บน 18/09/2024 351

การค้นพบเคาน์เตอร์แหวน: คู่มือเชิงลึกเกี่ยวกับฟังก์ชั่นการจำแนกประเภทและการใช้งานของพวกเขา

ตัวนับวงแหวนเป็นวงจรดิจิตอลที่สร้างขึ้นจากรองเท้าแตะที่เชื่อมต่อในวงปิดเปิดใช้งานการดำเนินการตามลำดับและวงจรที่ใช้ในระบบดิจิตอลบทความนี้ตรวจสอบเคาน์เตอร์แหวนเริ่มต้นจากการทำงานพื้นฐานของพวกเขาไปยังรูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นรุ่น 4 บิตและ 8 บิตโดยมีรายละเอียดการเริ่มต้นกลไกและการใช้งาน

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: เคาน์เตอร์แหวน

พื้นฐานของเคาน์เตอร์แหวน

ตัวนับวงแหวนคือการลงทะเบียนแบบกะพิเศษที่ออกแบบในรูปแบบวงปิดที่เอาต์พุตจาก Flip-Flop สุดท้ายจะถูกส่งกลับไปที่ครั้งแรกการจัดเรียงลูปนี้เป็นสิ่งที่ทำให้มันแตกต่างจากการลงทะเบียน Shift มาตรฐานซึ่งการไหลของข้อมูลจะหยุดลงหลังจาก Flip-Flop สุดท้ายการทำงานของเคาน์เตอร์แหวนหมุนรอบชุดของรองเท้าแตะจำนวนรัฐที่ตัวนับสามารถถือได้โดยตรงขึ้นอยู่กับจำนวนรองเท้าแตะที่ใช้ในวงจรตัวอย่างเช่นตัวนับวงแหวน 4 บิตมีสี่รองเท้าแตะในแง่การปฏิบัติแต่ละ flip-flop ตามลำดับที่เฉพาะเจาะจงทำให้เคาน์เตอร์แหวนสามารถจัดการงานที่สำคัญเช่นเวลาและการจัดลำดับในระบบดิจิตอล

ในเคาน์เตอร์วงแหวนทั่วไปพัลส์นาฬิกา (CLK) ควบคุมการทำงานของรองเท้าแตะทั้งหมดในเวลาเดียวกันทำให้เป็นระบบซิงโครนัสFlip-flop แต่ละตัวยังมีอินพุตพิเศษสองอินพุต-PRESET (PR) และ Clear (CLR)-ซึ่งให้ความสำคัญกับอินพุตอื่น ๆเมื่ออินพุตที่ตั้งไว้ล่วงหน้าได้รับสัญญาณต่ำมันจะบังคับเอาต์พุตของ Flip-Flop ให้สูงในทำนองเดียวกันเมื่ออินพุตที่ชัดเจนได้รับสัญญาณต่ำมันจะรีเซ็ตเอาต์พุตของ Flip-Flop เป็นต่ำคำสั่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้าและชัดเจนเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเอาต์พุตยังคงมีความเสถียรและไม่ได้รับผลกระทบจากอินพุตหรือสัญญาณนาฬิกาอื่น ๆ

รูปที่ 2: ตัวนับแหวน 8 บิต

การถอดรหัสเคาน์เตอร์แหวน 8 บิต

ตัวนับวงแหวน 8 บิตเป็นวงจรดิจิตอลที่ประกอบด้วยรองเท้าแตะ D-type แปดตัวที่จัดเรียงในลูปต่อเนื่องเอาต์พุตจาก Flip-flop ที่แปดจะถูกป้อนกลับเข้าไปในอินพุตของครั้งแรกสร้างวัฏจักรที่ไม่แตกหักการออกแบบวงปิดนี้ช่วยให้เคาน์เตอร์สามารถก้าวผ่านชุดของสถานะที่แตกต่างกันโดยแต่ละรัฐสอดคล้องกับหนึ่งในรองเท้าแตะที่ใช้งานอยู่การกำหนดค่า 8 บิตสามารถจัดการทั้งหมดแปดสถานะที่ไม่ซ้ำกันซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของเคาน์เตอร์เมื่อเทียบกับการกำหนดค่าที่เล็กลง

