Computer-logical-organization-digital-counters

デジタルカウンター

カウンターは順序回路です。 パルスのカウントに使用されるデジタル回路は、既知のカウンターです。 カウンターは、フリップフロップの最も広い用途です。 これは、クロック信号が適用されたフリップフロップのグループです。 カウンターには2つのタイプがあります。

• 非同期またはリップルカウンター。
• 同期カウンター。

非同期またはリップルカウンター

2ビットリップルアップカウンターの論理図を図に示します。 トグル（T）フリップフロップが使用されています。 ただし、JとKをロジック1に永続的に接続した状態でもJKフリップフロップを使用できます。 外部クロックはフリップフロップAのクロック入力に適用され、Q〜A〜出力は次のフリップフロップのクロック入力に適用されます。 FF-B。

論理図

非同期カウンタまたはリップルカウンタの論理図

操作

S.N.	Condition	Operation
1	Initially let both the FFs be in the reset state	QBQA = 00 initially
2	After 1st negative clock edge	As soon as the first negative clock edge is applied, FF-A will toggle and QA will be equal to 1. Q〜A〜はFF-Bのクロック入力に接続されています。 Q〜A〜は0から1に変更されたため、FF-Bによってポジティブクロックエッジとして扱われます。 FF-BはネガティブエッジトリガーFFであるため、Q〜B〜に変化はありません。 Q〜B〜Q〜A〜= 01最初のクロックパルスの後。
3	After 2nd negative clock edge	On the arrival of second negative clock edge, FF-A toggles again and QA = 0. Q〜A〜の変化は、FF-Bの負のクロックエッジとして機能します。 したがって、それも切り替わり、Q〜B〜は1になります。 2番目のクロックパルスの後、Q〜B〜Q〜A〜= 10。
4	After 3rd negative clock edge	On the arrival of 3rd negative clock edge, FF-A toggles again and QA become 1 from 0. これは前向きな変化であるため、FF-Bはそれに反応せず、非アクティブのままです。 したがって、Q〜B〜は変更されず、1に等しくなり続けます。 Q〜B〜Q〜A〜= 3番目のクロックパルスの後。
5	After 4th negative clock edge	On the arrival of 4th negative clock edge, FF-A toggles again and QA becomes 1 from 0. Q〜A〜のこの負の変化は、FF-Bのクロックパルスとして機能します。 したがって、トグルしてQ〜B〜を1から0に変更します。 Q〜B〜Q〜A〜= 4番目のクロックパルスの後。

真理値表

非同期カウンターまたはリップルカウンターの真理値表

同期カウンター

「クロック」パルスがカウンタ内のすべてのフリップフロップに同時に適用される場合、そのようなカウンタは同期カウンタと呼ばれます。

2ビット同期アップカウンター

FF-AのJ〜A〜およびK〜A〜入力は、ロジック1に関連付けられています。 したがって、FF-Aはトグルフリップフロップとして機能します。 J〜B〜およびK〜B〜入力はQ〜A〜に接続されます。

論理図

同期カウンターの論理図

操作

S.N.	Condition	Operation
1	Initially let both the FFs be in the reset state	QBQA = 00 initially.
2	After 1st negative clock edge	As soon as the first negative clock edge is applied, FF-A will toggle and QA will change from 0 to 1. ただし、負のクロックエッジQ〜A〜、J〜B〜= K〜B〜= 0を適用した瞬間。 したがって、FF-Bは状態を変更しません。 したがって、Q〜B〜は0のままです。 Q〜B〜Q〜A〜= 01最初のクロックパルスの後。
3	After 2nd negative clock edge	On the arrival of second negative clock edge, FF-A toggles again and QA changes from 1 to 0. しかし、この時点でQ〜A〜は1でした。 したがって、J〜B〜= K〜B〜= 1およびFF-Bが切り替わります。 したがって、Q〜B〜は0から1に変わります。 2番目のクロックパルスの後、Q〜B〜Q〜A〜= 10。
4	After 3rd negative clock edge	On application of the third falling clock edge, FF-A will toggle from 0 to 1 but there is no change of state for FF-B. Q〜B〜Q〜A〜= 3番目のクロックパルスの後。
5	After 4th negative clock edge	On application of the next clock pulse, QA will change from 1 to 0 as QB will also change from 1 to 0. Q〜B〜Q〜A〜= 4番目のクロックパルスの後。

