Asynchrone teller

Wat is een teller?

Een teller is een apparaat dat een bepaalde gebeurtenis kan tellen op basis van het aantal keren dat de specifieke gebeurtenis (sen) heeft plaatsgevonden. In een digitaal logisch systeem of computers kan deze teller tellen en opslaan hoe lang een bepaalde gebeurtenis of proces heeft plaatsgevonden, afhankelijk van een kloksignaal. Het meest voorkomende type teller is een sequentieel digitaal logisch circuit met een enkele klokingang en meerdere uitgangen. De uitgangen vertegenwoordigen binaire of binair gecodeerde decimale getallen. Elke klokpuls verhoogt het aantal of verlaagt het aantal.

Wat is asynchroon?

Asynchroon staat voor het ontbreken van synchronisatie. Iets dat niet tegelijkertijd bestaat of voorkomt. In de computer- of telecommunicatiestroom staat Asynchroon voor het regelen van de bewerkingstijdstip door alleen een puls te verzenden wanneer de vorige bewerking is voltooid in plaats van deze met regelmatige tussenpozen te verzenden.

Asynchrone teller

Nu begrepen we dat wat tegenwerk is en wat de betekenis is van het woord asynchroon . Een asynchrone teller kan tellen met behulp van asynchrone klokingang. Tellers kunnen eenvoudig worden gemaakt met behulp van flip-flops. Aangezien de telling afhangt van het kloksignaal, worden in het geval van een asynchrone teller veranderende toestandbits geleverd als kloksignaal naar de volgende flip-flops. Die flip-flops zijn serieel met elkaar verbonden en de klokpuls kabbelt door de teller. Vanwege de rimpelklokpuls wordt dit vaak een rimpel-teller genoemd. Een asynchrone teller kan 2 ⁿ - 1 mogelijke telstatussen tellen.

Asynchrone afgekapte teller en decenniumteller

Aangezien er een maximaal uitgangsnummer is voor asynchrone tellers zoals MOD-16 met een resolutie van 4-bit, zijn er ook mogelijkheden om een ​​standaard asynchrone teller te gebruiken in een configuratie dat de teltoestand kleiner zal zijn dan hun maximale uitgangsnummer. Modulo- of MOD-tellers zijn een van die soorten tellers. De configuratie is zo gemaakt dat de teller zichzelf terugzet op nul op een vooraf geconfigureerde waarde en afgekapte reeksen heeft.

Dus als een teller met het specifieke aantal resoluties (n-bit resolutie) tot aan de telling wordt geroepen als volledige sequentieteller en aan de andere kant, als deze minder wordt geteld dan het maximale aantal, wordt deze een afgekapte teller genoemd.

Om het voordeel van de asynchrone ingangen in de flipflop te krijgen, kan Asynchrone Truncated-teller worden gebruikt met combinatielogica.

Modulo 16 asynchrone teller kan worden gewijzigd met behulp van extra logische poorten en kan worden gebruikt op een manier dat de output een decennium (gedeeld door 10) teller output geeft, wat handig is bij het tellen van standaard decimale getallen of in rekenkundige circuits. Dit type tellers worden Decade Counters genoemd.

Decade-tellers moeten op nul worden gereset wanneer de uitvoer een decimale waarde van 10 bereikt.

Als we 0-9 tellen (10 stappen), is het binaire getal -

Aantal tellen	Binair getal	Decimale waarde
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

Dus wanneer de output 1001 bereikt (BCD = 9), moet de teller worden gereset. Om de teller te resetten, moeten we deze toestand terugvoeren naar de reset-ingang. Teller die 0000 (BCD = 0) tot 1001 (BCD = 9) telt, wordt BCD of binair gecodeerde decimale teller genoemd.

Timingschema van de asynchrone decenniumteller en zijn waarheidstabel

In de bovenstaande afbeelding een standaard asynchrone teller gebruikt als decadentellerconfiguratie met behulp van 4 JK-flip-flops en één NAND-poort 74LS10D. De asynchrone teller telt op elke klokpuls vanaf 0000 (BCD = 0) tot 1001 (BCD = 9). Elke JK-flip-flop-uitgang levert een binair cijfer en de binaire uitgang wordt als klokingang naar de volgende volgende flip-flop gevoerd. In de uiteindelijke output 1001, die 9 decimaal is, de output D die het meest significante bit is en de output A die een minst significante bit is, bevinden beide zich in logica 1. Deze twee outputs zijn verbonden met de input van de 74LS10D. Wanneer de volgende klokpuls wordt ontvangen, keert de uitgang van 74LS10D de status terug van Logic High of 1 naar Logic Low of 0.

In een dergelijke situatie, wanneer de 74LS10D de uitgang verandert, worden de 74LS73 JK-flip-flops gereset als de uitgang van de NAND-poort is verbonden met de 74LS73 CLEAR-ingang. Toen de flip-flops werden gereset, werd de output van D naar A allemaal 0000 en de output van de NIET-EN-poort teruggezet naar Logica 1. Met een dergelijke configuratie werd de bovenste schakeling die in de afbeelding wordt getoond Modulo-10 of een decadeteller.

