Els comptadors són circuits seqüencials la funció dels quals és comptar el pols, la freqüència i el temps del senyal mitjançant un senyal de rellotge únic. És un component important de electrònica digital ja que dispositius electrònics sencers funcionen en comptadors. Es dissenyen agrupant un conjunt de xancles (similars o diferents). Els comptadors funcionen en diferents modes de mòduls, que es representen pel nombre d'estats del cicle. Hi ha dos tipus de comptadors , són comptadors síncrons i asíncrons. El comptador síncron funciona en funció del senyal del rellotge d’entrada i el comptador asíncron és independent del senyal del rellotge d’entrada. El comptador síncron és un registre de torns comptador que es classifica a més com a comptador d’anells de tipus anellat i trenat.
Què és Ring Counter?
Definició: Un comptador d’anells també es coneix com SISO ( serial in serial out ) comptador de registre de desplaçament, on la sortida del xanclet està connectada a l’entrada del xanclet que actua com a comptador d’anells. El disseny del comptador d’anells es pot fer utilitzant quatre Xancletes D Es pot connectar amb un senyal de rellotge comú i l'entrada principal que es pot predefinir i esborrar.
diagrama-bloc-de-comptador-d’anells
A partir del diagrama anterior,
1). El nombre d'estats que s'utilitzen és 4 (on no hi ha estats = no hi ha xancles usades).
2). Preestablert o Esborrat: la funció principal és si el senyal del rellotge d’entrada canvia, també es canvia el valor de sortida.
Les connexions es fan de la següent manera
- Una entrada està connectada al primer xanclet ff0-Q0,
- Una altra entrada està connectada a CLR de les altres tres xancles com ff1, ff2, ff3.
Teoria del treball
Per exemple, prenem una condició en què pre-set = '0000' i les sortides obtingudes a cada xanclet són les següents. Per a FF0, la sortida a Q0 és '1', mentre que en altres xancles com ff, ff2, ff3 (que estan connectades per esborrar on CLR = 0) les sortides obtingudes a Q1 = Q2 = Q3 = '0'. Això es pot entendre seguint la taula de veritat i les seves formes d'ona de sortida obtingudes quan s'executen mitjançant el codi HDL de Verilog Programari Xilinx.
Taula de la Veritat
O | CLK | Q0 | P1 | P2 | P3 |
Pols baix | X | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
On
Entrades = ORI i CLK
X = El rellotge pot ser una vora positiva o una vora negativa
Sortides = Q0, Q1, Q2, Q3.
Des de la taula, podem observar que ‘1’ es desplaça en diagonal de Q0 a Q3 i torna a canviar a ‘Q0’. Per tant, això demostra que funciona com un comptador d’anells.
Programa Verilog HDL per a comptador d'anells
mòdul dff (q, d, c)
sortida q
entrada d, c
reg q
inicial
q = 1’b1
sempre @ (posedge c)
q = d
mòdul final
mòdul dff1 (q, d, clk)
sortida q
entrada d, clk
reg q
inicial
q = 1’b0
sempre @ (posedge clk)
q = d
endmodule
anell del mòdul (q, clk)
inout [3: 0] q
entrada clk
dff u1 (q [0], q [3], clk)
dff1 u2 (q [1], q [0], clk)
dff1 u3 (q [2], q [1], clk)
dff1 u4 (q [3], q [2], clk)
mòdul final
Diagrama de temps del comptador d'anells
A continuació es mostra el diagrama de temps del comptador d’anells.
diagrama-temporal-del-comptador-d’anells
Classificació dels comptadors d'anells
Els comptadors d'anells es classifiquen en dos,
Tipus recte
El nom alternatiu d’un tipus recte és ‘one hot counter’, on la sortida del xanclet final es dóna com a retroalimentació a l’entrada del xanclet inicial. On es circula el dígit binari 0/1 en forma d’anell. S'utilitzen dos senyals de control preestablerts (PR) i el senyal de rellotge (CLK). On PR està connectat a FF 0 i CLR es dóna a FF3. El següent és el diagrama de blocs del comptador d’anells rectes de 4 etapes.
