Что такое счетчик Джонсона: принципиальная схема, таблица истинности и ее применение

В цифровой электронике счетчики Джонсона используются для хранения, обработки или подсчета количества событий, произошедших в схема . Это одна из цифровых последовательных логических схем, которая считает несколько импульсов. Они разработаны с группой триггеров с дополнительным тактовым сигналом. В каждой цифровой логике и вычислениях они используются для подсчета конкретного события или импульса, происходящего в цепи, а также следуют определенной последовательности или любой случайной последовательности в зависимости от конструкции. Есть разные типы, например, синхронный счетчики , Асинхронные счетчики / счетчики пульсаций, счетчик вверх / вниз, счетчик звонков, счетчик Джонсона, счетчик декады, счетчик модуля, каскадный счетчик

Что такое счетчик Джонсона?

Определение: Он также известен как модифицированное кольцо. прилавок . Он разработан с группой триггеров, где перевернутый выход последнего триггера соединен со входом первого триггера. Обычно это реализуется с помощью D-триггеров или JK-триггеров. Он также известен как счетчик с обратной связью или счетчик с витым кольцом. Это соответствует последовательности битовых шаблонов. По сравнению с кольцевым счетчиком, он использует только половину количества триггеров. Итак, МОД будет 2n, если имеется n триггеров.

Принципиальная электрическая схема

В принципиальная схема счетчика Джонсона каскадное расположение 'n' шлепки . В такой конструкции выход текущего триггера возвращается в качестве входного сигнала для следующего триггера. Например, инвертированный выход последнего триггера «Q̅n» возвращается на первый триггер в битовой комбинации последовательности. Счетчик регистрирует циклы в замкнутом контуре, то есть циркулирует внутри схемы.

встречная цепь

Рассмотрим 4-битный счетчик Джонсона, он содержит 4 D-триггера, который называется 4-битным счетчиком Джонсона. Он имеет предустановленные и очищающие контакты для инициализации или запуска и сброса счетчика.

Контакт сброса действует как переключатель включения / выключения. Итак, триггеры можно включить, щелкнув переключатель «Сброс».

Вывод CLK используется для наблюдения за изменениями выхода триггеров.

Стандартные 2,3- и 4-ступенчатые счетчики Джонсона используются для деления частоты тактовых сигналов с помощью различных подключений обратной связи. Например, трехступенчатый счетчик Джонсона можно использовать в качестве трехфазного генератора прямоугольных импульсов с фазовым сдвигом 120 градусов. Пятиступенчатый счетчик Джонсона используется как синхронный декадный счетчик (CD4017) или схема делителя. Двухступенчатый действует как квадратурный осциллятор или генератор, который производит отдельные выходные сигналы под углом 90 градусов каждый относительно входного сигнала.

Таблица правды

Рассмотрим таблицу истинности 3-битного счетчика Джонсона. Выход следующего триггера подключается как вход следующего триггера. Тактовый сигнал (CLK) используется для определения изменений на выходе. Он содержит 3 триггера, Q0, Q1, Q2 - выходы триггеров. Счетчик считает состояние циклов в непрерывном замкнутом контуре.

Вход D находится непосредственно перед нарастающим фронтом тактового сигнала (CLK), обозначенным как Q0.

Когда возникает нарастающий фронт CLK, выход Q1 является значением Q0.

Когда нет тактового импульса (0), на выходе счетчика будет 000.

Когда CLK = 1, на выходе счетчика 100.

Когда CLK = 2, на выходе счетчика 110.

Когда CLK = 3, на выходе счетчика 111.

Когда CLK = 4, на выходе счетчика 011.

Когда CLK = 5, на выходе счетчика 001.

MOD 3-битного счетчика Джонсона равен 6. Следовательно, имеется 6 уникальных номеров состояний. Полный процесс находится в последовательности битов.

Код Johnson Counter Verilog

Если количество битов или триггеров равно «n», то счетчик Джонсона 2n событий, состояний или циклов.

