Co to jest licznik Johnsona: schemat obwodu, tabela prawdy i jej zastosowania

W elektronice cyfrowej liczniki Johnson są używane do przechowywania, przetwarzania lub zliczania liczby zdarzeń, które wystąpiły w ramach obwód . Jest to jeden z cyfrowych sekwencyjnych układów logicznych, które liczą kilka impulsów. Są one wyposażone w grupę przerzutników z dodatkowym sygnałem zegarowym. W każdej logice cyfrowej i obliczeniach są one używane do liczenia określonego zdarzenia lub impulsu zachodzącego w obwodzie, a także następują po określonej sekwencji lub dowolnej losowej sekwencji w oparciu o projekt. Istnieją różne typy, takie jak synchroniczne liczniki , Liczniki asynchroniczne / tętnienia, licznik w górę / w dół, licznik pierścieni, licznik Johnsona, licznik dekadowy, licznik modułu, licznik kaskadowy

Co to jest Johnson Counter?

Definicja: Jest również znany jako zmodyfikowany pierścień licznik . Wyposażony jest w grupę przerzutników, w których odwrócone wyjście z ostatniego przerzutnika jest podłączone do wejścia pierwszego przerzutnika. Generalnie jest to realizowane za pomocą przerzutników typu D lub przerzutników JK. Jest również znany jako licznik odwrotnego sprzężenia zwrotnego lub licznik ze skręconym pierścieniem. Jest to zgodne z sekwencją wzorów bitowych. W porównaniu do licznika pierścieniowego wykorzystuje tylko połowę liczby przerzutników. Więc MOD będzie 2n, jeśli jest n przerzutników.

Schemat obwodu

Plik schemat obwodu licznika johnsona jest kaskadowym układem „n” japonki . W takiej konstrukcji sygnał wyjściowy poprzedzającego przerzutnika jest podawany z powrotem jako wejście do następnego przerzutnika. Na przykład odwrócony sygnał wyjściowy ostatniego przerzutnika „Q̅n” jest przekazywany z powrotem do pierwszego przerzutnika w sekwencji bitowej. Licznik rejestruje cykle w zamkniętej pętli, czyli krąży w obwodzie.

przeciwobwód

Rozważmy 4-bitowy licznik Johnsona, zawiera on 4-bitowe przerzutniki, które nazywamy 4-bitowym licznikiem Johnsona. Ma zaprogramowane i wyczyszczone szpilki do inicjalizacji lub uruchamiania i resetowania zliczonych.

Pin resetowania działa jak włącznik / wyłącznik. Tak więc przerzutniki można włączyć, klikając przełącznik Reset.

Pin CLK służy do obserwacji zmian na wyjściu przerzutników.

Standardowe 2,3 i 4-stopniowe liczniki Johnson służą do dzielenia częstotliwości sygnałów zegara za pomocą różnych połączeń sprzężenia zwrotnego. Na przykład 3-stopniowy licznik Johnson może być używany jako 3-fazowy generator fal prostokątnych z przesunięciem fazowym o 120 stopni. 5-stopniowy licznik Johnsona jest używany jako synchroniczny licznik dekad (CD4017) lub obwód dzielnika. Dwustopniowy działa jako oscylator kwadraturowy lub generator, który wytwarza indywidualne sygnały wyjściowe o kącie 90 stopni, każdy dotyczący sygnału wejściowego.

Tabela prawdy

Rozważ tabelę prawdy 3-bitowego licznika Johnsona. Wyjście kolejnego przerzutnika jest dołączane jako wejście następnego przerzutnika. Sygnał zegarowy (CLK) służy do poznania zmian na wyjściu. Zawiera 3 przerzutniki, Q0, Q1, Q2 to wyjścia przerzutników. Licznik zlicza stan cykli w ciągłej zamkniętej pętli.

Wejście D znajduje się tuż przed narastającym zboczem zegara (CLK), oznaczonym jako Q0.

Kiedy pojawia się zbocze narastające CLK, wyjście Q1 ma wartość Q0.

Gdy nie ma impulsu zegarowego (0), wyjście licznika wynosi 000.

Gdy CLK = 1, wyjście licznika wynosi 100.

Gdy CLK = 2, wyjście licznika wynosi 110.

Gdy CLK = 3, wyjście licznika wynosi 111.

Gdy CLK = 4, wyjście licznika to 011.

Gdy CLK = 5, wyjście licznika to 001.

MOD 3-bitowego licznika johnsona wynosi 6. Stąd jest 6 unikalnych numerów stanów. Cały proces odbywa się w sekwencji bitowej.

Johnson Counter Verilog Code

Jeśli liczba bitów lub przerzutników wynosi „n”, to licznik johnsona hrabina 2n zdarzeń lub stanów lub cykli.

