tæller og dens anvendelse i digital elektronik

tæller er en meget vigtig enhed til elektronik. Det bruges i mange elektroniske kredsløb. En digital tæller tæller dybest set urimpulser, der anvendes på dens urstift. Vi kan bruge det med display til visuelt at se det digitale pulsantal. Digital tæller med sensor bruges til for eksempel at tælle, hvor mange gange sensor udløst. Vi kan bruge Hjerteslagssensor til at overvåge hjerteimpulser ved hjælp af digital tællerdisplay. Dette er et eksempel; der er mange anvendelser af digital tæller. Nu er der to typer tæller.

1. asynkron tæller (Ripple tæller)
2. synkron tæller

asynkron tæller eller Ripple tæller

en op tæller tæller op. I denne tæller anvendes eksterne urpulser kun på en flip-flop, og andre flip-flop får ure fra ‘~K’ output fra den forrige. Ved hvilken flip-flop eksterne ure anvendes’ K ‘ output af denne flip-flop er LSB (mindst signifikant bit). Hvis du ikke ved, hvad LSB er, så læs dette indlæg. Der er to typer asynkron tæller.

asynkron op tæller

lad os nu se en 4 bit asynkron op tæller design.

figuren ovenfor er en 4 bit asynkron op tæller. Det kan tælle fra 0 til 15, så det mulige antal output er 16. Så dens tilstand er 16 Det er 24, Hvor 4 er antallet af flip-flops. Ved 16. Ur nulstilles denne tæller til sin oprindelige position. Den består af fire D-type flip-flop. ‘D’ input af hver flip-flop er forbundet til inverteret spørgsmål (~Spørgsmål) og ur pin af næste flip-flop. Som du kan se, at ekstern urpuls gives til første flip-flop, men urpulser til andre flip-flops er ‘~K’ output fra den forrige. Output er output fra tæller.

ved indledende tilstand, når der ikke anvendes eksterne ure, vil ‘~K’ output fra alle flip-flops være højt, som er forbundet til ‘D’ input. Når en ekstern urpuls anvendes, gemmer først flip-flop den ‘1’, der var til stede på’~K’. Nu vil’ K ‘output fra første flip-flop være høj og’ ~K ‘ vil være lav.

ved andet ur nulstilles første flip-flop, og ‘K’ output fra første flip-flop vil være lavt og ‘~K’ vil være højt. Nu clock input af anden flip-flop fik en lav til høj ur overgang, da det er forbundet til ‘~K’ af første flip-flop. Anden flip-flop vil gentage hele processen på hver gang’ ~ K ‘ output ændrer sin tilstand fra lav til høj. Denne proces gælder for alle flip-flop, der er forbundet i kredsløbet. På denne måde tæller dette kredsløb op.

lad os se 4 bit asynkron modbølgeform.

hvis du ser bølgeformen omhyggeligt, vil du bemærke, at eksterne urpulser bliver opdelt ved hver udgang. Ved den første udgang uret er dividere med 2, ved anden udgang uret er dividere 4 og så videre. Så tæller kan bruges som digital frekvensdeler.

FN = FCLK/2n

hvor:

FN = frekvens ved KVN

N = antal flip-flop

vi kan skrive sandhedstabellen ved at oprette et vindue med et eksternt ur og kontrollere udgangene i bølgeformen. Se for eksempel figuren nedenfor.

ved første ur ‘K0’ output er ‘1’, ‘K1’ output er ‘0’, ‘K2’ output er ‘0’ og ‘K3’output er ‘0’. Lad os nu kontrollere udgange ved anden urpuls.

ved andet ur er output fra ‘K0’ ‘0’, output fra ‘K1’ er ‘1’, output fra ‘K2’ er ‘0’ og output fra ‘K3’er ‘ 0’. Nu vil vi skrive sandhedstabellen ved at se udgangene ved hver urpuls.

