デジタル電子機器では、ジョンソンカウンターは、内部で発生したイベントの数を保存、処理、またはカウントするために使用されます。回路。これは、複数のパルスをカウントするデジタルシーケンシャルロジック回路の1つです。これらは、追加のクロック信号を備えたフリップフロップのグループで設計されています。すべてのデジタルロジックおよびコンピューティングでは、これらは回路で発生する特定のイベントまたはパルスをカウントするために使用され、設計に基づいて特定のシーケンスまたは任意のランダムシーケンスに従います。同期など、さまざまなタイプがありますカウンター、非同期/リップルカウンター、アップ/ダウンカウンター、リングカウンター、ジョンソンカウンター、ディケイドカウンター、モジュラスカウンター、カスケードカウンター

ジョンソンカウンターとは何ですか？

定義： 修正リングとも呼ばれますカウンター。これは、最後のフリップフロップからの反転出力が最初のフリップフロップの入力に接続されているフリップフロップのグループで設計されています。通常、DフリップフロップまたはJKフリップフロップを使用して実装されます。逆フィードバックカウンターまたはツイストリングカウンターとも呼ばれます。これは、ビットパターンのシーケンスに従います。リングカウンタと比較すると、フリップフロップの数の半分しか使用していません。したがって、フリップフロップがn個ある場合、MODは2nになります。

回路図

ザ・ ジョンソンカウンタ回路図 「n」のカスケード配置ですビーチサンダル。このような設計では、進行中のフリップフロップの出力は、次のフリップフロップへの入力としてフィードバックされます。たとえば、最後のフリップフロップ「Q̅n」の反転出力は、シーケンスビットパターンで最初のフリップフロップにフィードバックされます。カウンタレジスタは閉ループで循環します。つまり、回路内を循環します。

カウンター回路

4ビットのジョンソンカウンターについて考えてみましょう。4ビットのジョンソンカウンターと呼ばれる4つのDフリップフロップが含まれています。カウントを初期化または開始およびリセットするためのプリセットピンとクリアピンがあります。

リセットピンはオン/オフスイッチとして機能します。したがって、リセットスイッチをクリックすると、フリップフロップを有効にできます。

CLKピンは、フリップフロップの出力の変化を監視するために使用されます。

標準の2、3、および4ステージのジョンソンカウンターは、さまざまなフィードバック接続を利用してクロック信号の周波数を分割するために使用されます。たとえば、3ステージのジョンソンカウンタは、3相および120度の位相シフト方形波発生器として使用できます。 5段ジョンソンカウンタは、同期ディケードカウンタ（CD4017）または分周回路として使用されます。 2ステージは、入力信号に関してそれぞれ90度の個別の出力信号を生成する直交発振器またはジェネレータとして機能します。

真理値表

3ビットのジョンソンカウンターの真理値表を考えてみましょう。進行中のフリップフロップの出力は、次のフリップフロップの入力として接続されます。クロック信号（CLK）は、出力の変化を知るために使用されます。 3つのフリップフロップが含まれています。Q0、Q1、Q2はフリップフロップの出力です。カウンターは、連続閉ループのサイクルの状態をカウントします。

状態	Q0	Q1	Q2
0	0	0	0
1	1	0	0
二	1	1	0
3	1	1	1
4	0	1	1
5	0	0	1

入力Dは、クロックの立ち上がりエッジ（CLK）の直前にあり、Q0として示されます。

CLKの立ち上がりエッジが発生すると、出力Q1はQ0の値になります。

クロックパルス（0）がない場合、カウンタの出力は000です。

CLK = 1の場合、カウンタの出力は100です。

CLK = 2の場合、カウンタの出力は110です。

CLK = 3の場合、カウンタの出力は111です。

CLK = 4の場合、カウンタの出力は011です。

“発電機の電機子は何ですか ”

