Asinchroninis skaitiklis yra skaitmeninė grandinė, skaičiuojanti laikrodžio impulsus per prijungtas šlepetes. Tik pirmasis šlepetė gauna pagrindinį laikrodį, o kiti etapai keičiasi vienas po kito. Dėl šio bangavimo veiksmo jis yra paprastas ir naudingas mažo greičio skaičiavimui ir dažnio dalijimui. Šiame straipsnyje pateikiama informacija apie jo veikimą, tipus, laiko veikimą, naudojimą ir palyginimą.
Asinchroninio skaitiklio pagrindai
Asinchroninis skaitiklis yra skaitmeninė skaičiavimo grandinė, kuri keičia savo išvestį, kai ateina laikrodžio impulsai. Tik pirmasis šlepetė tiesiogiai gauna išorinį laikrodį. Kiekvieną sekantį flip-flop suaktyvina ankstesnio etapo išvestis, todėl signalas juda per skaitiklį iš eilės.
Šis žingsnis po žingsnio veiksmas dar vadinamas bangavimo skaitikliu. Konstrukcija yra paprasta ir tinkama pagrindiniam skaičiavimui mažos spartos skaitmeninėse grandinėse.
Kaip veikia asinchroninis skaitiklis?
Laikrodžio įvestis ir paleidimo grandinė
Pirmasis flip-flop keičia būseną, kai gauna įvesties laikrodžio impulsą. Po to jo išėjimas tampa kito šlepetės trigeriu. Šis procesas tęsiasi per likusius etapus, kiekvienas etapas keičiasi tik po etapo, kol jis pasikeičia.
Dvejetainės išvesties formavimas
Kiekvienas flip-flop sukuria vieną išvesties bitą. Kai išėjimai skaitomi kartu, jie sudaro dvejetainį skaičių. Pirmasis etapas reiškia mažiausią bitą, o vėlesni etapai reiškia didesnius bitus. Kai pridedama daugiau šlepetių, skaitiklis gali sukurti daugiau skaičiavimo būsenų.
Pagrindiniai asinchroninių skaitiklių tipai
Asinchroninis skaitiklis
Asinchroninis aukštyn skaitiklis padidina jo skaičių po vieną kiekvienam laikrodžio impulsui. Jo išėjimai seka pirmyn dvejetaine seka, pradedant nuo mažiausios skaičiaus vertės ir judant link didžiausios vertės. Pasiekęs paskutinę skaičiavimo būseną, skaitiklis grįžta į pradinę būseną ir pakartoja seką.
Asinchroninis skaitiklis
Asinchroninis žemyn skaitiklis sumažina jo skaičių po vieną kiekvienam laikrodžio impulsui. Jo išėjimai vyksta atvirkštine dvejetaine seka, pereinant nuo didesnės skaičiaus vertės prie mažesnės skaičiaus vertės. Šis atvirkštinio skaičiavimo veiksmas priklauso nuo to, kaip flip-flop išėjimai yra sujungti iš vieno etapo į kitą.
Papildomas išvesties naudojimas
Šlepetės dažnai suteikia tiek įprastą, tiek papildomą išvestį. Įprasta išvestis ir papildoma išvestis gali būti naudojamos skirtinguose ryšio keliuose, kad būtų palaikomos priešingos skaičiavimo kryptys. Pasirinkus, kuri išvestis varo kitą etapą, skaitiklis gali būti išdėstytas skaičiuoti aukštyn arba žemyn.
Laiko elgesys asinchroniniame skaitiklyje
Bangavimo efektas
Bangavimo efektas reiškia, kad išvesties bitai neatnaujinami tuo pačiu metu. Pakeitimas prasideda nuo pirmojo flip-flop ir tada pereina per likusius etapus po vieną.
Sklidimo vėlavimas
Sklidimo delsa yra trumpas kiekvieno flip-flop reakcijos laikas po to, kai jis gauna trigerio signalą. Pridėjus daugiau etapų, šie nedideli vėlavimai susijungia, todėl skaitiklis užtrunka ilgiau, kol pasiekia stabilų galutinį skaičių.
Klaidingos tarpinės būsenos
Kai kurių skaičiavimo pakeitimų metu išėjimai gali trumpai rodyti neteisingas laikinas būsenas, kol nustatomas teisingas skaičiavimas. Šios būsenos atsiranda, kai signalas vis dar juda per grandinę, ir gali paveikti grandines, kurios per anksti nuskaito išvestį.