การทำงานของตัวนับวงแหวน 8 บิตเริ่มต้นด้วยการตั้งค่าฟลิปฟล็อปแรกให้เข้าสู่สถานะที่ใช้งานอยู่ในขณะที่รองเท้าแตะที่เหลืออยู่ไม่ได้ใช้งานจากนั้นสัญญาณนาฬิกาจะถูกนำไปใช้อย่างสม่ำเสมอกับรองเท้าแตะทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนแปลงของรัฐเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันทั่วทั้งวงจรเมื่อนาฬิกาพัลส์สถานะที่ใช้งานจะเปลี่ยนจากการพลิกหนึ่งฟล็อปหนึ่งไปยังรอบถัดไปในรอบที่คาดการณ์ได้การสลับลำดับนี้ยังคงดำเนินต่อไปจนกระทั่ง Flip-Flop สุดท้ายผ่านเอาท์พุทกลับไปเป็นครั้งแรก

รูปที่ 3: ตัวนับแหวน 4 บิต

ใช้งานเคาน์เตอร์แหวน 4 บิต

ในการใช้งานตัวนับแหวน 4 บิตโดยทั่วไปจะเริ่มต้นด้วยสถานะเริ่มต้นของ '0001'ในการตั้งค่านี้ Firm Flip-flop (FF0) ถูกตั้งค่าเป็นเอาต์พุต '1' ในขณะที่อีกสาม flip-flop (FF1, FF2 และ FF3) จะถูกล้างเป็น '0'การกำหนดค่าเริ่มต้นนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีเพียง Flip-Flop เพียงตัวเดียวที่ถือสถานะ '1' ซึ่งจะหมุนเวียนผ่านส่วนที่เหลือของรองเท้าแตะที่เหลือกับแต่ละรอบนาฬิกา

เมื่อนาฬิกาพัลส์ '1' จะเปลี่ยนจาก FF0 เป็น FF1 จากนั้นไปที่ FF2, FF3 และในที่สุดก็กลับไปที่ FF0 เพื่อสร้างวนซ้ำซ้ำความก้าวหน้านี้ยังคงดำเนินต่อไปด้วยการพลิกฟล็อปแต่ละครั้งผลัดกันถือสถานะ '1' ในขณะที่คนอื่นยังคง '0'รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงสถานะนี้ก่อให้เกิดการทำงานพื้นฐานของเคาน์เตอร์แหวนเพื่อให้มั่นใจว่าลำดับที่คาดการณ์ได้เมื่อมันวนผ่านรองเท้าแตะทั้งสี่

เพื่อให้เข้าใจถึงพฤติกรรมของเคาน์เตอร์แหวนได้ดีขึ้นการจำลองรูปคลื่นโดยใช้เครื่องมือเช่น Verilog HDL บนแพลตฟอร์มเช่น Xilinx จะมีประโยชน์การจำลองเหล่านี้สร้างการแสดงแบบกราฟิกของการเปลี่ยนสถานะของเคาน์เตอร์ช่วยให้คุณเห็นว่า '1' ย้ายจากฟลิปฟล็อปหนึ่งไปยังอีกด้วยการเต้นของนาฬิกาแต่ละครั้งตัวอย่างเช่นในช่วงเวลาหนึ่งรอบนาฬิกา '1' จะเปลี่ยนจาก FF0 เป็น FF1 และในรอบต่อไปมันจะย้ายไปที่ FF2 ดำเนินการต่อไปจนกว่าจะกลับไปที่ FF0 หลังจากถึง FF3เครื่องมือภาพเหล่านี้ไม่เพียง แต่มีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงตามลำดับ แต่ยังเพื่อยืนยันความถูกต้องของเวลาและการเปลี่ยนผ่านในการออกแบบพวกเขาเสนอมุมมองที่ชัดเจนว่าฟังก์ชั่นตัวนับวงแหวนซึ่งเหมาะสำหรับการตรวจสอบว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้องในแอปพลิเคชันจริง

