同步计数器指的是被测量累计值,其特点是大大提高了计数器工作频率,相对应的是异步计数器。
中文名称 | 同步计数器 | 外文名称 | SYNC BCD UP/DOWN COUNTER WITH TWO CLOCKS |
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定义 | 指示被测量累计值 | 对应 | 异步计数器 |
特点 | 大大提高了计数器工作频率 |
计数器的定义:通过传动机构驱动计数元件,指示被测量累计值的器件。
按照计数器中的触发器是否同时翻转分类,与同步计数器相对应的是异步计数器。
特点:对于同步计数器,由于时钟脉冲同时作用于各个触发器,克服了异步触发器所遇到的触发器逐级延迟问题,于是大大提高了计数器工作频率,各级触发器输出相差小,译码时能避免出现尖峰;但是如果同步计数器级数增加,就会使得计数脉冲的负载加重。
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目 录 摘 要 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 目 录 ............................................................................................................................. I 一、 绪论 ................................................................................. 错误!未定义书签。 1.1 概述 .....................................................
同步计数器中,各触发器的翻转与时钟脉冲同步。
同步计数器的工作速度较快,工作频率也较高。
为了提高计数速度,可采用同步计数器,其特点是,计数脉冲同时接于各位触发器的时钟脉冲输入端,当计数脉冲到来时,各触发器同时被触发,应该翻转的触发器是同时翻转的,没有各级延迟时间的积累问题。同步计数器也可称为并行计数器。
1.同步二进制加法计数器
(1)设计思想:
① 所有触发器的时钟控制端均由计数脉冲CP输入,CP的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。
② 应控制触发器的输入端,可将触发器接成T触发器。
当低位不向高位进位时,令高位触发器的T=0,触发器状态保持不变;
当低位向高位进位时,令高位触发器的T=1,触发器翻转,计数加1。
(2)当低位全1时再加1,则低位向高位进位。
1+1=1
11+1=100
111+1=1000
1111+1=10000
图8.4.5是用JK触发器(但已令J=K)组成的4位二进制(M=16)同步加计数器。
由图可见,各位触发器的时钟脉冲输入端接同一计数脉冲CP ,各触发器的驱动方程分别为J0=K0=1,J1=K1=Q0、J2=K2=Q0Q1、 J3=K3=Q0Q1Q2 。
根据同步时序电路的分析方法,可得到该电路的状态表,如表8.4.1所示。设从初态0000开始,因为J0=K0=1,所以每输入一个计数脉冲CP,最低位触发器FF0就翻转一次,其他位的触发器FFi仅在 Ji=Ki=Qi-1Qi-2……Q0=1的条件下,在CP 下降沿到来时才翻转。
图8.4.6是图8.4.5电路的时序图,其中虚线是考虑触发器的传输延迟时间tpd 后的波形。由此图可知,在同步计数器中,由于计数脉冲CP 同时作用于各个触发器,所有触发器的翻转是同时进行的,都比计数脉冲CP 的作用时间滞后一个tpd ,因此其工作速度一般要比异步计数器高。
应当指出的是,同步计数器的电路结构较异步计数器复杂,需要增加一些输入控制电路,因而其工作速度也要受这些控制电路的传输延迟时间的限制。
2.同步二进制减法计数器
(1)设计思想:
① 所有触发器的时钟控制端均由计数脉冲CP输入,CP的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。
② 应控制触发器的输入端,可将触发器接成T触发器。
当低位不向高位借位时,令高位触发器的T=0,触发器状态保持不变;
当低位向高位借位时,令高位触发器的T=1,触发器翻转,计数减1。
(2)触发器的翻转条件是:当低位触发器的Q端全1时再减1,则低位向高位借位。
10-1=1
100-1=11
1000-1=111
10000-1=1111
3.同步二进制可逆计数器
将加法和减法计数器综合起来,由控制门进行转换,可得到可逆计数器。
S为加/减控制端
S=1时,加法计数
S=0时,减法计数
实际应用中,有时要求一个计数器即能作加计数又能作减计数。同时兼有加和减两种计数功能的计数器称为可逆计数器。
4位二进制同步可逆计数器如图8.4.7所示,它是在前面介绍的4位二进制同步加和减计数器的基础上,增加一控制电路构成的。由图可知,各触发器的驱动方程分别为
当加/减控制信号X=1时,FF1-FF3中的各J、K 端分别与低位各触发器的Q 端接通,进行加计数;当X=0时,各J、K 端分别与低位各触发器的Q 端接通,进行减计数,实现了可逆计数器的功能。
同步计数器是能累计或寄存输入脉冲个数且电路中各触发器状态更新是同步进行的一种时序逻辑电路。