ur	3. kvartal	2. kvartal	1. kvartal	0. kvartal	Decimalækvivalent af binær output
0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	1
2	0	0	1	0	2
3	0	0	1	1	2
4	0	1	0	0	4
5	0	1	0	1	5
6	0	1	1	0	6
7	0	1	1	1	7
8	1	0	0	0	8
9	1	0	0	1	9
10	1	0	1	0	10
11	1	0	1	1	11
12	1	1	0	0	12
13	1	1	0	1	13
14	1	1	1	0	14
15	1	1	1	1	15
16(0)	0	0	0	0	0

som du kan se, at denne tæller tæller fra 0 til 15, Så dette er en op-tæller, og tabellen ovenfor er sandhedstabellen på 4 bit op-tæller.

asynkron nedtæller

en nedtæller tæller ned, og som vi allerede ved, at eksterne urpulser kun gives til en flip-flop i asynkron tæller. I denne tæller tager vi output fra’ ~ K ‘ output.

som du kan se, at vi lige har ændret outputpositionerne for at gøre det nede tæller. Mens hele resten kredsløb ligner op tælleren. Lad os nu se dens outputbølgeform.

vi kan finde sandhedstabellen ved hjælp af tidligere metode; vi plejede at finde sandhedstabellen med op tæller.

ur	3. kvartal	2. kvartal	1. kvartal	0. kvartal	Decimalækvivalent af binær output
0	1	1	1	1	15
1	1	1	1	0	14
2	1	1	0	1	13
3	1	1	0	0	12
4	1	0	1	1	11
5	1	0	1	0	10
6	1	0	0	1	9
7	1	0	0	0	8
8	0	1	1	1	7
9	0	1	1	0	6
10	0	1	0	1	5
11	0	1	0	0	4
12	0	0	1	1	3
13	0	0	1	0	2
14	0	0	0	1	1
15	0	0	0	0	0
16(0)	1	1	1	1	15

synkron tæller

i synkron tæller eksterne urimpulser gives til alle flip-flops. Men vi bruger yderligere logik i denne tæller. Der er to typer synkron tæller såvel som asynkron tæller.

synkron op tæller

som vi ved, at en op tæller tæller op. Der er to typer synkron op tæller.

1. Synkron op tæller med ripple carry

lad os se designet af en 4 bit synkron op tæller med ripple carry.

Timing diagram (timing bølgeform) og sandhed tabel er samme asynkron op tæller. Som du kan se, at det har og gate på hver flip flop undtagen første, der er LSB flip flop. Hver og gate har to input. Output af hver og gate er og ‘ Ed output af tidligere alle flip-flops og det er input af den næste flip-flop. For at give og ‘ Ed output fra tidligere alle flip-flops til næste og gate, output fra forrige og gate er givet til næste næste og gate. Denne type tæller kaldes”ripple carry counter”.

lad os nu forstå arbejdet med denne tæller. Du kan se, at alle JK flip-flop er konfigureret som T flip flop. Input af første T flip flop er fast som er høj (1) og output er givet til næste flip flop input og første og gate. Output af anden flip flop gives til første og gate og output af første og gate gives til næste flip flop input. Derefter gentages denne sekvens for alle de næste flip flops.

da vi giver urpulser til dette kredsløb, vil første flip flop skifte og dens output bliver høj. Nu input af anden indgang er høj, og som næste ur puls er givet derefter anden flip flop vil skifte, og det vil blive høj. Første flip flop skifter også ved det andet ur, og det bliver lavt. Ved det tredje ur, første flip flop skifter og bliver høj, men da input af anden flip flop var lav, det skifter ikke og forbliver højt. Nu er den første og gate nu aktiv, og dens output vil være højt, hvilket er indgangen til tredje flip flop. Ved den fjerde ur puls er givet, første og anden flip – flops vil være lav og tredje flip flop vil skifte, og det vil blive høj. Denne proces gentages for alle flip flops.

