Compteurs numériques

Le compteur est un circuit séquentiel. Un circuit numérique qui est utilisé pour un comptage d'impulsions est un compteur connu. Counter est l'application la plus large des bascules. C'est un groupe de bascules avec un signal d'horloge appliqué. Les compteurs sont de deux types.

  • Compteurs asynchrones ou ondulés.
  • Compteurs synchrones.

Compteurs asynchrones ou ondulés

Le schéma logique d'un compteur d'ondulation à 2 bits est illustré sur la figure. La bascule à bascule (T) est utilisée. Mais nous pouvons également utiliser la bascule JK avec J et K connectés en permanence à la logique 1. L'horloge externe est appliquée à l'entrée d'horloge de la bascule A et la sortie Q A est appliquée à l'entrée d'horloge de la bascule suivante. FF-B.

Diagramme logique

Opération

SN État Opération
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 initialement
2 After 1st negative clock edge

Dès que le premier front d'horloge négatif est appliqué, FF-A basculera et Q A sera égal à 1.

Q A est connecté à l'entrée d'horloge de FF-B. Puisque Q A est passé de 0 à 1, il est traité comme le front d'horloge positif par FF-B. Il n'y a pas de changement dans Q B car FF-B est un front négatif déclenché FF.

Q B Q A = 01 après la première impulsion d'horloge.
3 After 2nd negative clock edge

A l'arrivée du second front d'horloge négatif, FF-A bascule à nouveau et Q A = 0.

Le changement de Q A agit comme un front d'horloge négatif pour FF-B. Donc, il basculera également, et Q B sera 1.

Q B Q A = 10 après la deuxième impulsion d'horloge.
4 After 3rd negative clock edge

A l'arrivée du 3ème front d'horloge négatif, FF-A bascule à nouveau et Q A devient 1 à partir de 0.

Puisqu'il s'agit d'un changement positif, FF-B n'y répond pas et reste inactif. Donc Q B ne change pas et continue d'être égal à 1.

Q B Q A = 11 après la troisième impulsion d'horloge.
5 After 4th negative clock edge

A l'arrivée du 4ème front d'horloge négatif, FF-A bascule à nouveau et Q A devient 1 à partir de 0.

Ce changement négatif de Q A agit comme une impulsion d'horloge pour FF-B. Par conséquent, il bascule pour changer Q B de 1 à 0.

Q B Q A = 00 après la quatrième impulsion d'horloge.

Table de vérité

Compteurs synchrones

Si les impulsions "d'horloge" sont appliquées simultanément à toutes les bascules d'un compteur, alors un tel compteur est appelé compteur synchrone.

Compteur progressif synchrone 2 bits

Les entrées J A et K A de FF-A sont liées à la logique 1. Ainsi, FF-A fonctionnera comme une bascule à bascule. Les J B et K B entrées sont connectées à Q A .

Diagramme logique

Opération

SN État Opération
1 Initially let both the FFs be in the reset state Q B Q A = 00 initialement.
2 After 1st negative clock edge

Dès que le premier front d'horloge négatif est appliqué, FF-A bascule et Q A passe de 0 à 1.

Mais au moment de l'application du front d'horloge négatif, Q A , J B = K B = 0. Donc FF-B ne changera pas son état. Donc Q B restera 0.

Q B Q A = 01 après la première impulsion d'horloge.
3 After 2nd negative clock edge

A l'arrivée du deuxième front d'horloge négatif, FF-A bascule à nouveau et Q A passe de 1 à 0.

Mais à cet instant, Q A était 1. Donc J B = K B = 1 et FF-B basculera. Par conséquent, Q B passe de 0 à 1.

Q B Q A = 10 après la deuxième impulsion d'horloge.
4 After 3rd negative clock edge

Lors de l'application du troisième front d'horloge descendant, FF-A basculera de 0 à 1 mais il n'y a pas de changement d'état pour FF-B.

Q B Q A = 11 après la troisième impulsion d'horloge.
5 After 4th negative clock edge

Lors de l'application de la prochaine impulsion d'horloge, Q A passera de 1 à 0 car Q B passera également de 1 à 0.

Q B Q A = 00 après la quatrième impulsion d'horloge.