ถอดรหัสตารางความจริงของเคาน์เตอร์แหวน

ตารางความจริงเป็นเครื่องมือร้ายแรงที่ใช้ในการแมปสถานะอินพุตและเอาต์พุตของตัวนับวงแหวนทำให้ภาพรวมที่ชัดเจนของวิธีการที่ตัวนับทำงานในวงจรดิจิตอลสำหรับตัวนับวงแหวน 4 บิตตารางแสดงให้เห็นว่าสถานะ '1' เคลื่อนที่ผ่านเอาต์พุตฟลิปฟล็อปแต่ละตัว (Q0, Q1, Q2, Q3) ในรอบการทำซ้ำอินพุตเช่นอินพุต Overriding (ORI) และนาฬิกาพัลส์ (CLK) ยังแสดงรายการเพื่อแสดงว่าพวกเขาส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนสถานะของรัฐอย่างไรตารางนี้จับพฤติกรรมวัฏจักรของเคาน์เตอร์ซึ่ง '1' ดำเนินการจากฟลิปฟล็อปหนึ่งไปยังอีกและในที่สุดก็วนกลับไปที่จุดเริ่มต้น

ในแต่ละรอบนาฬิกา '1' เปลี่ยนจากเอาต์พุตหนึ่งไปยังรอบถัดไปย้ายจาก Q0 เป็น Q1, Q1 เป็น Q2, Q2 เป็น Q3 และในที่สุดก็กลับไปที่ Q0การเคลื่อนไหวตามลำดับนี้เป็นสาระสำคัญของวิธีการทำงานของตัวนับวงแหวนและสนับสนุนความต้องการของระบบที่พึ่งพาลำดับซ้ำ ๆ และคาดการณ์ได้โดยตรงอุปกรณ์เช่นนาฬิกาดิจิตอลเซ็นเซอร์การหมุนและการเข้ารหัสตำแหน่งทั้งหมดได้รับประโยชน์จากการทำงานของวัฏจักรนี้ซึ่งมีการใช้ความแม่นยำและเวลา

รูปที่ 4: โปรแกรม Verilog HDL สำหรับเคาน์เตอร์แหวน

การออกแบบเคาน์เตอร์แหวนใน Verilog HDL

โปรแกรม Verilog HDL ต่อไปนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อจำลองพฤติกรรมของเคาน์เตอร์แหวนโดยใช้วิธีการแบบแยกส่วนแต่ละโมดูลในรหัสสอดคล้องกับ flip-flop ในตัวนับวงแหวนโดยมีเอาต์พุตจากโมดูลหนึ่งป้อนโดยตรงไปยังอินพุตของถัดไปห่วงโซ่การเชื่อมต่อนี้ถูกควบคุมโดยพัลส์นาฬิกาขอบที่เพิ่มขึ้นซึ่งซิงโครไนซ์การเปลี่ยนสถานะในรองเท้าแตะทั้งหมดเพื่อให้มั่นใจว่าระบบทำงานในลักษณะที่ประสานงานกัน

เคาน์เตอร์แหวนประเภทต่างๆ

เคาน์เตอร์แหวนมีสองประเภทหลักแต่ละประเภทมีลักษณะการทำงานที่เป็นเอกลักษณ์: ตัวนับวงแหวนตรงและตัวนับแหวนบิดทั้งสองมีวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความต้องการของระบบดิจิตอล

รูปที่ 5: ตัวนับแหวนตรง (เคาน์เตอร์ร้อนหนึ่งตัว)