カウンターの分類

カウントの進行方法に応じて、同期または非同期カウンターは次のように分類されます-

• アップカウンター
• ダウンカウンター
• アップ/ダウンカウンター

アップ/ダウンカウンター

アップカウンターとダウンカウンターを組み合わせて、アップ/ダウンカウンターを取得します。 モード制御（M）入力も用意されており、アップモードまたはダウンモードを選択できます。 アップ/ダウン動作を実現するには、フリップフロップの各ペア間で組み合わせ回路を設計して使用する必要があります。

• アップ/ダウンカウンターのタイプ
• UP/DOWNリップルカウンター
• アップ/ダウン同期カウンター

アップ/ダウンリップルカウンター

UP/DOWNリップルカウンターでは、すべてのFFがトグルモードで動作します。 したがって、TフリップフロップまたはJKフリップフロップのいずれかを使用します。 LSBフリップフロップはクロックを直接受信します。 ただし、1つおきのFFへのクロックは、前のFFの出力（Q = Qバー）から取得されます。

• * UPカウントモード（M = 0）*-アップカウントを行う場合、前のFFのQ出力は次のステージのクロックに接続されます。 このモードでは、モード選択入力Mはロジック0（M = 0）です。
• * DOWNカウントモード（M = 1）*-M = 1の場合、前のFFのQバー出力が次のFFに接続されます。 これにより、カウンタがカウントモードで動作します。

例

3ビットバイナリアップ/ダウンリップルカウンター。

• 3ビット-したがって、3つのFFが必要です。
• UP/DOWN-したがって、モード制御入力が不可欠です。
• リップルアップカウンターの場合、前のFFのQ出力が次のFFのクロック入力に接続されます。
• リップルアップカウンターの場合、前のFFのQ出力が次のFFのクロック入力に接続されます。
• リップルダウンカウンターの場合、前のFFのQバー出力は次のFFのクロック入力に接続されます。
• 前のFFのQおよびQバー出力の選択は、モード制御入力Mによって制御され、M = 0の場合、UPカウントします。 QをCLKに接続します。 M = 1の場合、カウントダウン。 QバーをCLKに接続します。

ブロック図

アップ/ダウンカウンターのブロック図

真理値表

アップ/ダウンカウンターの真理値表

操作

S.N.	Condition	Operation
1	Case 1 − With M = 0 (Up counting mode)	If M = 0 and M bar = 1, then the AND gates 1 and 3 in fig. will be enabled whereas the AND gates 2 and 4 will be disabled. したがって、Q〜A〜はFF-Bのクロック入力に接続され、Q〜B〜はFF-Cのクロック入力に接続されます。 これらの接続は、通常のアップカウンターの接続と同じです。 したがって、M = 0の場合、回路はアップカウンターとして機能します。
2	Case 2: With M = 1 (Down counting mode)	If M = 1, then AND gates 2 and 4 in fig. are enabled whereas the AND gates 1 and 3 are disabled. したがって、Q〜A〜バーはFF-Bのクロック入力に接続され、Q〜B〜バーはFF-Cのクロック入力に接続されます。 これらの接続は、ダウンカウンターを生成します。 したがって、M = 1の場合、回路はダウンカウンターとして機能します。

モジュラスカウンター（MOD-Nカウンター）

2ビットリップルカウンターはMOD-4カウンターと呼ばれ、3ビットリップルカウンターはMOD-8カウンターと呼ばれます。 したがって、一般的に、nビットのリップルカウンタはモジュロNカウンタと呼ばれます。 ここで、MOD番号= 2 ^ n ^。

モジュラスの種類

• 2ビットアップまたはダウン（MOD-4）
• 3ビットアップまたはダウン（MOD-8）
• 4ビットアップまたはダウン（MOD-16）

カウンターの応用

• 周波数カウンター
• デジタル時計
• 時間測定
• AからDへのコンバーター
• 分周器回路
• デジタル三角波発生器。