Ring Counter คืออะไร: การทำงานการจำแนกประเภทและการใช้งาน

ตัวนับเป็นวงจรต่อเนื่องที่มีหน้าที่ในการนับชีพจรความถี่และเวลาของสัญญาณโดยใช้สัญญาณนาฬิกาเดียว เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของ อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดทำงานบนเคาน์เตอร์ ได้รับการออกแบบโดยการจัดกลุ่มชุดรองเท้าแตะ (ที่คล้ายกันหรือต่างกัน) ตัวนับทำงานในโหมดต่างๆของโมดูลซึ่งแสดงด้วยจำนวนสถานะของวงจร มีสองประเภท เคาน์เตอร์ ซึ่งเป็นตัวนับแบบซิงโครนัสและอะซิงโครนัส ตัวนับซิงโครนัสทำงานตามสัญญาณนาฬิกาอินพุตและตัวนับแบบอะซิงโครนัสไม่ขึ้นอยู่กับสัญญาณนาฬิกาอินพุต ตัวนับซิงโครนัสคือ กะลงทะเบียน ตัวนับซึ่งจำแนกเพิ่มเติมเป็นตัวนับแหวนชนิดวงแหวนและแบบบิด

Ring Counter คืออะไร?

คำจำกัดความ: ตัวนับวงแหวนเรียกอีกอย่างว่า SISO ( อนุกรมในอนุกรมออก ) ตัวนับการลงทะเบียนกะซึ่งเอาต์พุตของฟลิปฟล็อปเชื่อมต่อกับอินพุตของฟลิปฟล็อปซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวนับวงแหวน การออกแบบตัวนับแหวนสามารถทำได้โดยใช้สี่ D-Flip Flops ด้วยสัญญาณนาฬิกาทั่วไปและอินพุตการแทนที่สามารถเชื่อมต่อเพื่อตั้งค่าล่วงหน้าและล้าง

บล็อกไดอะแกรมของแหวนเคาน์เตอร์

จากแผนภาพด้านบน

1). จำนวนสถานะที่ใช้คือ 4 (โดยที่ไม่มีสถานะ = ไม่ใช้ฟลิปฟล็อป)

2). ตั้งค่าล่วงหน้าหรือล้าง: หน้าที่หลักของสิ่งนี้คือหากสัญญาณนาฬิกาอินพุตเปลี่ยนไปค่าเอาต์พุตจะเปลี่ยนไปด้วย

การเชื่อมต่อมีดังต่อไปนี้

• อินพุตหนึ่งตัวเชื่อมต่อกับฟลิปฟล็อป ff0-Q0 ตัวแรก
• อินพุตอื่นเชื่อมต่อกับ CLR ของรองเท้าแตะอีกสามตัวเช่น ff1, ff2, ff3

ทฤษฎีการทำงาน

ตัวอย่างเช่นให้เราใช้เงื่อนไขที่ pre-set = ‘0000’ ผลลัพธ์ที่ได้จากฟลิปฟล็อปแต่ละอันจะเป็นดังนี้ สำหรับ FF0 เอาต์พุตที่ Q0 คือ ‘1’ ในขณะที่ในฟลิปฟล็อปอื่น ๆ เช่น ff, ff2, ff3 (ซึ่งเชื่อมต่อกับเคลียร์โดยที่ CLR = 0) เอาต์พุตที่ได้รับที่ Q1 = Q2 = Q3 = ’0′ สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้โดยทำตามตารางความจริงและรูปคลื่นเอาต์พุตที่ได้รับเมื่อดำเนินการโดยใช้รหัส Verilog HDL ใน ซอฟต์แวร์ Xilinx

ตารางความจริง

ที่ไหน

อินพุต = ORI และ CLK

X = นาฬิกาอาจเป็นได้ทั้งขอบบวกหรือขอบลบ

ผลลัพธ์ = Q0, Q1, Q2, Q3

จากตารางเราสามารถสังเกตได้ว่า '1' ถูกเลื่อนในแนวทแยงมุมจาก Q0 เป็น Q3 และอีกครั้งจะเปลี่ยนกลับไปที่ 'Q0' นี่แสดงว่ามันทำงานเหมือนตัวนับวงแหวน

โปรแกรม Verilog HDL สำหรับ Ring Counter

โมดูล dff (q, d, c)
เอาต์พุต q
อินพุต d, c
reg q
เริ่มต้น
q = 1’b1
เสมอ @ (posedge c)
q = ง
โมดูลท้าย

โมดูล dff1 (q, d, clk)
เอาต์พุต q
อินพุต d, clk
reg q
เริ่มต้น
q = 1’b0
เสมอ @ (posedge clk)
q = ง
endmodule

วงแหวนโมดูล (q, clk)
inout [3: 0] q
อินพุต clk
dff u1 (q [0], q [3], clk)
dff1 u2 (q [1], q [0], clk)
dff1 u3 (q [2], q [1], clk)
dff1 u4 (q [3], q [2], clk)
โมดูลท้าย