เคาน์เตอร์แหวนตรงมักเรียกว่าเคาน์เตอร์ "ร้อนหนึ่ง" ทำงานโดยผ่าน '1' เดียวผ่านชุดของรองเท้าแตะในวงด้วยพัลส์นาฬิกาแต่ละตัว '1' จะย้ายไปยังฟลิปฟล็อปถัดไปในขณะที่รองเท้าแตะอื่น ๆ ทั้งหมดยังคงอยู่ที่ '0'การออกแบบแบบวงกลมที่เรียบง่ายนี้เหมาะสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการสถานะที่ใช้งานเพียงครั้งเดียวในแต่ละครั้งเช่นเครื่องกำเนิดลำดับพื้นฐานหรือการลงทะเบียนกะธรรมชาติที่ตรงไปตรงมาของเคาน์เตอร์แหวนตรงช่วยให้มั่นใจได้ว่าการใช้งานและความน่าเชื่อถือในระบบที่จำเป็นต้องใช้รูปแบบการทำซ้ำอย่างง่าย

รูปที่ 6: เคาน์เตอร์แหวนบิด (เคาน์เตอร์จอห์นสัน)

เคาน์เตอร์แหวนบิดหรือที่เรียกว่าเคาน์เตอร์จอห์นสันเพิ่มการปรับเปลี่ยนที่สำคัญในการออกแบบพื้นฐานในรุ่นนี้เอาต์พุตของ Flip-flop สุดท้ายจะกลับด้านก่อนที่จะถูกป้อนกลับเข้าไปในอินพุตของ Firm Flip-flop แรกการผกผันนี้สร้างลำดับที่ชุดของชุดตามด้วยชุดของศูนย์เพิ่มจำนวนสถานะที่แตกต่างกันเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับเคาน์เตอร์แหวนตรงเป็นผลให้เคาน์เตอร์จอห์นสันสามารถจัดการงานที่ซับซ้อนมากขึ้นทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องใช้ช่วงที่กว้างขึ้นเช่นการเข้ารหัสตำแหน่งดิจิตอลหรือการดำเนินการเรียงลำดับขั้นสูง

เปรียบเทียบเคาน์เตอร์แหวนกับเคาน์เตอร์จอห์นสัน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเคาน์เตอร์แหวนและเคาน์เตอร์จอห์นสันอยู่ในวิธีที่พวกเขาจัดการกับลูปข้อเสนอแนะซึ่งมีผลต่อจำนวนรัฐและพฤติกรรมโดยรวมของเคาน์เตอร์แต่ละตัว

ตัวนับวงแหวน: ในตัวนับวงแหวนเอาต์พุตจาก Flip-flop สุดท้ายจะถูกป้อนกลับโดยตรงในอินพุตของ Firm Flip-Flop แรกโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆเนื่องจากลูปโดยตรงนี้จำนวนรัฐทั้งหมดจึงเท่ากับจำนวนรองเท้าแตะในเคาน์เตอร์ตัวอย่างเช่นหากมีรองเท้าแตะสี่ตัวเคาน์เตอร์จะวนรอบสี่รัฐFlip-flop แต่ละตัวมีระดับสูง ('1') สำหรับรอบหนึ่งนาฬิกาและอยู่ในระดับต่ำ ('0') ตลอดเวลาที่เหลือสร้างลำดับที่ง่ายและซ้ำของสถานะ

จอห์นสันเคาน์เตอร์: เคาน์เตอร์จอห์นสันในทางกลับกันแนะนำข้อเสนอแนะกลับด้านจากเอาต์พุตของฟลิปฟล็อปสุดท้ายกลับไปที่อินพุตของครั้งแรกการผกผันนี้ช่วยให้เคาน์เตอร์สามารถสร้างสถานะได้มากกว่าตัวนับวงแหวน - เพิ่มจำนวนFlip-flop แต่ละขั้นตอนจะผ่านสองขั้นตอน: ก่อนอื่นมันมีระดับสูง ('1') จากนั้นต่ำ ('0') ก่อนที่จะเปลี่ยนไปเป็นสถานะตรงข้ามซึ่งหมายความว่าเคาน์เตอร์จอห์นสันสี่ฟลอพจะหมุนเวียนผ่านแปดรัฐนอกจากนี้การออกแบบนี้จะช่วยลดความถี่เอาต์พุตด้วยความถี่เอาต์พุตเป็นครึ่งหนึ่งของสัญญาณนาฬิกาอินพุต