Kod Verilog HDL 3-bitowego licznika Johnsona pokazano poniżej,

/////// Verilog Code Johnson

moduł johnson_counter (out, reset, clk)

clk wejścia, reset

wyjście [3: 0] wyjście

reg [3: 0] q

zawsze @ (pozedge clk)

zaczynać

jeśli (zresetuj)

q = 4’d0

jeszcze

zaczynać
q [3]<=q[2]

q [2]<=q[1]

q [1]<=q[0]

q [0]<=(~q[3])
koniec

koniec

przypisz out = q

endmodule

//////Koniec////

4-bitowy licznik Johnsona

4-bitowy licznik Johnson zawiera 4 przerzutniki D i liczy 8 cykli. Odwrócony sygnał wyjściowy ostatniego przerzutnika jest przekazywany z powrotem jako wejście do pierwszego przerzutnika.

• Z rysunku wynika, że ​​ABCD jest wyjściami przerzutnika w 4-bitowym wzorze.
• Wartość wejściowa „D” jest odwróconą wartością wyjściową ostatniego przerzutnika.
• „CLK” służy do zliczania stanów lub cykli licznika, który jest w zamkniętej pętli.
• Kołek resetowania jest używany jako włącznik / wyłącznik.
• Ponieważ dane będą się obracać wokół ciągłej zamkniętej pętli, licznik może być również używany do wykrywania różnych wzorców lub wartości w danych.
• Na przykład, gdy występuje impuls zegarowy, wzór wyjściowy przerzutników będzie wynosił 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001
• Gdy nie ma impulsu zegara, na wyjściu będzie 0000.

Różnica między licznikiem pierścieni a licznikiem Johnsona

Różnica między licznikiem pierścieniowym a licznikiem johnsona polega na tym, że wyjście falownika ostatniego przerzutnika jest ponownie podłączone jako wejście do pierwszego przerzutnika.

Licznik pierścieniowy, liczba wejściowych impulsów zegarowych podanych do przerzutników jest równa liczbie stopni. Oznacza to, że MOD licznika n-bitowego pierścienia wynosi „n”.

W liczniku johnsona liczba wejściowych impulsów zegara jest podzielona przez współczynnik dwukrotnie równy liczbie stopni. Oznacza to, że MOD n-bitowego licznika johnsona wynosi „2n”.

Zalety / wady Johnson Counter

Zalety i wady obejmują następujące elementy.

Zalety

Zalety są

• Licznik johnsona zlicza liczbę stopni dwukrotnie równą liczbie impulsów zegara podanych do japonki .
• Zlicza zdarzenia w ciągłej zamkniętej pętli w obwodzie.
• Można go zaprojektować za pomocą klapek D i JK
• Może być używany jako obwód samodekodujący.

Niedogodności

Wady są

• Nie można go używać do liczenia liczby binarnej sekwencja
• Nie wykorzystuje wszystkich etapów równych liczbie etapów w liczniku.
• Potrzebuje tylko połowy liczby klapek na połowie liczby czasów sygnały
• Jest używany w dowolnej sekwencji czasowej.

Aplikacje

Plik aplikacje licznika johnsona są

• Liczniki Johnsona są używane jako dzielniki częstotliwości i urządzenia rozpoznające wzorce.
• Jest używany jako synchroniczna dekada licznik i obwód rozdzielacza
• Może być używany do tworzenia skomplikowanych maszyn skończonych w projektowaniu logiki sprzętowej.
• 3-bitowy licznik Johnson jest używany jako 3-fazowy generator fali prostokątnej do wytworzenia przesunięcia fazowego o 120 stopni
• Częstotliwość sygnału zegarowego jest dzielona poprzez zmianę ich sprzężenia zwrotnego.

FAQs

1). Jaka jest różnica między licznikiem pierścieni a licznikiem Johnsona?

MOD n-bitowego licznika pierścieniowego wynosi „n”, podczas gdy MOD n-bitowego licznika Johnsona wynosi „2n”.

2). Co to jest przerzutnik D?

D-FLIP FLOP jest również nazywany taktowanym przerzutnikiem lub przerzutnikiem opóźniającym, który śledzi wejście i sprawia, że ​​przejścia są równe wejściu D.

3). Co to jest licznik asynchroniczny?

Wprowadza na przerzutniku i steruje wyjściami niezależnie od zastosowanych wejściowych impulsów zegarowych.

4). Jaki jest cel tabeli prawdy?

Tabela prawdy zawiera kilka wierszy i kolumn ze zmiennymi logicznymi i kombinacjami, aby poznać logiczne działanie obwodu. Zapewnia wszystkie możliwe wartości w funkcji logicznej obwodu.

5). Jaka jest pełna forma D flip flop?

Pełna forma d-flip flop to Data-flip flop, która przechowuje wartość znajdującą się w linii danych.

Tak więc chodzi o roboczy, obwód i tabelę prawdy licznika Johnsona. Celem licznika Johnsona jest zliczanie lub przechowywanie liczby zdarzeń, gdy odwrócone wyjście jest podawane jako wejście do pierwszego przerzutnika i jest również określane jako modyfikacja. Oto pytanie do Ciebie: „Co to jest 8-bitowy licznik Johnson?”.