De Truth table of Decade-teller wordt getoond in de volgende tabel-

Klokpuls	Decimale waarde	Uitgang - D	Uitgang - C	Uitgang - B	Uitgang - 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

De onderstaande afbeelding toont het timingdiagram en de status van de 4 uitgangen op het kloksignaal. De reset-puls wordt ook weergegeven in het diagram.

De asynchrone teller, het voorbeeld en de bruikbaarheid maken

We kunnen de telcyclus voor de asynchrone teller wijzigen met behulp van de methode die wordt gebruikt bij het afkappen van telleruitvoer. Voor andere telcycli kunnen we de ingangsverbinding via de NAND-poort wijzigen of een andere logische poortconfiguratie toevoegen.

Zoals we eerder hebben besproken, is dat de maximale modulus die kan worden geïmplementeerd met n aantal flip-flops 2 ^{n is}. Hiervoor, als we een afgekapte asynchrone teller willen ontwerpen, moeten we het laagste vermogen van twee vinden, dat ofwel groter is dan of gelijk is aan onze gewenste modulus.

Als we bijvoorbeeld 0 tot 56 of mod - 57 willen tellen en herhalen vanaf 0, is het hoogste aantal vereiste flip-flops n = 6, wat een maximale modulus van 64 zal geven. Als we minder aantallen flip-flops kiezen, modulus is niet voldoende om de getallen van 0 tot 56 te tellen. Als we kiezen voor n = 5, is de maximale MOD = 32, wat onvoldoende is voor de telling.

We kunnen twee of meer 4-bits rimpel-tellers cascaderen en elk individu configureren als " gedeeld door 16" of " gedeeld door 8" formaties om een ​​MOD-128 of meer gespecificeerde teller te krijgen.

In het 74LS-segment zou de 7493 IC op een dergelijke manier kunnen worden geconfigureerd, alsof we 7493 configureren als " gedeeld door 16 " -teller en nog eens 7493 chipsets als een " gedeeld door 8 " -teller configureren, krijgen we een frequentie " delen door 128" scheidingslijn.

Andere IC's zoals 74LS90 bieden een programmeerbare rimpel-teller of -deler die kan worden geconfigureerd als delen door 2, delen door 3 of delen door 5 of andere combinaties.

Aan de andere kant is 74LS390 een andere flexibele keuze die kan worden gebruikt voor grote delen door een getal van 2 tot 50.100 en ook voor andere combinaties.

Frequentieverdelers

Een van de beste toepassingen van de asynchrone teller is om deze als frequentiedeler te gebruiken. We kunnen de hoge klokfrequentie terugbrengen tot een bruikbare, stabiele waarde die veel lager is dan de werkelijke hoogfrequente klok. Dit is erg handig in het geval van digitale elektronica, timinggerelateerde toepassingen, digitale klokken, onderbrekingsbrongeneratoren.

Stel dat we de klassieke NE555-timer-IC gebruiken, een monostabiele / astabiele multivibrator, draaiend op 260 kilohertz en de stabiliteit is +/- 2%. We kunnen gemakkelijk een 18-bits rimpel-teller " gedeeld door 2" toevoegen en een stabiele output van 1 Hz krijgen die kan worden gebruikt voor het genereren van 1 seconde vertraging of 1 seconde van de puls, wat handig is voor digitale klokken.

Dit is een eenvoudig circuit om een ​​stabiele frequentie of timing te produceren van een onstabiele bron door de frequentie te delen met behulp van een rimpelteller. Nauwkeurigere kristaloscillatoren kunnen andere nauwkeurige hoge frequenties produceren dan de signaalgeneratoren.

Voordelen en nadelen van asynchrone teller

Asynchrone tellers kunnen eenvoudig worden gebouwd met Type D-flip-flops. Ze kunnen worden geïmplementeerd met behulp van een " deel door n " tellercircuit, dat veel meer flexibiliteit biedt bij toepassingen met een groter telbereik, en de afgeknotte teller kan elk aantal modulusgetallen produceren.

Maar ondanks deze functies biedt de asynchrone teller enkele beperkingen en nadelen.

Tijdens het gebruik van de asynchrone teller, is een extra hersynchroniserende uitgangs-flip-flops vereist voor het hersynchroniseren van de flip-flops. Ook is voor de afgekapte sequentietelling, wanneer deze niet gelijk is, extra feedbacklogica nodig.

Bij het tellen van een groot aantal bits, als gevolg van het kettingsysteem, werd de voortplantingsvertraging door opeenvolgende stadia te groot, wat erg moeilijk te verwijderen is. In een dergelijke situatie zijn synchrone tellers sneller en betrouwbaar. Er zijn ook telfouten in Asynchronous Counter wanneer er hoge klokfrequenties overheen worden toegepast.