同步计数器与异步计数器相比,除电路结构形式不同外,原理、功能、分类等基本相同。图1为由三个JK触发器组成的M=23的三位二进制加法计数器。计数脉冲N同时加到各触发器时钟CP端,触发器状态更新同时进行。图2为同步三位二进制减法计数器,与图1不同之处是各触发器从Q端引到下一位的JK端。减法计数器状态图如图3所示。
特点:①各触发器状态更新同时进行;②触发器状态由前级的现态决定后级的次态;③比异步计数器电路结构复杂,需要门电路配合,但计数工作速度较异步快;④电路进位方式有串行和并行两种形式,并行进位方式可进一步提高计数工作速度 。
绪论 |
第4章作业 |
前言 |
第5章 常用时序集成电路模块及其应用 |
绪论 |
5-14位二进制同步计数器 |
第1章 数字逻辑系统 |
5-2同步计数器的分析方法 |
1.1数制 |
5-3可逆计数器功能扩展 |
1.2不同数制之间的转换 |
5-4异步计数器 |
1.3二进制的原码、反码和补码 |
5-5寄存器 |
1.4常用编码 |
5-6移位寄存器 |
1.5逻辑变量及基本逻辑运算 |
5-7环形计数器 |
1.6复合逻辑、正负逻辑运算 |
5-8寄存器在数据转换中的应用 |
1.7数字逻辑的表示方法 |
5-9序列信号发生器 |
1.8逻辑代数的运算公式 |
5-10计数器型序列信号发生器 |
1.9逻辑代数的三个基本运算规则 |
第5章讨论 |
1.10逻辑函数表达式的常用形式、标准形式 |
第5章测验 |
1.11代数法化简逻辑函数 |
第5章作业 |
1.12图形法化简逻辑函数 |
数字电子技术习题课 |
1.13具有无关项的逻辑函数化简 |
数字电子技术习题课1(主讲人:侯建军) |
第1章讨论 |
数字电子技术习题课2(主讲人:侯建军) |
第1章测验 |
数字电子技术习题课3(主讲人:侯建军) |
第1章作业 |
数字电子技术习题课4(主讲人:黄亮) |
第2章 逻辑门电路 |
数字电子技术习题课5(主讲人:黄亮) |
2.1标准TTL与非门 |
数字电子技术习题课6(主讲人:邓涛) |
2.2标准TTL与非门(续1) |
数字电子技术习题课7(主讲人:邓涛) |
2.3标准TTL与非门(续2) |
数字电子技术习题课8(主讲人:白双) |
2.4其他类型TTL门电路 |
数字电子技术习题课9(主讲人:白双) |
2.5其他类型TTL门电路(续1) |
数字电子技术习题课10(主讲人:任杰) |
2.6其他类型TTL门电路(续2) |
数字电子技术习题课11(主讲人:朱明强) |
2.7ECL逻辑门电路 |
数字电子技术实验 |
2.8IIL逻辑门电路 |
数字电子技术实验前言(主讲人:侯建军) |
2.9NMOS逻辑门电路 |
除法器实验(主讲人:白双) |
2.10CMOS逻辑门电路 |
乘法器实验(主讲人:邓涛) |
2.11CMOS逻辑门电路(续1) |
波形发生与整形实验(主讲人:黄亮) |
2.12CMOS逻辑门电路(续2) |
第6章 可编程逻辑器件PLD |
2.13CMOS逻辑门电路(续3) |
6-1可编程逻辑器件概述 |
2.14逻辑门的接口电路 |
6-2可编程逻辑器件实现逻辑电路的方法与过程 |
第2章讨论 |
6-3可编程逻辑器件的基本单元(熔丝型开关、反熔丝型开关) |
第2章测验 |
6-4可编程逻辑器件的基本单元(浮栅编程技术、叠栅型存储单元) |
第2章作业 |
6-5可编程逻辑器件的基本单元(隧道型储存单元、闪速型存储单元、六管静态存储单元) |
第3章 组合逻辑电路 |
6-6可编程只读存储器 |
3.1组合逻辑电路的分析与设计 |
6-7可编程逻辑阵列 |
3.2组合逻辑电路的分析与设计(续1) |
6-8可编程阵列逻辑器件 |
3.3组合逻辑电路中的竞争冒险 |
6-9通用阵列逻辑器件 |
3.4组合逻辑电路模块及其应用——编码器 |
6-10高密度可编程逻辑器件 |
3.5组合逻辑电路模块及其应用(续1)——变量译码器 |
6-11现场可编程门阵列 |
3.6组合逻辑电路模块及其应用(续2)——变量译码器 |
6-12随机存取存储器 |
3.7组合逻辑电路模块及其应用(续3)——数字显示译码器 |
第6章讨论 |
3.8组合逻辑电路模块及其应用(续4)——数据选择器 |
第6章测验 |
3.9组合逻辑电路模块及其应用(续5)——数值比较器 |
第6章作业 |
3.10组合逻辑电路模块及其应用(续6)——加法器 |
第7章 DA转换器和AD转换器 |
第3章讨论 |
7-1数模转换概述 |
第3章测验 |
7-2模数转换概述 |
第3章作业 |
7-3数模转换器 |
第4章 时序逻辑电路 |
7-4模数转换器(并行比较型、串行比较型) |
4-1RS锁存器 |
7-5模数转换器(逐次比较型) |
4-2RS触发器 |
7-6模数转换器(双积分型、0809) |
4-3主从JK触发器 |
第7章讨论 |
4-4边沿D触发器 |
第7章测验 |
4-5边沿JK触发器 |
第7章作业 |
4-6T触发器、触发器的互换 |
第8章 脉冲产生与整形 |
4-7触发器的应用 |
8-1波形变换电路、单稳态触发器 |
4-8时序逻辑电路概述 |
8-2脉冲产生电路、多谐振荡器 |
4-9同步时序逻辑电路的分析 |
8-3施密特触发器 |
4-10状态化简 |
8-4555定时器概述 |
4-11同步时序逻辑电路的设计 |
8-5555定时器的应用 |
第4章讨论 |
第8章测验 |
第4章测验 |
第8章作 |
(注:表格内容参考资料 ) |