CLK = 5の場合、カウンタの出力は001です。

3ビットのジョンソンカウンターのMODは6です。したがって、6つの固有の状態数があります。完全なプロセスはシーケンスビットパターンです。

ジョンソンカウンターVerilogコード

ビット数またはフリップフロップが「n」の場合、ジョンソンカウンターは2n個のイベントまたは状態またはサイクルをカウントします。

3ビットJohnsonカウンターのVerilogHDLコードを以下に示します。

/////// Verilog Code Johnson

モジュールjohnson_counter（out、reset、clk）

入力clk、リセット

出力[3：0]出力

reg [3：0] q

常に@（posedge clk）

ベギン

if（リセット）

q = 4’d0

そうしないと

ベギン
q [3]<=q[2]

q [2]<=q[1]

q [1]<=q[0]

q [0]<=(~q[3])
終わり

終わり

out = qを割り当てます

エンドモジュール

//////終わり////

4ビットジョンソンカウンター

4ビットのジョンソンカウンタには4つのDフリップフロップが含まれており、8サイクル数をカウントします。最後のフリップフロップの反転出力は、最初のフリップフロップへの入力としてフィードバックされます。

図から、ABCDは4ビットパターンのフリップフロップの出力です。
「D」の入力値は、最後のフリップフロップの反転出力です。
「CLK」は、閉ループにあるカウンタの状態またはサイクルをカウントするために使用されます。
リセットピンはオン/オフスイッチとして使用されます。
データは連続した閉ループを中心に回転するため、カウンターを使用してデータ内のさまざまなパターンや値を検出することもできます。
たとえば、クロックパルスがある場合、フリップフロップの出力パターンは1000、1100、1110、1111、0111、0011、0001になります。
クロックパルスがない場合、出力は0000になります。

リングカウンターとジョンソンカウンターの違い

リングカウンタとジョンソンカウンタの違いは、最後のフリップフロップのインバータ出力が最初のフリップフロップへの入力として接続されていることです。

インリングカウンタでは、フリップフロップに与えられる入力クロックパルスの数はステージの数と同じです。これは、nビットリングカウンタのMODが「n」であることを意味します。

ジョンソンのカウンタでは、入力クロックパルスの数は、ステージの数に等しい2倍の係数で除算されます。つまり、nビットのジョンソンカウンタのMODは「2n」です。

ジョンソンカウンターの長所/短所

長所と短所は次のとおりです。

利点

利点は

ジョンソンカウンタは、に与えられたクロックパルスの数に等しいステージ数を2回カウントします。ビーチサンダル。
回路内の連続閉ループ内のイベントをカウントします。
DおよびJKフリップフロップを使用して設計できます
自己復号回路として使用できます。

短所

短所は

バイナリのカウントには使用できませんシーケンス
カウンターのステージ数に等しいすべてのステージを利用するわけではありません。
タイミングの半分でフリップフロップの半分の数だけが必要です信号
これは、任意のタイミングシーケンスで使用されます。

アプリケーション

ザ・ ジョンソンカウンターのアプリケーション です

ジョンソンカウンターは、周波数分割器およびパターン認識器として使用されます。
同期10年として使用されますカウンターと分周回路
これは、ハードウェアロジック設計で複雑な有限状態マシンを作成するために使用できます。
3ビットのジョンソンカウンタは、120度の位相シフトを生成するための3相方形波発生器として使用されます。
クロック信号の周波数は、フィードバックを変化させることによって分割されます。

よくある質問

1）。リングカウンターとジョンソンカウンターの違いは何ですか？

nビットリングカウンターのMODは「n」ですが、nビットジョンソンカウンターのMODは「2n」です。

2）。 Dフリップフロップとは何ですか？

D-FLIP FLOPは、クロックフリップフロップまたは遅延フリップフロップとも呼ばれ、入力を追跡し、遷移を入力Dと等しくします。

3）。非同期カウンターとは何ですか？

フリップフロップで入力し、適用される入力クロックパルスに関係なく出力を制御します。

4）。真理値表の目的は何ですか？

真理値表には、回路の論理機能を知るための論理変数と組み合わせを含むいくつかの行と列が含まれています。これは、回路の論理関数で可能なすべての値を提供します。

5）。 Dフリップフロップの完全な形式は何ですか？

dフリップフロップの完全な形式はデータフリップフロップであり、データラインにある値を格納します。

したがって、これはすべて、ジョンソンカウンターの動作、回路、および真理値表に関するものです。ジョンソンカウンタの目的は、反転出力が最初のフリップフロップへの入力として与えられ、変更とも呼ばれる場合のイベントの数をカウントまたは保存することです。「8ビットジョンソンカウンターとは何ですか？」という質問があります。