カウンタは、単一のクロック信号を使用して信号のパルス、周波数、および時間をカウントする機能を持つ順序回路です。それはの重要なコンポーネントです デジタルエレクトロニクス 電子機器全体がカウンターで動作するためです。これらは、（類似または異なる）フリップフロップのセットをグループ化することによって設計されています。カウンターは、サイクルの状態の数で表されるモジュールのさまざまなモードで動作します。 2種類あります カウンター 、それらは同期および非同期カウンターです。同期カウンタは入力クロック信号に基づいて動作し、非同期カウンタは入力クロック信号から独立しています。同期カウンタは シフトレジスタ さらにリング型とツイスト型のリングカウンタに分類されるカウンタ。
リングカウンターとは？
定義： リングカウンターはSISO（ シリアル入力シリアル出力 ）シフトレジスタカウンタ。フリップフロップの出力は、リングカウンタとして機能するフリップフロップの入力に接続されます。リングカウンターの設計は、4つを使用して行うことができます D-フリップフロップ 共通のクロック信号とオーバーライド入力を使用して、プリセットとクリアに接続できます。
リングカウンタのブロック図
上の図から、
1）。使用される状態の数は4です（状態の数=使用されるフリップフロップの数はありません）。
2）。プリセットまたはクリア：これの主な機能は、入力クロック信号が変化すると、出力値も変化することです。
接続は次のように行われます。
- 1つの入力は最初のフリップフロップff0-Q0に接続されています。
- 別の入力は、ff1、ff2、ff3などの他の3つのフリップフロップのCLRに接続されます。
作業理論
たとえば、pre-set = ‘0000’の場合、各フリップフロップで得られる出力は次のようになります。 FF0の場合、Q0での出力は「1」ですが、ff、ff2、ff3（CLR = 0の場合はクリアに接続されています）などの他のフリップフロップでは、Q1 = Q2 = Q3 = ’0'で得られる出力です。これは、真理値表と、VerilogHDLコードを使用して実行したときに得られる出力波形に従うことで理解できます。 ザイリンクスソフトウェア。
真理値表
または | CLK | Q0 | Q1 | Q2 | Q3 |
低パルス | バツ | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
どこ
入力= ORIおよびCLK
X =クロックは正のエッジまたは負のエッジのいずれかです
出力= Q0、Q1、Q2、Q3。
表から、「1」がQ0からQ3に斜めにシフトし、再び「Q0」に戻ることがわかります。つまり、これはリングカウンターのように機能することを示しています。
リングカウンタ用のVerilogHDLプログラム
モジュールdff（q、d、c）
出力q
入力d、c
レギュレーションQ
初期
q = 1’b1
常に@（ポーズc）
q = d
エンドモジュール
モジュールdff1（q、d、clk）
出力q
入力d、clk
レギュレーションQ
初期
q = 1’b0
常に@（posedge clk）
q = d
エンドモジュール
モジュールring（q、clk）
inout [3：0] q
入力clk
dff u1（q [0]、q [3]、clk）
dff1 u2（q [1]、q [0]、clk）
dff1 u3（q [2]、q [1]、clk）
dff1 u4（q [3]、q [2]、clk）
エンドモジュール
リングカウンタのタイミング図
リングカウンタのタイミング図を以下に示します。
リングカウンタのタイミング図
リングカウンターの分類
リングカウンターは2つに分類されます。
ストレートタイプ
ストレートタイプの別名は「onehotcounter」で、終了フリップフロップの出力は開始フリップフロップの入力へのフィードバックとして提供されます。 2進数0/1がリング形式で配布されている場合。 2つの制御信号プリセット（PR）とクロック信号（CLK）が使用されます。ここで、PRはFF 0に接続され、CLRはFF3に与えられます。以下は、4段ストレートリングカウンタのブロック図です。
ストレートリングカウンター
ストレートリング型カウンターの真理値表
真理値表-ストレートタイプ
ストレートタイプのタイミング図
ストレートタイプのタイミング図
“半加算器を備えた全加算器 ”
ツイストタイプ
ツイストタイプの別名は、スイッチテール/ウォーキング/ジョンソンタイプカウンターです。終了フリップフロップの補完された出力は、開始フリップフロップの入力へのフィードバックです。 1と0のストリームがリング形式で流れる場所。ツイストタイプのカウンタは、CLKとORIのような2つの制御信号を使用します。ここで、CLKとORIは4つのフリップフロップすべてに共通です。以下は、4段ツイストリング型カウンターのブロック図です。
ツイスト型の真理値表
または | CLK | Q0 | Q1 | Q2 | Q3 |
低パルス | バツ | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
ツイストタイプのタイミング図
ツイストタイプのタイミング図を以下に示します。
ジョンソンタイプのタイミング図
リングタイプカウンターとジョンソンタイプカウンターの違い
以下は、リングカウンターとジョンソンカウンターの比較です。
リングカウンター | ジョンソンカウンター |
| 最後のフリップフロップの出力は、開始フリップフロップへの入力として提供されます。 | 最後のフリップフロップの出力は補完され、開始フリップフロップへの入力として与えられます。 |
| 状態の数=使用されたフリップフロップの数 | 「n」個のフリップフロップを使用する場合は、「2n」個の状態が必要です。 |
| 入力 周波数 = n | 入力周波数= f |
| 出力周波数= f / n | 出力周波数= f / 2n |
| 未使用状態の合計=（2n– n） | 未使用状態の合計=（2n--2n） |
利点
利点は
短所
短所は
- 15の状態のうち、4つの状態が使用されます
- 非自己起動。
アプリケーション
以下はアプリケーションです
FAQの
1）。 10ビットのリングカウンタにはいくつの状態がありますか？
10ビットのリングカウンタでは10個の状態が使用されます。
2）。非同期カウンターとは何ですか？
非同期カウンタは非同期で動作します。つまり、クロックパルスに依存しません。 2n –1の状態があります。
3）。カウンターの改造とは何ですか？
modカウンターの別名はModulusカウンターです。これは、カウンター内の状態の数として定義されます。
4）。ジョンソンのカウンターとはどういう意味ですか？
ジョンソンカウンタはリングカウンタの一種で、最後のフリップフロップの出力が補完され、最初のフリップフロップの入力にフィードバックされます。使用される状態の数は2nです。
5）。 Nカウンターによる除算とは何ですか？
Nカウンタで除算するとは、入力クロック周波数をNで除算することを意味します。
6）。 SISOシフトレジスタとはどういう意味ですか？
SISOshiftレジスタは、レジスタのシリアルインシリアルアウトであり、入力データと出力データが次々にシリアル処理され、結果がレジスタに格納されます。
したがって、 カウンター デジタル電子の重要なコンポーネントです。それらは同期（リングタイプとツイストタイプ）と非同期カウンターに分類されます。したがって、これは、クロックとプリセットの2つの制御信号を使用するリングカウンタの概要です。これらの信号に基づいてリング形式で動作するため、リングカウンタと呼ばれ、さらにストレートタイプとツイストタイプに分類されます。各カウンターには独自の設計、長所、短所があります。
