شمارنده سنکرون چیست؟

شمارنده‌های سنکرون به این دلیل نامیده می‌شوند که ورودی ساعت تمام فلیپ فلاپ‌های منفرد درون شمارنده، همه در یک زمان با هم توسط سیگنال ساعت یکسان کلاک می‌شوند.

با این حال، با شمارنده سنکرون، سیگنال ساعت خارجی به ورودی ساعت هر فلیپ فلاپ منفرد در شمارنده متصل می شود به طوری که همه فلیپ فلاپ ها به طور همزمان (موازی) با هم کلاک می شوند و یک زمان ثابت می دهند. به عبارت دیگر، تغییرات در خروجی در “همگام سازی” با سیگنال ساعت رخ می دهد.

نتیجه این همگام سازی این است که تمام بیت های خروجی منفرد دقیقاً در یک زمان در پاسخ به سیگنال ساعت مشترک بدون اثر امواج و بنابراین بدون تأخیر انتشار تغییر حالت می دهند.

با آسونیک همراه ما باشید تا برای شما بگوییم که شمارنده سنکرون چیست و چه مزایا و معایبی دارند؟

نمودار زمان شماری سنکرون

در تصویر بالا، ورودی ساعت از طریق فلیپ فلاپ ها و نمودار زمان بندی خروجی نشان داده شده است. در هر پالس ساعت، شمارنده سنکرون به صورت متوالی شمارش می شود. خروجی شمارش در چهار پایه خروجی از 0 تا 15 افزایشی است، در 0000 باینری تا 1111 برای شمارنده بالا سنکرون 4 بیتی. پس از 15 یا 1111، شمارنده به 0 یا 0000 تنظیم می شود و یک بار دیگر با یک چرخه شمارش جدید شمارش می شود.

برای شمارنده پایین سنکرون که در آن خروجی معکوس در سراسر دروازه AND متصل است، مرحله شمارش دقیقاً مخالف اتفاق می افتد. شمارنده شروع به شمارش از 15 یا 1111 تا 0 یا 0000 می کند و سپس دوباره راه اندازی می شود تا یک چرخه شمارش جدید شروع شود و دوباره از 15 یا 0000 شروع می شود.

پایین شمار سنکرون

تغییرات جزئی در بخش AND و با استفاده از خروجی معکوس از فلیپ فلاپ J-K می توانیم پایین شمار سنکرون ایجاد کنیم. شمارشگر پایین سنکرون 4 بیتی شروع به شمارش از 15 (1111 در باینری) و کاهش یا شمارش رو به پایین تا 0 یا 0000 می کند و پس از آن با تنظیم مجدد چرخه شمارش جدیدی را آغاز می کند. در شمارنده پایین سنکرون، ورودی AND Gate تغییر می کند.

ورودی FFA اول فلیپ فلاپ همان چیزی است که در پیشخوان همگام قبلی استفاده کردیم. به جای تغذیه مستقیم خروجی فلیپ فلاپ اول به فلیپ فلاپ بعدی بعدی، از پین خروجی معکوس استفاده می کنیم که برای دادن ورودی J و K در سراسر فلیپ فلاپ بعدی FFB و همچنین به عنوان پایه ورودی در سراسر AND استفاده می شود. دروازه. مانند مدار قبلی، دو گیت AND منطق لازم را برای دو فلیپ فلاپ FFC و FFD بعدی فراهم می کنند.

