Asynkron tæller

Hvad er en tæller?

En tæller er en enhed, der kan tælle en bestemt begivenhed på basis af hvor mange gange den eller de bestemte begivenheder er indtruffet. I et digitalt logiksystem eller computere kan denne tæller tælle og gemme det antal gange en bestemt begivenhed eller proces har fundet sted, afhængigt af et ursignal. Den mest almindelige type tæller er sekventielt digitalt logik kredsløb med en enkelt urindgang og flere udgange. Udgangene repræsenterer binære eller binære kodede decimaltal. Hver urimpuls øger enten antallet eller formindsker antallet.

Hvad er asynkron?

Asynkron står for fraværet af synkronisering. Noget der ikke eksisterer eller forekommer på samme tid. I computer- eller telekommunikationsstrøm står Asynchronous for at styre driftstimingen ved kun at sende en puls, når den foregående operation er afsluttet i stedet for at sende den med regelmæssige intervaller.

Asynkron tæller

Nu forstod vi, at hvad der er mod og hvad er betydningen af ​​ordet asynkron . En asynkron tæller kan tælle ved hjælp af asynkron urindgang. Tællere kan let fremstilles ved hjælp af flip-flops. Da optællingen afhænger af kloksignalet, i tilfælde af en asynkron tæller, tilvejebringes skiftende tilstandsbits som kloksignalet til de efterfølgende flip-flops. Disse flip-flops er serielt forbundet sammen, og urets puls kruser gennem tælleren. På grund af rippleurimpulsen kaldes det ofte en krusttæller. En asynkron tæller kan tælle 2 ⁿ - 1 mulige optællingstilstande.

Asynkron afkortet tæller og årtæller

Da der er et maksimalt outputnummer for asynkrone tællere som MOD-16 med en opløsning på 4-bit, er der også muligheder for at bruge en grundlæggende asynkron tæller i en konfiguration, at optællingstilstanden vil være mindre end deres maksimale outputnummer. Modulo- eller MOD-tællere er en af ​​disse typer tællere. Konfigurationen lavet på en sådan måde, at tælleren nulstiller sig selv til nul ved en forudkonfigureret værdi og har trunkerede sekvenser.

Så hvis en tæller med det specifikke antal opløsninger (n-bit opløsning) tæller op til kaldes som fuld sekvens tæller, og på den anden side, hvis den tæller mindre end det maksimale antal, kaldes som en afkortet tæller.

For at få fordelen ved de asynkrone indgange i flipflop, kan asynkron afkortet tæller bruges med kombinationslogik.

Modulo 16 asynkron tæller kan modificeres ved hjælp af yderligere logiske porte og kan bruges på en måde, så output giver et tiår (divideret med 10) tælleroutput, hvilket er nyttigt til at tælle standard decimaltal eller i aritmetiske kredsløb. Denne type tællere kaldes Decade Counters.

Decade Counters kræver nulstilling til nul, når output når en decimalværdi på 10.

Hvis vi tæller 0-9 (10 trin) vil det binære tal være -

Antal tæller	Binært nummer	Decimalværdi
0	0000	0
1	0001	1
2	0010	2
3	0011	3
4	0100	4
5	0101	5
6	0110	6
7	0111	7
8	1000	8
9	1001	9

Så når udgangen når op til 1001 (BCD = 9), skal tælleren nulstilles. For at nulstille tælleren skal vi føre denne tilstand tilbage til nulstillingsindgangen. Tæller, der tæller 0000 (BCD = 0) til 1001 (BCD = 9), betegnes som BCD eller binærkodet decimaltæller.

Timing Diagram af asynkront årtæller og dens sandhedstabel

I ovenstående billede blev en grundlæggende asynkron tæller anvendt som tiårstællerkonfiguration ved hjælp af 4 JK-flip-flops og en NAND-gate 74LS10D. Den asynkrone tæller tæller opad på hver urimpuls, der starter fra 0000 (BCD = 0) til 1001 (BCD = 9). Hver JK-flip-flop-output leverer et binært ciffer, og den binære udgang tilføres den næste efterfølgende flip-flop som et urindgang. I den endelige output 1001, som er 9 i decimal, er output D, der er mest signifikant bit, og output A, som er en mindst signifikant bit, begge i logik 1. Disse to udgange er forbundet på tværs af 74LS10D's input. Når den næste urpuls modtages, returnerer output fra 74LS10D tilstanden fra Logic High eller 1 til Logic Low eller 0.

I en sådan situation, hvor 74LS10D ændrer output, bliver 74LS73 JK-flip-flops nulstillet, da output fra NAND-porten er forbundet over 74LS73 CLEAR-indgang. Når flip-flops nulstilles, blev output fra D til A alle 0000, og output fra NAND-gate nulstillet tilbage til Logik 1. Med en sådan konfiguration blev det øverste kredsløb vist på billedet Modulo-10 eller et tiårs tæller.