2. Synkron op tæller uden ripple carry counter

lad os se designet af en 5 bit synkron op tæller uden ripple carry.

i denne tæller input af og gate er stigende som flip-flop stiger. Fordi vi ikke giver output fra forrige og til næste og gate i stedet giver vi direkte alle tidligere flip flops output til og gate. Så som antallet af flip flop stiger, øges antallet af og gate input også. Denne type flip flop kaldes”uden ripple carry counter”. Arbejdet med denne tæller er det samme som forklaret tidligere.

synkron ned tæller

vi ved, at for at konvertere en op tæller til ned tæller vi bare nødt til at ændre positionen af output i flip-flops. Så lad os se kredsløbet for begge typer synkron ned tæller.

1. Synkron ned tæller med ripple carry

lad os se det logiske kredsløb for synkron ned tæller med ripple carry.

så som du kan se, at vi har ændret output fra ‘K’ output til ‘~K’ output for at opnå ned tæller.

2. Synkron ned tæller uden ripple carry

lad os se det logiske kredsløb for synkron ned tæller uden ripple carry.

så som du også kan se i denne tæller, at vi har ændret output fra ‘K’ output til ‘~K’ output for at opnå ned tæller.

speciel type tæller

der er nogle specielle type tæller til rådighed, og de er “Ring tæller” og “Johnson tæller”. Lad os se dem en efter en.

ringtæller

dette er en speciel type synkron tæller. Det er en shift type tæller, så det kaldes også shift counter. I denne tæller skifter data fra højre til venstre eller venstre mod højre. Lad os se den logiske kredsløb ring tæller.

som du kan se, at output fra sidste flip-flop er input til første flip-flop, output fra første flip-flop er input til anden flip-flop og så videre. Så data vil skifte fra venstre mod højre. I denne tæller er højre eller venstre flip-flop oprindeligt indstillet til’ 1′, og alle andre flip-flop ryddes. Ved hver urpuls skiftes denne ‘1’. Lad os nu se sandhedstabellen for ringtælleren.

tæller trin af ring tæller vil være 20, 21, 22….2N-1. hvor N er antallet af flip flop.

FOUT = FCLK/N

Johnson counter

dette er også en speciel type synkron tæller. Vi var nødt til at forudindstille en flip-flop i ring tæller, men i Johnson counter feedback er givet form “~K” output af sidste flip-flop. Vi skal bare rydde alle flip flops.

som du kan se, at “~K” – output fra sidste flip-flop er input til første flip-flop, output fra første flip-flop er input til anden flip-flop og så videre. Så data vil skifte fra venstre mod højre. I denne tæller behøver vi ikke oprindeligt at indstille LSB eller MSB flip flop til ‘1’, Vi skal bare rydde alle flip-flops. Ved første ur puls ‘1’, som er på “~3.kvartal” vil blive flyttet, og det vil blive gemt i 0. kvartal indtil “~3. kvartal” er ikke ‘0’. Lad os nu se sandheden bordet af Johnson counter.

Ur	~K3	K3	K2	K1	K0
1	1	0	0	0	0
2	1	0	0	0	1
3	1	0	0	1	1
4	1	0	1	1	1
5	0	1	1	1	1
6	0	1	1	1	0
7	0	1	1	0	0
8	0	1	0	0	0
9	1	0	0	0	0

anvendelser af tæller

• tæller enhver digital puls
• frekvensdeling
• digitale ure
• Analog til Digital converter (ADC)

nogle counter chips (counter IC)

1. 74HC161: det er en 4 bit synkron BCD (binær kodet Decimal) tæller med asynkron nulstilling. Det er produceret af Ti (Ti).
2. 74hc163:- det er en 4 bit synkron binær tæller med asynkron nulstilling og synkron belastning. Det er produceret af Ti (Ti).
3. 74hc191:- det er en 4 bit synkron binær op/ned-tæller med asynkron nulstilling og synkron belastning. Det er fremstillet af NKP.
4. 74HC160:- Det er en 4 bit forudindstillelig synkron BCD-tæller med asynkron nulstilling. Det er fremstillet af NKP.
5. CD4017B:– det er en 4-trins synkron tiårstæller med afkodede udgange (0-9). For mere information Klik her.