مطالب پیشنهادی

کاربرد شمارنده دیجیتال چیست؟

شمارنده دیجیتال چیست؟

شمارنده های دیجیتال چگونه کار می کنند؟

انواع شمارنده دیجیتال | معرفی ۱۱ نوع شمارنده دیجیتال

چگونه یک شمارنده دیجیتال بسازیم؟

چرا در صنعت الکترونیک به شمارنده های دیجیتال نیاز داریم؟

تغییر وضعیت در شمارنده سنکرون

در بالا مشاهده می‌شود که پالس‌های ساعت خارجی (پالس‌هایی که باید شمارش شوند) مستقیماً به هر یک از فلیپ فلاپ‌های J-K در زنجیره شمارنده تغذیه می‌شوند و ورودی‌های J و K همگی در حالت جابجایی به هم متصل هستند، اما فقط در اولین فلیپ فلاپ، فلیپ فلاپ FFA (LSB) به HIGH متصل می شوند، منطق “1” به فلیپ فلاپ اجازه می دهد تا در هر پالس ساعت تغییر کند. سپس شمارنده سنکرون دنباله ای از حالت های از پیش تعیین شده را در پاسخ به سیگنال ساعت مشترک دنبال می کند و برای هر پالس یک حالت را پیش می برد.

ورودی‌های J و K فلیپ فلاپ FFB مستقیماً به QA خروجی فلیپ فلاپ FFA متصل می‌شوند، اما ورودی‌های J و K فلیپ فلاپ‌های FFC و FFD از گیت‌های AND جداگانه هدایت می‌شوند که با سیگنال‌هایی از ورودی و خروجی مرحله قبل این گیت‌های AND اضافی منطق مورد نیاز برای ورودی‌های JK مرحله بعدی را ایجاد می‌کنند.

اگر هر فلیپ فلاپ JK را بر اساس “HIGH” بودن یا نبودن همه خروجی های فلیپ فلاپ قبلی (Q) فعال کنیم، می توانیم همان دنباله شمارش مدار ناهمزمان را به دست آوریم، اما بدون اثر ریپل، زیرا هر فلیپ فلاپ- فلاپ در این مدار دقیقاً در همان زمان کلاک می شود.

سپس از آنجایی که هیچ تاخیر انتشار ذاتی در شمارنده های سنکرون وجود ندارد، زیرا تمام مراحل شمارنده به صورت موازی به طور همزمان راه اندازی می شوند، حداکثر فرکانس کاری این نوع شمارشگر فرکانس بسیار بالاتر از مدار شمارنده ناهمزمان مشابه است.

شمارنده سنکرون 4 بیتی ده دهی

یک شمارنده سنکرون ده دهی 4 بیتی نیز می تواند با استفاده از شمارنده های باینری سنکرون برای تولید دنباله شمارش از 0 تا 9 ساخته شود. یک شمارنده باینری استاندارد را می توان با کمک منطق اضافی برای اجرای توالی حالت مورد نظر پس از رسیدن به تعداد “1001”، شمارنده به “0000” باز می گردد. ما اکنون شمارنده یک ده دهی یا ماژول 10 داریم.

گیت‌های AND اضافی زمانی را تشخیص می‌دهند که دنباله شمارش به “1001”، (دودویی 10) می‌رسد و باعث می‌شود تا فلیپ فلاپ FF3 روی پالس ساعت بعدی تغییر کند. فلیپ فلاپ FF0 روی هر پالس ساعت تغییر می کند. بنابراین، شمارش مجدداً تنظیم می شود و دوباره از “0000” شروع می شود و یک شمارنده ده دهی سنکرون تولید می کند.

ما به راحتی می‌توانیم گیت‌های AND اضافی را در مدار شمارنده بالا مرتب کنیم تا اعداد شمارش دیگری مانند شمارنده Mod-12 تولید کنیم که 12 حالت را از «0000» تا «1011» (0 تا 11) می‌شمارد و سپس دوباره ساختن آن‌ها را تکرار می‌کند. مناسب برای ساعت و غیره.

مزایا و معایب شمارنده سنکرون

اکنون با شمارنده سنکرون آشنا شده ایم اما تفاوت شمارنده اسنکرون و سنکرون چیست؟شمارنده سنکرون بسیاری از محدودیت ها را که به شمارنده ناهمزمان وارد می شوند حذف می کند.

مزایای شمارنده سنکرون به شرح زیر است:

1-طراحی آن آسان تر از شمارنده اسنکرون است.

2-به طور همزمان عمل می کند.

3-بدون تاخیر انتشار مرتبط با آن.

4-توالی شمارش با استفاده از گیت های منطقی کنترل می شود، شانس خطا کمتر است.

