .
• Compta els esdeveniments en un bucle tancat continu dins del circuit.
• Es pot dissenyar mitjançant xancles D i JK
• Es pot utilitzar com a circuit d’autodecodificació.

Desavantatges

Els desavantatges són

• No es pot utilitzar per comptar el binari seqüència
• No utilitza totes les etapes iguals al número d’etapes del taulell.
• Només necessita la meitat del nombre de xancles en la meitat del nombre de temporitzacions senyals
• S'utilitza en qualsevol seqüència de temps.

Aplicacions

El aplicacions del comptador Johnson són

• Els comptadors Johnson s’utilitzen com a divisors de freqüència i reconeixedors de patrons.
• S'utilitza com una dècada síncrona comptador i circuit divisor
• Es pot utilitzar per crear màquines d’estats finits complicades en el disseny lògic de maquinari.
• El comptador Johnson de 3 bits s’utilitza com a generador d’ones quadrades de 3 fases per produir un desplaçament de fase de 120 graus
• La freqüència del senyal del rellotge es divideix variant els seus comentaris.

Preguntes freqüents

1). Quina diferència hi ha entre el comptador d’anells i el comptador de Johnson?

El MOD del comptador d’anells de n bits és ‘n’, mentre que el MOD del comptador Johnson de n bits és ‘2n’.

2). Què és el xanclet D?

El D-FLIP FLOP també s’anomena flip-flop de rellotge o flip-flop de retard, que rastreja l’entrada i fa que les transicions siguin iguals a l’entrada D.

3). Què és un comptador asíncron?

Entrada en un xanclet i té control sobre les sortides independentment dels polsos de rellotge d’entrada aplicats.

4). Quin és el propòsit d’una taula de veritat?

La taula de veritat conté diverses files i columnes amb variables lògiques i combinacions per conèixer el funcionament lògic del circuit. Proporciona tots els valors possibles en la funció lògica del circuit.

5). Quina és la forma completa de xanclet D?

La forma completa del d-flip flop és Data-flip flop, que emmagatzema el valor que hi ha a la línia de dades.

Per tant, això es tracta de la taula de treball, circuit i veritat del comptador Johnson. L’objectiu del comptador Johnson és comptar o emmagatzemar el nombre d’esdeveniments quan la sortida invertida es dóna com a entrada al primer xanclet i també es diu modificar. Aquí teniu una pregunta: 'Què és Johnson Counter de 8 bits?'.