Den sandhed tabel over dekadetæller er vist i den næste tabel-

Urpuls	Decimalværdi	Output - D	Output - C	Output - B	Output - A
1	0	0	0	0	0
2	1	0	0	0	1
3	2	0	0	1	0
4	3	0	0	1	1
5	4	0	1	0	0
6	5	0	1	0	1
7	6	0	1	1	0
8	7	0	1	1	1
9	8	1	0	0	0
10	9	1	0	0	1
11	0	0	0	0	0

Nedenstående billede viser tidsdiagrammet og status for de 4 udgange på urets signal. Resetpulsen er også vist i diagrammet.

Oprettelse af den asynkrone tæller, eksempel og anvendelighed

Vi kan ændre tællecyklussen for den asynkrone tæller ved hjælp af metoden, der bruges til at afkorte tælleroutput. For andre tællecyklusser kan vi ændre indgangsforbindelsen på tværs af NAND gate eller tilføje andre logiske porte konfiguration.

Som vi diskuterede tidligere, at den maksimale modul kan implementeres med n antal flip-flops er 2 ⁿ. Til dette, hvis vi ønsker at designe en trunkeret asynkron tæller, skal vi finde ud af den laveste effekt på to, som enten er større eller lig med vores ønskede modul.

For eksempel, hvis vi vil tælle 0 til 56 eller mod - 57 og gentage fra 0, er det krævede højeste antal flip-flops n = 6, hvilket giver maksimal modul på 64. Hvis vi vælger færre antal flip-flops, modulus er ikke tilstrækkelig til at tælle tallene fra 0 til 56. Hvis vi vælger n = 5, vil den maksimale MOD være = 32, hvilket er utilstrækkeligt til optællingen.

Vi kan kaskade to eller flere 4-bit krusttæller og konfigurere hver enkelt person som " divideret med 16" eller " divideret med 8" formationer for at få MOD-128 eller mere specificeret tæller.

I 74LS-segmentet kunne 7493 IC konfigureres på en sådan måde, som hvis vi konfigurerer 7493 som " divideret med 16 " tæller og kaskader en anden 7493 chipsæt som en " divideret med 8 " tæller, får vi en " divider med 128" frekvens skillevæg.

Andre IC'er som 74LS90 tilbyder programmerbar ringtæller eller divider, der også kan konfigureres som en division med 2, divider med 3 eller divider med 5 eller andre kombinationer.

På den anden side er 74LS390 et andet fleksibelt valg, som også kan bruges til store divider med et tal fra 2 til 50.100 og andre kombinationer.

Frekvensdelere

En af de bedste anvendelser af den asynkrone tæller er at bruge den som en frekvensdeler. Vi kan reducere høj urfrekvens ned til en anvendelig, stabil værdi, der er meget lavere end det faktiske højfrekvente ur. Dette er meget nyttigt i tilfælde af digital elektronik, tidsrelaterede applikationer, digitale ure, afbryderkildegeneratorer.

Antag, at vi bruger klassisk NE555 timer IC, som er en monostabil / astabel multivibrator, der kører ved 260 kilohertz, og stabiliteten er +/- 2%. Vi kan nemt tilføje en " Divided by 2" 18-bit krusttæller og få 1 Hz stabil output, som kan bruges til at generere 1 sekund forsinkelse eller 1 sekund af pulsen, hvilket er nyttigt til digitale ure.

Dette er et simpelt kredsløb til at producere stabil frekvens eller timing fra en ustabil kilde ved at dividere frekvensen ved hjælp af krusttæller. Mere præcise krystaloscillatorer kan producere præcis høj frekvens bortset fra signalgeneratorerne.

Fordele og ulemper ved asynkron tæller

Asynkrone tællere kan let bygges ved hjælp af type D flip-flops. De kan implementeres ved hjælp af " divider med n " -tællerkredsløb, som giver meget mere fleksibilitet i større tælleområde-relaterede applikationer, og den trunkerede tæller kan producere et hvilket som helst modulantal.

Men på trods af disse funktioner tilbyder asynkron tæller nogle begrænsninger og ulemper.

Mens du bruger den asynkrone tæller, kræves en yderligere re-synkroniserende udgangs-flip-flops til at resynkronisere flip-flops. For den afkortede sekvensoptælling, når den ikke er lig med, er der også brug for ekstra feedback-logik.

Når der tælles et stort antal bit på grund af kædesystemet, blev udbredelsesforsinkelsen i successive trin for stor, hvilket er meget vanskeligt at slippe af med. I en sådan situation er synkrone tællere hurtigere og pålidelige. Der er også tællefejl i Asynkron tæller, når der anvendes høje urfrekvenser på tværs af den.