comptador d'anells rectes
Taula de veritat del comptador de tipus anell recte
taula-veritat-de-tipus-recte
Diagrama de temps de tipus recte
diagrama-temporal-de-tipus-recte
Tipus retorçat
El nom alternatiu del tipus retorçat és interruptor tipus tail / walking / Johnson. La sortida complementària del xanclet final és la retroalimentació a l'entrada del xanclet inicial. On el flux d’1 i 0 flueix en forma d’anell. El comptador de tipus trenat utilitza dos senyals de control com CLK i ORI. Quan CLK i ORI són comuns a les quatre xancletes. A continuació es mostra el diagrama de blocs del comptador anell trenat de 4 etapes.
Taula de veritat de tipus retorçat
O | CLK | Q0 | P1 | P2 | P3 |
Pols baix | X | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Diagrama de temps del tipus retorçat
A continuació es mostra el diagrama de temps del tipus retorçat.
diagrama-temporal-de-tipus-Johnson
Diferència entre comptador de tipus anell i comptador de tipus Johnson
Les següents són la comparació entre comptador d’anells i comptador de Johnson
Comptador d'anells | Johnson Counter |
| La sortida de l'últim xanclet es dóna com a entrada per iniciar el xanclet. | La sortida de l'últim xanclet es complementa i es dóna com a entrada per iniciar el xanclet. |
| Nombre d'estats = Nombre de xancles usades | Si s’utilitza el nombre ‘n’ de xancles, cal un nombre d’estats ‘2n’. |
| Entrada freqüència = n | Freqüència d'entrada = f |
| Freqüència de sortida = f / n | Freqüència de sortida = f / 2n |
| Total d'estats no utilitzats = (2n- n) | Total d'estats no utilitzats = (2n- 2n) |
Avantatges
Els avantatges són
Desavantatges
Els desavantatges són
- De 15 estats, s’utilitzen 4 estats
- No autoinici.
Aplicacions
Les següents són les aplicacions
- Comptador de freqüències
- ADC
- Rellotges digitals
- Mesureu temporitzadors i velocitat, etc.
Preguntes freqüents
1). Quants estats hi ha al comptador d'anells de 10 bits?
S'utilitzen 10 estats al comptador d'anells de 10 bits.
2). Què és el comptador asíncron?
Un comptador asíncron funciona de manera asíncrona, és a dir, és independent del pols del rellotge. Té 2n - 1 estats.
3). Què és una modificació d'un comptador?
Un altre nom per a un comptador de modificacions és el comptador de mòduls. Es defineix com el nombre d'estats en un comptador.
4). Què vol dir amb el taulell de Johnson?
El comptador Johnson és un tipus de comptador d’anells, on es complementa la sortida de l’últim xanclet i la retroalimentació a l’entrada del primer xanclet. El nombre d'estats utilitzats és de 2n.
5). Què és una divisió per comptador N?
Dividit per comptador N significa la divisió de la freqüència del rellotge d’entrada per N.
6). Què vol dir amb el registre de torns SISO?
Un registre SISOshift és un registre in-serial que surt del registre, on les dades d'entrada i de sortida es processen en sèrie un després de l'altre i el resultat s'emmagatzema al registre.
Així, un taulell és un component important dels electrons digitals. Es classifiquen com a comptadors síncrons (tipus anell i trenat) i asíncrons. Per tant, es tracta d’una visió general d’un comptador d’anells que utilitza dos senyals de control, el rellotge i el preestablert. Basant-se en aquests senyals, funcionen en format d'anell, per tant, s'anomena comptador d'anells, a més es classifiquen com a tipus recte i retorçat. On cada comptador té el seu propi disseny, avantatges i desavantatges.