Pagrindinė projektavimo darbo eiga
→ Nustatykite, ar skaitiklis turi skaičiuoti aukštyn, skaičiuoti atgal ar dalyti dažnį.
→ Pasirinkite reikiamą bitų skaičių.
→ Prijunkite šlepetes kaskadomis.
→ Patvirtinkite paleidiklio tipą ir išvesties kelią.
→ Įvertinkite bendrą pulsacijos vėlavimą.
→ Patikrinkite, ar prijungta logika gali toleruoti laikinas būsenas.
→ Jei reikia, pridėkite stroboskopą arba įgalinkite valdymą.
→ Patikrinkite visą skaičiavimo seką.
Įprastos asinchroninių skaitiklių programos
Pulso skaičiavimas
Impulsų skaičiavimas reiškia, kad asinchroninis skaitiklis skaičiuoja gaunamus impulsus po vieną. Kiekvienas laikrodžio impulsas keičia skaičių vienu žingsniu.
Įvykių skaičiavimas
Įvykių skaičiavimas įrašo, kiek kartų įvyksta signalas ar veiksmas. Skaitiklis didėja arba mažėja gavus kiekvieną įvykio signalą.
Dažnio padalijimas
Dažnio padalijimas sumažina įvesties dažnį į mažesnį išėjimo dažnį. Kiekvienas flip-flop etapas padalija signalą toliau.
Laikrodžio padalijimas
Laikrodžio padalijimas sukuria lėtesnius laikrodžio signalus iš greitesnės laikrodžio įvesties. Tai naudinga, kai grandinei reikia lėtesnio laiko signalo.
Laikmačio grandinės
Laikmačio grandinės naudoja asinchroninius skaitiklius, kad skaičiuotų laikrodžio impulsus laikui bėgant. Skaičiavimo reikšmė gali palaikyti paprastas laiko operacijas.
LED skaičiavimo ekranai
LED skaičiavimo ekranai rodo skaičiavimo reikšmes naudojant skaitmeninius išėjimus. Išvesties bitai gali būti prijungti prie ekrano grandinių, kad būtų rodomos besikeičiančios skaičiavimo būsenos.
Palyginimas: asinchroniniai ir sinchroniniai skaitikliai
| Funkcija | Asinchroninis skaitiklis | Sinchroninis skaitiklis |
|---|---|---|
| Užrakinimo būdas | Bangavimas per etapus | Bendras laikrodis visoms pakopoms |
| Išvesties laikas | Ne vienu metu | Beveik vienu metu |
| Greitis | Apatinis | Aukštesnis |
| Sudėtingumas | Paprasčiau | Sudėtingesnis |
| Delsos efektas | Labiau pastebimas | Geriau kontroliuojama |
| Geriausias naudojimas | Skaičiavimas mažu greičiu | Spartesnės skaitmeninės sistemos |
Išvada
Asinchroniniai skaitikliai yra paprastos skaičiavimo grandinės, kurios veikia perduodant laikrodžio keitimą iš vieno šlepetės į kitą. Jie naudingi impulsų skaičiavimui, įvykių skaičiavimui, dažnio dalijimui, laikrodžio padalijimui, laikmačiams, LED ekranams ir mažo greičio valdymo logikai. Pagrindinės jų ribos yra bangavimo vėlavimas, laikinos klaidingos būsenos ir mažesnis greitis. Grandinėms, kurioms reikia išėjimų keistis kartu, paprastai labiau tinka sinchroniniai skaitikliai.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Kiek būsenų gali turėti asinchroninis skaitiklis?
Asinchroninis skaitiklis gali turėti 2ⁿ būsenas, kur n yra šlepetių skaičius.
Kas yra priešpriešinis antgalis?
Priešpriešinis antgalis yra vienas išėjimas iš vieno šlepetės.
Kas yra skaičiavimo būsena?
Skaičiavimo būsena yra visa dvejetainė reikšmė, kurią sudaro visi flip-flop išėjimai.
Ar asinchroninis skaitiklis gali prasidėti virš nulio?
Taip. Iš anksto nustatyti arba aiškūs įėjimai gali nustatyti skaitiklį į pasirinktą pradinę vertę.
Kas nutinka po didžiausio skaičiavimo?
Skaitiklis apsiverčia ir grįžta į pradinį skaičiavimą.
Kodėl pirmasis flip-flop yra žemiausias bitas?
Jis keičiasi su kiekvienu laikrodžio impulsu, todėl reiškia mažiausią dvejetainę reikšmę.
