Asünkroonne loendur on digitaalne vooluring, mis loendab kella impulsse ühendatud flip-flopide kaudu. Ainult esimene flip-flop saab põhikella, samal ajal kui järgmised etapid vahetuvad üksteise järel. See lainetus teeb selle lihtsaks ja kasulikuks madala kiirusega loendamiseks ja sagedusjaotuseks. See artikkel annab teavet selle toimimise, tüüpide, ajastuskäitumise, kasutusviisi ja võrdluse kohta.
Asünkroonsed loenduri põhitõed
Asünkroonne loendur on digitaalne loendusahel, mis muudab oma väljundit vastavalt kellapulsside saabumisele. Ainult esimene flip-flop saab välise kella otse. Iga järgnev flip-flop käivitub eelmise astme väljundist, nii et signaal liigub loendurist järjestikku.
See samm-sammuline tegevus on põhjus, miks seda nimetatakse ka laineloenduriks. Disain on lihtne ja sobib madala kiirusega digitaalsete ahelate põhiloendamiseks.
Kuidas töötab asünkroonne loendur?
Kella sisend ja päästikute ahel
Esimene flip-flop muudab olekut, kui ta saab sisendkella impulsi. Pärast seda saab selle väljund järgmise flip-flopi käivitajaks. See protsess jätkub ülejäänud etappides, kus iga etapp muutub alles pärast etappi enne muutumist.
Binaarse väljundi moodustamine
Iga flip-flop annab ühe väljundbitti. Kui väljundid loetakse koos, moodustavad need binaararvu. Esimene etapp tähistab madalaimat bitti, hilisemad astmed kõrgemaid bitte. Mida rohkem flip-flotse lisatakse, seda rohkem loendureid võib loendur tekitada rohkem loendusolekuid.
Asünkroonsete loendurite peamised tüübid
Asünkroonne üleslugeja
Asünkroonne üleslugeja suurendab oma arvu ühe võrra iga kella impulsi kohta. Selle väljundid järgivad edasi binaarset järjestust, alustades madalaimast loendusväärtusest ja liikudes kõrgeima väärtuse suunas. Pärast viimase loenduse oleku saavutamist naaseb loendur algolekusse ja kordab järjestust.
Asünkroonne allalugeja
Asünkroonne allalugeja vähendab oma arvu ühe võrra iga kella impulsi kohta. Selle väljundid järgivad pöördbinaarset järjestust, liikudes kõrgemast loendusväärtusest madalama loenduse suunas. See tagurpidi loendamine sõltub sellest, kuidas flip-flopi väljundid on ühendatud ühest astmest teise.
Täiendav väljundkasutus
Flip-flopid pakuvad sageli nii normaalseid kui ka täiendavaid väljundeid. Normaalset ja täiendavat väljundit saab kasutada erinevatel ühendusteedel, et toetada vastassuunalisi loendussuundi. Valides, milline väljund juhib järgmist etappi, saab loenduri paigutada üles- või allalugemiseks.
Ajastuskäitumine asünkroonses loenduris
Lainetusefekt
Ripple-efekt tähendab, et väljundbitid ei uuene samaaegselt. Muudatus algab esimesest flip-flopist ja läbib ülejäänud etapid ükshaaval.
Leviku viivitus
Levimisviivitus on iga flip-flopi lühike reageerimisaeg pärast trigger-signaali saamist. Mida rohkem etappe lisandub, seda rohkem need väikesed viivitused kombineeruvad, nii et loendur võtab kauem aega, et jõuda stabiilse lõpparvuni.
Vale vaheseisundid
Mõnede loenduse muutuste ajal võivad väljundid lühidalt näidata valesid ajutisi olekuid enne õige loenduse määramist. Need olekud tekivad ajal, mil signaal veel ahelas liigub, ja võivad mõjutada vooluringe, mis loevad väljundit liiga vara.
Põhiline disainitöövoog
→ Määra, kas loendur peab lugema üles, loendama või jagama sagedust.
→ Vali vajalik bittide arv.
→ Ühenda plätud kaskaadis.
→ Kinnita päästiku tüüp ja väljundtee.
→ Hinda kogu lainetuse viivitust.
→ Kontrolli, kas ühendatud loogika talub ajutisi olekuid.
→ Lisa vilkumine või lülita juhtimine sisse, kui vaja.
→ Testi kogu loendusjärjestust.
Asünkroonsete loendurite levinud rakendused
Pulsi lugemine
Impulsside lugemine tähendab, et asünkroonne loendur loendab saabuvaid impulsse ükshaaval. Iga kella impulss muudab loendust ühe sammu võrra.
Sündmuste loendamine
Sündmuste loendamine salvestab, mitu korda signaal või tegevus toimub. Loendur suureneb või väheneb, kui iga sündmuse signaal vastu võetakse.
Sagedusjaotus
Sagedusjaotus vähendab sisendsageduse madalamale väljundsagedusele. Iga flip-flop etapp jagab signaali veelgi.
Kella divisjon
Kella jagamine tekitab aeglasemaid kellasignaale kiirema taktsisendi kaudu. See on kasulik, kui vooluring vajab aeglasemat ajastussignaali.
Taimeri ahelad
Taimeriahelad kasutavad asünkroonseid loendureid, et lugeda kellaimpulsse aja jooksul. Loendusväärtus toetab lihtsaid ajastusoperatsioone.
LED-loenduskuvad
LED-loendusekraanid näitavad arvuväärtusi digitaalse väljundi abil. Väljundbitid saab ühendada kuvamisahelatega, et näidata muutuvat loendusolekut.
Võrdlus: Asünkroonsed vs. sünkroonsed loendurid
| Funktsioon | Asünkroonne loendur | Sünkroonne loendur |
|---|---|---|
| Kellamõõtmise meetod | Lainetamine etappide vahel | Ühine kell kõigile etappidele |
| Väljundajastus | Mitte samaaegselt | Peaaegu samaaegselt |
| Kiirus | Madalam | Kõrgem |
| Keerukus | Lihtsam | Keerulisem |
| Viivituse efekt | Märgatavam | Paremini kontrollitud |
| Parim kasutus | Madala kiirusega loendamine | Kiiremad digitaalsed süsteemid |
Kokkuvõte
Asünkroonsed loendurid on lihtsad loendusahelad, mis töötavad, andes kella muutusi ühest flip-flopist teise. Need on kasulikud impulsside loendamiseks, sündmuste loendamiseks, sagedusjaotuseks, kella jagamiseks, taimeriteks, LED-ekraanideks ja madala kiiruse juhtimisloogikaks. Nende peamised piirangud on lainete viivitus, ajutised valeolekud ja madalam kiirus. Vooluringide puhul, mis vajavad väljundite kooslülitumist, sobivad sünkroonsed loendurid tavaliselt paremini.
Korduma kippuvad küsimused [KKK]
Mitu olekut võib asünkroonsel loenduril olla?
Asünkroonsel loenduril võib olla 2ⁿ olekud, kus n on flip-flopide arv.
Mis on vastubitt?
Vastubitt on üks väljund ühest flip-flopist.
Mis on krahvriik?
Loendusolek on täielik binaarne väärtus, mis moodustatakse kõigist flip-flop väljunditest.
Kas asünkroonne loendur võib alustada üle nulli?
Jah. Eelseadistatud või selged sisendid võivad loenduri määrata valitud algväärtusele.
Mis juhtub pärast kõrgeimat lugemist?
Loendur veereb ümber ja naaseb algloendusele.
Miks on esimene flip-flop kõige madalam osa?
See muutub iga kellaimpulsi järel, seega esindab see väikseimat binaarväärtust.