Код Verilog HDL 3-битного счетчика Джонсона показан ниже,

/////// Код Джонсона Verilog

модуль johnson_counter (out, reset, clk)

вход clk, сброс

выход [3: 0] выход

рег [3: 0] q

всегда @ (posedge clk)

начинать

если (сбросить)

q = 4’d0

еще

начинать
q [3]<=q[2]

q [2]<=q[1]

q [1]<=q[0]

q [0]<=(~q[3])
конец

конец

назначить out = q

конечный модуль

//////Конец////

4-битный счетчик Джонсона

4-битный счетчик Джонсона содержит 4 D-триггера и считает 8 циклов. Инвертированный выход последнего триггера возвращается в качестве входа в первый триггер.

• На рисунке ABCD - это выходы триггера в 4-битном шаблоне.
• Входное значение «D» - это инвертированный выход последнего триггера.
• «CLK» используется для подсчета состояний или циклов счетчика, который находится в замкнутом контуре.
• Контакт сброса используется как переключатель включения / выключения.
• Поскольку данные будут вращаться по непрерывному замкнутому циклу, счетчик также может использоваться для обнаружения различных шаблонов или значений в данных.
• Например, когда есть тактовый импульс, выходной образец триггеров будет 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001.
• Когда нет тактового импульса, на выходе будет 0000.

Разница между кольцевым счетчиком и счетчиком Джонсона

Разница между кольцевым счетчиком и счетчиком Джонсона заключается в том, что выход инвертора последнего триггера снова подключается как вход к первому триггеру.

В кольцевом счетчике количество входных тактовых импульсов, подаваемых на триггеры, равно количеству каскадов. Это означает, что MOD n-битного счетчика звонков равен «n».

В счетчике Джонсона количество входных тактовых импульсов делится вдвое, равным количеству каскадов. Это означает, что MOD n-битного счетчика Джонсона равен «2n».

Преимущества / недостатки счетчика Джонсона

К достоинствам и недостаткам можно отнести следующие.

Преимущества

Преимущества

• Счетчик Джонсона считает количество ступеней в два раза равным количеству тактовых импульсов, подаваемых на шлепки .
• Он считает события в непрерывном замкнутом контуре внутри контура.
• Его можно оформить с помощью шлепанцев D и JK.
• Его можно использовать как схему самодекодирования.

Недостатки

Недостатки:

• Его нельзя использовать для подсчета двоичного последовательность
• Он не использует все ступени, равные количеству ступеней в счетчике.
• Требуется только половина количества шлепанцев на половину количества таймингов. сигналы
• Он используется в любой временной последовательности.

Приложения

В приложения счетчика Джонсона находятся

• Счетчики Джонсона используются как делители частоты и распознаватели образов.
• Используется как синхронная декада прилавок и схема делителя
• Его можно использовать для создания сложных конечных автоматов при проектировании аппаратной логики.
• 3-битный счетчик Джонсона используется в качестве 3-фазного генератора прямоугольных импульсов для получения фазового сдвига 120 градусов.
• Частота тактового сигнала делится путем изменения их обратной связи.

FAQs

1). В чем разница между счетчиком колец и счетчиком Джонсона?

MOD n-битного счетчика звонков - «n», тогда как MOD n-битного счетчика Джонсона - «2n».

2). Что такое D-флип-флоп?

D-FLIP FLOP также называется синхронизированным триггером или триггером задержки, который отслеживает вход и делает переходы равными входу D.

3). Что такое асинхронный счетчик?

Он вводится через триггер и управляет выходами независимо от применяемых входных тактовых импульсов.

4). Для чего нужна таблица истинности?

Таблица истинности содержит несколько строк и столбцов с логическими переменными и комбинациями, чтобы знать логическое функционирование схемы. Он предоставляет все возможные значения в логической функции схемы.

5). Что представляет собой полная форма D-триггера?

Полная форма d-триггера - это Data-flip flop, который сохраняет значение, которое находится в строке данных.

Таким образом, это все о работе, схеме и таблице истинности счетчика Джонсона. Назначение счетчика Джонсона состоит в том, чтобы подсчитать или сохранить количество событий, когда инвертированный выход подается как вход для первого триггера и также называется изменением. Вот вам вопрос: «Что такое 8-битный счетчик Джонсона?».