Classification des compteurs

En fonction de la façon dont le comptage progresse, les compteurs synchrones ou asynchrones sont classés comme suit -

  • Compteurs
  • Compteurs à rebours
  • Compteurs haut / bas

Compteur HAUT / BAS

Le compteur et le compteur décroissant sont combinés pour obtenir un compteur UP / DOWN. Une entrée de commande de mode (M) est également fournie pour sélectionner le mode haut ou bas. Un circuit combinatoire doit être conçu et utilisé entre chaque paire de bascules afin de réaliser l'opération de montée / descente.

  • Type de compteurs haut / bas
  • Compteurs d'ondulation HAUT / BAS
  • Compteur synchrone HAUT / BAS

Compteurs d'ondulation HAUT / BAS

Dans le compteur d'ondulation HAUT / BAS, tous les FF fonctionnent en mode bascule. Il faut donc utiliser des bascules T ou des bascules JK. La bascule LSB reçoit directement l'horloge. Mais l'horloge pour chaque autre FF est obtenue à partir de la sortie (Q = Q bar) du FF précédent.

  • UP counting mode (M=0)- La sortie Q du FF précédent est reliée à l'horloge de l'étage suivant si le comptage doit être réalisé. Pour ce mode, l'entrée de sélection de mode M est à 0 logique (M = 0).

  • DOWN counting mode (M=1)- Si M = 1, alors la sortie Q bar du FF précédent est connectée au FF suivant. Cela fera fonctionner le compteur en mode de comptage.

Exemple

Compteur d'ondulation binaire haut / bas 3 bits.

  • 3 bits - donc trois FF sont nécessaires.

  • UP / DOWN - Une entrée de contrôle de mode est donc essentielle.

  • Pour un compteur à ondulation ascendante, la sortie Q du FF précédent est connectée à l'entrée d'horloge du suivant.

  • Pour un compteur à ondulation ascendante, la sortie Q du FF précédent est connectée à l'entrée d'horloge du suivant.

  • Pour un compteur décroissant d'ondulation, la sortie Q bar du FF précédent est connectée à l'entrée d'horloge du suivant.

  • Soit la sélection de la sortie Q et Q bar du FF précédent contrôlé par l'entrée de commande de mode M de telle sorte que, si M = 0, comptage UP. Alors connectez Q à CLK. Si M = 1, compte DOWN. Alors connectez la barre Q à CLK.

Diagramme

Table de vérité

Opération

SN État Opération
1 Case 1 − With M = 0 (Up counting mode)

Si M = 0 et M bar = 1, alors les portes ET 1 et 3 de la fig. sera activé tandis que les portes ET 2 et 4 seront désactivées.

Par conséquent, Q A est connecté à l'entrée d'horloge de FF-B et Q B est connecté à l'entrée d'horloge de FF-C.

Ces connexions sont les mêmes que celles du compteur normal. Ainsi, avec M = 0, le circuit fonctionne comme un compteur ascendant.
2 Case 2: With M = 1 (Down counting mode)

Si M = 1, alors les portes ET 2 et 4 de la fig. sont activés alors que les portes ET 1 et 3 sont désactivées.

Par conséquent, la barre Q A est connectée à l'entrée d'horloge de FF-B et la barre Q B est connectée à l'entrée d'horloge de FF-C.

Ces connexions produiront un décompte. Ainsi, avec M = 1, le circuit fonctionne comme un décompteur.

Compteur de module (compteur MOD-N)

Le compteur d'ondulation 2 bits est appelé compteur MOD-4 et le compteur d'ondulation 3 bits est appelé compteur MOD-8. Ainsi, en général, un compteur d'ondulation à n bits est appelé compteur modulo-N. Où, numéro MOD = 2 n .

Type de module

  • 2 bits vers le haut ou vers le bas (MOD-4)
  • 3 bits vers le haut ou vers le bas (MOD-8)
  • 4 bits vers le haut ou vers le bas (MOD-16)

Application des compteurs

  • Compteurs de fréquence
  • Horloge digitale
  • Mesure du temps
  • Convertisseur A vers N
  • Circuits diviseurs de fréquence
  • Générateur d'ondes triangulaires numériques.