การประเมินข้อดีข้อเสียของการใช้เคาน์เตอร์แหวน

เคาน์เตอร์แหวนมีประโยชน์และข้อเสียที่แตกต่างกันซึ่งมีผลต่อความเหมาะสมในการออกแบบวงจรดิจิตอล

ผู้เชี่ยวชาญ

การออกแบบที่เรียบง่าย: หนึ่งในจุดแข็งหลักของเคาน์เตอร์แหวนคือการก่อสร้างที่ตรงไปตรงมาซึ่งแตกต่างจากเคาน์เตอร์อื่น ๆ ไม่ต้องการส่วนประกอบเพิ่มเติมเช่นตัวถอดรหัสความเรียบง่ายนี้ทำให้ง่ายขึ้นและคุ้มค่ามากขึ้นในการใช้งานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่ต้องการการเข้ารหัสหรือถอดรหัสขั้นพื้นฐานโดยไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อน

ส่วนประกอบน้อยลง: โครงสร้างลูปข้อเสนอแนะของตัวนับวงแหวนช่วยให้สามารถทำงานได้โดยมีส่วนประกอบน้อยลงเมื่อเทียบกับตัวนับประเภทอื่นการลดลงของชิ้นส่วนนี้ไม่เพียง แต่ช่วยลดต้นทุน แต่ยังเพิ่มความน่าเชื่อถือเนื่องจากส่วนประกอบที่น้อยลงหมายถึงความเสี่ยงต่อความล้มเหลวของฮาร์ดแวร์น้อยลง

ข้อเสีย

จำนวน จำกัด ของรัฐ: ข้อ จำกัด ที่สำคัญของเคาน์เตอร์แหวนคือจำนวนรัฐเชื่อมโยงโดยตรงกับจำนวนรองเท้าแตะหากคุณต้องการสถานะเพิ่มเติมคุณต้องเพิ่มรองเท้าแตะมากขึ้นซึ่งอาจไม่สามารถใช้งานได้จริงในแอปพลิเคชันที่ต้องการรัฐจำนวนมากขึ้น

ไม่มีความสามารถในการเริ่มต้นด้วยตนเอง: โดยทั่วไปแล้วเคาน์เตอร์แหวนไม่สามารถเริ่มต้นจากสถานะโดยพลการใด ๆพวกเขาต้องการเงื่อนไขที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อเริ่มการทำงานซึ่งอาจเป็นข้อเสียในระบบที่ต้องการความยืดหยุ่นและการเริ่มต้นอย่างรวดเร็วซึ่งหมายความว่าอาจจำเป็นต้องใช้ขั้นตอนเพิ่มเติมหรือส่วนประกอบเพื่อให้แน่ใจว่าตัวนับเริ่มต้นอย่างถูกต้อง

การใช้งานที่หลากหลายของเคาน์เตอร์แหวนในอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

เคาน์เตอร์วงแหวนมีบทบาทสำคัญในระบบดิจิตอลต่างๆด้วยการดำเนินการวงจรที่เรียบง่าย แต่มีประสิทธิภาพความสามารถของพวกเขาในการเคลื่อนย้ายผ่านจำนวนสถานะคงที่ในลำดับที่ควบคุมทำให้พวกเขามีประโยชน์อย่างมากในช่วงของแอปพลิเคชัน

รูปที่ 7: การนับความถี่และนาฬิกาดิจิตอล

เคาน์เตอร์แหวนมักจะใช้ในตัวนับความถี่และนาฬิกาดิจิตอลเนื่องจากสามารถหมุนเวียนผ่านจำนวนรัฐที่มีความแม่นยำและความน่าเชื่อถือสิ่งนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับงานที่ต้องมีการติดตามเวลาหรือความถี่ที่แม่นยำเพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานที่มั่นคงและคาดการณ์ได้

รูปที่ 8: ตัวจับเวลา

ในแอปพลิเคชันเวลาจะใช้ตัวนับวงแหวนเพื่อวัดช่วงเวลาและเรียกเหตุการณ์เฉพาะโดยการผ่านสถานะของพวกเขาในการซิงค์กับสัญญาณนาฬิกาพวกเขาให้วิธีที่ตรงไปตรงมาในการจัดการเวลาทำให้มั่นใจได้ว่าเหตุการณ์จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่เหมาะสมตามสถานะปัจจุบันของเคาน์เตอร์