แผนผังเวลาของ Ring Counter

แผนภาพเวลาของตัวนับวงแหวนแสดงอยู่ด้านล่าง

เวลาแผนภาพของแหวนเคาน์เตอร์

การจำแนกประเภทของแหวนเคาน์เตอร์

ตัวนับแหวนแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ

ประเภทตรง

ชื่อทางเลือกของประเภทตรงคือ 'one hot counter' ซึ่งเอาต์พุตของฟลิปฟล็อปที่สิ้นสุดจะได้รับเป็นข้อเสนอแนะสำหรับอินพุตของฟลิปฟล็อปเริ่มต้น โดยที่เลขฐานสอง 0/1 จะหมุนเวียนในรูปวงแหวน ใช้สัญญาณควบคุมสองสัญญาณที่ตั้งไว้ล่วงหน้า (PR) และสัญญาณนาฬิกา (CLK) โดยที่ PR เชื่อมต่อกับ FF 0 และ CLR จะถูกกำหนดให้กับ FF3 ต่อไปนี้เป็นแผนภาพบล็อกของตัวนับวงแหวนตรง 4 ขั้นตอน

ตรงแหวนเคาน์เตอร์

ตารางความจริงของเคาน์เตอร์ประเภทแหวนตรง

ความจริงตารางตรงประเภท

แผนภาพเวลาของประเภทตรง

ไทม์มิ่งไดอะแกรมของแบบตรง

ประเภทบิด

ชื่ออื่นของประเภทบิดคือสวิตช์หาง / เดิน / เคาน์เตอร์ประเภทจอห์นสัน ผลลัพธ์ที่สมบูรณ์ของการสิ้นสุดฟลิปฟล็อปคือการป้อนกลับไปยังอินพุตของการเริ่มต้นฟลิปฟล็อป ที่กระแสของการไหลของ 1 และ 0 ในรูปแบบวงแหวน ตัวนับแบบบิดใช้สัญญาณควบคุมสองแบบเช่น CLK และ ORI โดยที่ CLK และ ORI เป็นเรื่องปกติของรองเท้าแตะทั้งสี่แบบ ต่อไปนี้เป็นแผนภาพบล็อกของตัวนับชนิดวงแหวนบิด 4 ขั้นตอน

ตารางความจริงประเภทบิด

แผนภาพเวลาของประเภทบิด

แผนภาพเวลาของประเภทบิดแสดงไว้ด้านล่าง

ไทม์มิ่งไดอะแกรมของจอห์นสันชนิด

ความแตกต่างระหว่าง Ring Type Counter และ Johnson Type Counter

ต่อไปนี้เป็นการเปรียบเทียบระหว่างตัวนับแหวนและเคาน์เตอร์ Johnson

ข้อดี

ข้อดีคือ

• มันสามารถ เข้ารหัส และถอดรหัสลอจิก
• การใช้งานสามารถทำได้โดยใช้ จขกท และรองเท้าแตะ D

ข้อเสีย

ข้อเสียคือ

• จาก 15 รัฐใช้ 4 สถานะ
• การไม่เริ่มต้นด้วยตนเอง

การใช้งาน

ต่อไปนี้เป็นแอพพลิเคชั่น

• ตัวนับความถี่
• ADC
• นาฬิกาดิจิตอล
• วัดตัวจับเวลาและอัตรา ฯลฯ

คำถามที่พบบ่อย

1). ตัวนับวงแหวน 10 บิตมีกี่สถานะ?

10 สถานะถูกใช้ในตัวนับวงแหวน 10 บิต

2). ตัวนับแบบอะซิงโครนัสคืออะไร?

ตัวนับแบบอะซิงโครนัสทำงานแบบอะซิงโครนัสซึ่งเป็นอิสระจากพัลส์นาฬิกา มี 2n - 1 สถานะ

3). mod ของตัวนับคืออะไร?

อีกชื่อหนึ่งสำหรับตัวนับ mod คือตัวนับโมดูลัส กำหนดเป็นจำนวนรัฐในตัวนับ

4). เคาน์เตอร์ของ Johnson หมายความว่าอย่างไร

ตัวนับจอห์นสันเป็นตัวนับวงแหวนประเภทหนึ่งที่มีการเสริมเอาท์พุทของฟลิปฟล็อปสุดท้ายและป้อนกลับไปยังอินพุตของฟลิปฟล็อปตัวแรก จำนวนรัฐที่ใช้คือ 2n

5). การหารด้วยตัวนับ N คืออะไร?

หารด้วยตัวนับ N หมายถึงการแบ่งความถี่สัญญาณนาฬิกาขาเข้าด้วย N

6). คุณหมายถึงอะไรโดยการลงทะเบียนกะ SISO?

รีจิสเตอร์ SISOshift เป็นรีจิสเตอร์แบบอนุกรมในอนุกรมโดยที่ข้อมูลอินพุตและข้อมูลเอาต์พุตจะถูกประมวลผลแบบอนุกรมทีละรายการและผลลัพธ์จะถูกเก็บไว้ในรีจิสเตอร์

ด้วยประการฉะนี้ เคาน์เตอร์ เป็นองค์ประกอบสำคัญของอิเล็กตรอนดิจิทัล พวกเขาถูกจัดประเภทเป็นซิงโครนัส (ชนิดวงแหวนและชนิดบิด) และตัวนับแบบอะซิงโครนัส ดังนั้นนี่คือภาพรวมของตัวนับวงแหวนซึ่งใช้สัญญาณควบคุมสองแบบคือนาฬิกาและตั้งค่าล่วงหน้า ขึ้นอยู่กับสัญญาณเหล่านี้พวกมันทำงานในรูปแบบวงแหวนดังนั้นจึงเรียกว่าตัวนับวงแหวนจึงถูกจัดประเภทเป็นประเภทตรงและแบบบิดต่อไป โดยที่แต่ละเคาน์เตอร์มีการออกแบบข้อดีและข้อเสียของตัวเอง