5-عملکرد سریعتر از شمارنده آسنکرون.

اگرچه مزایای زیادی وجود دارد، اما یکی از معایب اصلی کار با شمارنده سنکرون این است که برای اجرا به منطق اضافی زیادی نیاز دارد.

موارد استفاده از شمارنده سنکرون

چند برنامه کاربردی که از شمارنده های سنکرون استفاده می شود

• کنترل حرکت ماشین
• شمارنده دور موتور
• رمزگذار شافت دوار
• ساعت دیجیتال یا مولد پالس
• ساعت دیجیتال و سیستم هشدار

اطلاعات مربوط به راه انداختن پالس

دو نوع فلیپ فلاپ فعال با لبه وجود دارد، لبه مثبت یا لبه منفی.

فلیپ فلاپ های لبه مثبت یا لبه بالارونده، زمانی که ورودی ساعت حالت خود را از Logic 0 به Logic 1 تغییر می دهد، یک مرحله واحد را می شمارند، در اصطلاح Logic Low به Logic High.

از سوی دیگر، لبه منفی یا فلیپ فلاپ‌های لبه در حال کاهش، زمانی که ورودی ساعت حالت خود را از Logic 1 به Logic 0 تغییر می‌دهد، یک مرحله را به حساب می‌آورند، به عبارت دیگر Logic High به Logic Low.

شمارنده‌های ریپل برای تغییر حالت از کلیدهای ساعت در حال کاهش یا لبه منفی استفاده می‌کنند. دلیلی پشت آن نهفته است. فرصت‌های آسان‌تری برای آبشاری شمارنده‌ها با هم فراهم می‌کند، زیرا مهم‌ترین بیت یک شمارنده می‌تواند ورودی ساعت شمارنده بعدی را هدایت کند.

برخی از نکات اصلی در مورد شمارنده های سنکرون:

1. شمارنده های سنکرون را می توان از فلیپ فلاپ های Toggle یا D-type ساخت.
2. طراحی شمارنده های سنکرون راحت تر از شمارنده های ناهمزمان است.
3. آنها را شمارنده سنکرون می نامند زیرا ورودی ساعت فلیپ فلاپ ها است.
4. همه در یک زمان با سیگنال ساعت یکسان با هم کلاک می شوند.
5. با توجه به این پالس ساعت مشترک، همه حالت های خروجی به طور همزمان تغییر می کنند یا تغییر می کنند.
6. با سیم کشی تمام ورودی های ساعت به یکدیگر، هیچ تاخیر انتشار ذاتی وجود ندارد.
7. شمارنده‌های سنکرون گاهی اوقات شمارنده‌های موازی نامیده می‌شوند، زیرا ساعت به موازات همه فلیپ فلاپ‌ها تغذیه می‌شود.
8. مدار حافظه ذاتی وضعیت فعلی شمارنده ها را پیگیری می کند.
9. توالی شمارش با استفاده از گیت های منطقی کنترل می شود.
10. در مقایسه با شمارنده های ناهمزمان ممکن است به طور کلی عملیات سریعتر به دست آید.

سخن پایانی

شمارنده سنکرون به شمارنده هایی می گویند که که از سیگنال ساعت برای تغییر انتقال خود استفاده می کنند. این بدان معنی است که شمارنده های همزمان برای تغییر مقادیر حالت به ورودی ساعت بستگی دارند. یک شمارنده سنکرون ده دهی 4 بیتی نیز می تواند با استفاده از شمارنده های باینری سنکرون برای تولید دنباله شمارش از 0 تا 9 ساخته شود.

ما در این مطلب از آسونیک سعی داشتیم به طور خلاصه به شما بگوییم که شمارنده سنکرون چیست و چه مزایا و معایبی دارد. همچنین برای شما مواردی که می توان از شمارنده سنکرون استفاده کرد را بیان کردیم.

اگر شما هم اطلاعات مفیدی در رابطه های شمارنده های سنکرون دارید می توانید در بخش نظرات برای ما ارسال کنید.