Asinhroni števec je digitalno vezje, ki šteje impulze ure preko povezanih flip-flopov. Le prvi flip-flop dobi glavno uro, medtem ko se naslednje stopnje spreminjajo ena za drugo. Ta valovita akcija jo naredi preprosto in uporabno za štetje pri nizkih hitrostih in frekvenčno delitev. Ta članek ponuja informacije o njegovem delovanju, vrstah, časovnem vedenju, uporabi in primerjavi.
Osnove asinhronega števca
Asinhroni števec je digitalno števec, ki spreminja svoj izhod, ko prispejo impulzi ure. Samo prvi flip-flop prejme zunanjo uro neposredno. Vsak naslednji flip-flop se sproži z izhodom prejšnje stopnje, tako da signal potuje skozi števec v zaporedju.
To korak-po-koraku dejanje je razlog, da se imenuje tudi števec valov. Zasnova je preprosta in primerna za osnovno štetje v nizkohitrostnih digitalnih vezjih.
Kako deluje asinhroni števec?
Vhod ure in veriga sprožilcev
Prvi flip-flop spremeni stanje, ko prejme vhodni pulz ure. Nato njegov izhod postane sprožilec za naslednji flip-flop. Ta proces se nadaljuje skozi preostale faze, pri čemer se vsaka faza spremeni šele po prejšnji fazi.
Binarna izhodna formacija
Vsak flip-flop proizvede en izhodni bit. Ko se izhodi berejo skupaj, tvorijo binarno štetje. Prva stopnja predstavlja najnižji bit, medtem ko kasnejše stopnje predstavljajo višje bite. Ko se doda več flip-flopov, lahko števec ustvari več stanja štetja.
Glavne vrste asinhronih števcev
Asinhroni števec navzgor
Asinhroni števec poveča svoj števec za eno za vsak impulz ure. Njegovi izhodi sledijo naprej binarnemu zaporedju, ki se začne z najnižjo vrednostjo števila in se premika proti najvišji vrednosti. Ko doseže zadnje stanje štetja, števec vrne v začetno stanje in ponovi zaporedje.
Asinhroni števec navzdol
Asinhroni števec zmanjša svoje število za en za vsak impulz ure. Njegovi izhodi sledijo obratnemu binarnemu zaporedju, pri čemer se premikajo od višje vrednosti štetja proti nižji vrednosti. To obratno štetje je odvisno od tega, kako so flip-flop izhodi povezani iz ene stopnje v drugo.
Komplementarna uporaba izhodov
Flip-flopi pogosto zagotavljajo tako normalne kot komplementarne izhode. Normalni izhod in komplementarni izhod se lahko uporabljata v različnih povezovalnih poteh za podporo nasprotnim smerem štetja. Če izberete, kateri izhod poganja naslednjo stopnjo, je števec mogoče razporediti tako, da šteje navzgor ali navzdol.
Časovno vedenje v asinhronem števcu
Učinek valovanja
Učinek valovanja pomeni, da se izhodni biti ne posodabljajo hkrati. Sprememba se začne pri prvem flip-flopu in nato poteka skozi preostale stopnje eno za drugo.
Zakasnitev propagacije
Zakasnitev propagacije je kratek odzivni čas vsakega flip-flopa po prejemu sprožilnega signala. Ko se doda več stopenj, se ti majhni zakasneje združijo, zato števec potrebuje več časa, da doseže stabilen končni rezultat.
Lažna vmesna stanja
Med nekaterimi spremembami štetja lahko izhodi za kratek čas pokažejo napačna začasna stanja, preden se ustalijo na pravilnem štetju. Ta stanja se pojavijo, ko signal še potuje skozi verigo, in lahko vplivajo na vezja, ki preberejo izhod prezgodaj.
Osnovni delovni tok oblikovanja
→ Določite, ali mora števec šteti navzgor, odštevati navzdol ali deliti frekvenco.
→ Izberite zahtevano število bitov.
→ Povežite japonke v Cascade.
→ Potrdite tip sprožilca in izhodno pot.
→ Ocenite skupni zamik valovanja.
→ Preverite, ali povezana logika lahko prenaša začasna stanja.
→ Dodajte stroboskop ali omogočite nadzor, če je potrebno.
→ Preizkusite celotno zaporedje štetja.
Pogoste uporabe asinhronih števcev
Štetje pulzov
Štetje impulzov pomeni, da asinhroni števec šteje prihajajoče pulze enega za drugim. Vsak utrip ure spremeni štetje za en korak.
Štetje dogodkov
Štetje dogodkov beleži, kolikokrat se signal ali dejanje zgodi. Števec se povečuje ali zmanjšuje z vsakim prejetim signalom dogodka.
Delitev frekvenc
Frekvenčna delitev zmanjša vhodno frekvenco na nižjo izhodno frekvenco. Vsaka flip-flop stopnja dodatno razdeli signal.
Divizija ure
Deljenje ure ustvarja počasnejše signale ure iz hitrejšega vhoda ure. To je uporabno, kadar vezje potrebuje počasnejši časovni signal.
Časovni krogi
Časovniki uporabljajo asinhrone števce za štetje impulzov ure skozi čas. Vrednost štetja lahko podpira preproste časovne operacije.
6,6 LED zasloni za štetje
LED zasloni za štetje prikazujejo vrednosti štetja z digitalnimi izhodi. Izhodne bite je mogoče povezati z zaslonskimi vezji za prikaz spreminjajočih se stanja štetja.
Primerjava: asinhroni proti sinhronim števcem
| Značilnost | Asinhroni števec | Sinhroni števec |
|---|---|---|
| Metoda taktiranja | Valovanje skozi faze | Skupna ura za vse stopnje |
| Časovno usklajevanje izhoda | Ne sočasno | Skoraj istočasno |
| Hitrost | Spodnji | Višje |
| Kompleksnost | Enostavneje | Bolj zapleten |
| Učinek zakasnitve | Bolj opazno | Bolje nadzorovan |
| Najboljša uporaba | Štetje pri nizkih hitrostih | Hitrejši digitalni sistemi |
Zaključek
Asinhroni števci so preprosta števna vezja, ki delujejo tako, da prenašajo spremembe ure iz enega flip-flopa v drugega. Uporabni so za štetje impulzov, dogodkov, delitev frekvenc, delitev ure, časovnike, LED zaslone in logiko za nadzor pri nizkih hitrostih. Njihove glavne omejitve so zamik valovanja, začasna lažna stanja in nižja hitrost. Za vezja, ki potrebujejo izmenjavo izhodov skupaj, so sinhroni števci običajno bolj primerni.
Pogosto zastavljena vprašanja [FAQ]
Koliko stanj lahko ima asinhroni števec?
Asinhroni števec ima lahko 2ⁿ stanja, kjer je n število flip-flopov.
Kaj je protibit?
Števec je en izhod iz enega flip-flopa.
Kaj je stanje štetja?
Stanje štetja je polna binarna vrednost, ki jo tvorijo vsi izhodi flip-flopa.
9,4 Ali lahko asinhroni števec začne nad ničlo?
Da. Prednastavljeni ali jasni vhodi lahko nastavijo števec na izbrano začetno vrednost.
9,5 Kaj se zgodi po najvišjem štetju?
Števec se obrne in se vrne na začetno štetje.
Zakaj je prvi flip-flop najnižji bit?
Spreminja se z vsakim impulzom ure, zato predstavlja najmanjšo binarno vrednost.