รูปที่ 9: เครื่องจักร จำกัด (FSM)

เคาน์เตอร์แหวนจะถูกรวมเข้ากับเครื่องจักรที่ จำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมเช่น ASIC (วงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน) และ FPGAการเปลี่ยนสถานะที่คาดการณ์ได้ของพวกเขาทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการควบคุมการไหลของการดำเนินงานในระบบเหล่านี้เพื่อให้มั่นใจว่าการเปลี่ยนแปลงของแต่ละรัฐนั้นได้รับการจัดการอย่างราบรื่นและแม่นยำ

รูปที่ 10: สัญญาณกำหนดเวลา

เคาน์เตอร์แหวนยังมีค่าสำหรับการสร้างสัญญาณเวลาซึ่งมีประโยชน์สำหรับการประสานงานการทำงานของวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยการผลิตสัญญาณเหล่านี้ในลักษณะปกติแบบวัฏจักรพวกเขาช่วยให้มั่นใจว่าส่วนต่าง ๆ ของวงจรยังคงซิงโครไนซ์

รูปที่ 11: การสร้างหมายเลขหลอกสุ่ม

ในระบบการเข้ารหัสนั้นตัวนับวงแหวนจะใช้ในการสร้างหมายเลขสุ่มหลอกซึ่งเป็นอันตรายสำหรับอัลกอริทึมการเข้ารหัสความสามารถของเคาน์เตอร์ในการเลื่อนผ่านรัฐที่คาดการณ์ไว้ในขณะที่ยังคงรักษาแบบสุ่มในเอาท์พุททำให้พวกเขามีประโยชน์ในแอปพลิเคชันที่ละเอียดอ่อนนี้

รูปที่ 12: การจัดการการจัดเก็บแบบวงกลม

ในระบบหน่วยความจำเคาน์เตอร์แหวนช่วยในการจัดการคิวแบบวงกลมเพื่อให้มั่นใจว่าข้อมูลจะถูกจัดเก็บและดึงข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพธรรมชาติของวงจรของพวกเขาช่วยให้พวกเขาสามารถจัดการกับการปั่นจักรยานซ้ำ ๆ ของข้อมูลในวิธีที่ควบคุมทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการจัดการบัฟเฟอร์และระบบจัดเก็บข้อมูลอื่น ๆ ที่พึ่งพาการไหลของข้อมูลอย่างต่อเนื่อง

บทสรุป

เคาน์เตอร์แหวนแสดงถึงองค์ประกอบที่หลากหลาย แต่หลากหลายในการออกแบบวงจรดิจิตอลโดดเด่นด้วยการก่อสร้างที่เรียบง่ายและการทำงานที่มีประสิทธิภาพในแอพพลิเคชั่นมากมายแม้จะมีข้อ จำกัด ของพวกเขาเช่นจำนวนรัฐคงที่และขาดความสามารถในการเริ่มต้นด้วยตนเองความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือของเคาน์เตอร์แหวนทำให้พวกเขาจำเป็นในการออกแบบระบบดิจิตอลที่ทันสมัย

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. แอพพลิเคชั่นของเคาน์เตอร์จอห์นสันคืออะไร?

เคาน์เตอร์จอห์นสันหรือที่รู้จักกันในชื่อเคาน์เตอร์แหวนบิดส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลสำหรับการสร้างตัวจับเวลาล่าช้าและสร้างรูปคลื่นสี่เหลี่ยมสมมาตรเคาน์เตอร์เหล่านี้พบแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริงในนาฬิกาดิจิตอลสำหรับการจัดลำดับเวลาในระบบควบคุมเป็นตัวนับแบบแบ่งโดย N-N ที่พวกเขาจัดการการดำเนินการตามลำดับและในการขับเคลื่อนจอแสดงผลตัวเลขที่พวกเขาสร้างชุดของค่าไบนารีผู้ประกอบการมักจะพึ่งพาเคาน์เตอร์จอห์นสันเพื่อความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือในการผลิตรัฐจำนวนมากที่มีรองเท้าแตะน้อยกว่าเคาน์เตอร์อื่น ๆ

2. การจำแนกประเภทของเคาน์เตอร์แหวนคืออะไร?

เคาน์เตอร์แหวนถูกจำแนกตามการซิงโครไนซ์การดำเนินงาน:

เคาน์เตอร์แหวนแบบซิงโครนัส: รองเท้าแตะทั้งหมดถูกขับเคลื่อนด้วยสัญญาณนาฬิกาทั่วไปทำให้การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นพร้อมกันในรองเท้าแตะทั้งหมด

เคาน์เตอร์แหวนแบบอะซิงโครนัส (หรือระลอกคลื่น): เอาต์พุตของหนึ่ง flip-flop กลายเป็นอินพุตนาฬิกาสำหรับถัดไปนำไปสู่การเปลี่ยนลำดับที่ระลอกคลื่นผ่านเคาน์เตอร์

3. วิธีใช้เคาน์เตอร์แหวน?

เพื่อใช้ตัวนับแหวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

การเริ่มต้น: เริ่มต้นด้วยการตั้งค่ารองเท้าแตะทั้งหมดเป็น 0 ยกเว้นหนึ่งซึ่งควรตั้งค่าเป็น 1 การตั้งค่านี้สร้าง '1' เดียวที่หมุนเวียนวงแหวน

อินพุตนาฬิกา: ใช้พัลส์นาฬิกาด้วยพัลส์แต่ละตัว '1' จะเปลี่ยนจากหนึ่งฟล็อพหนึ่งไปเป็นลำดับถัดไป

การตรวจสอบผลลัพธ์: สามารถตรวจสอบเอาต์พุตฟลิปฟล็อปแต่ละตัวเพื่อติดตามตำแหน่งของ '1' ในวงจรซึ่งมีประโยชน์สำหรับการควบคุมเวลาและลำดับ

4. ตัวนับวงแหวนแบบอะซิงโครนัสหรือซิงโครนัส?

เคาน์เตอร์แหวนสามารถเป็นแบบซิงโครนัสหรือแบบอะซิงโครนัสขึ้นอยู่กับการออกแบบของพวกเขา:

เคาน์เตอร์แหวนแบบซิงโครนัส: รองเท้าแตะทั้งหมดเปลี่ยนสถานะพร้อมกันด้วยสัญญาณนาฬิกา

เคาน์เตอร์แหวนแบบอะซิงโครนัส: Flip-Flops เปลี่ยนสถานะตามลำดับหลังจากการเปิดใช้งาน flip-flop ก่อนหน้าทำให้เกิดผลระลอกคลื่น

5. ความแตกต่างระหว่างเคาน์เตอร์แหวนและเคาน์เตอร์โจนส์คืออะไร?

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเคาน์เตอร์แหวนและเคาน์เตอร์จอห์นสันคือ:

การใช้หน่วยความจำ: เคาน์เตอร์แหวนที่มี flip-flop สามารถเป็นตัวแทนของรัฐ N ในขณะที่เคาน์เตอร์จอห์นสันสามารถเป็นตัวแทนของรัฐ 2N ทำให้เคาน์เตอร์จอห์นสันมีประสิทธิภาพมากขึ้นในแง่ของการเป็นตัวแทนของรัฐต่อ Flip-Flop

ความซับซ้อนของวงจร: เคาน์เตอร์จอห์นสันมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากต้องการการเดินสายและการตั้งค่าเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับเคาน์เตอร์แหวน

รูปคลื่นเอาท์พุท: เคาน์เตอร์จอห์นสันสร้างรูปแบบคลื่นที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในแอปพลิเคชันที่ต้องการรูปแบบเวลาโดยละเอียดเช่นในการสร้างรูปคลื่นในระบบการสื่อสาร