BÀI GIẢNG MẠCH SỐ - BÀI 9 docx

MẠCH ĐẾM Được tạo thành từ sự kết hợp các FF mạch có 1 ngõ cho tín hiệu xung clock vào và nhiều ngõ ra..  Các ngõ ra này thường là ngõ Q của các FF vì Q có một trong hai trạng thái 0 v

MẠCH ĐẾM

 Được tạo thành từ sự kết hợp các FF mạch có

1 ngõ cho tín hiệu xung clock vào và nhiều ngõ ra

 Các ngõ ra này thường là ngõ Q của các FF vì

Q có một trong hai trạng thái 0 và 1 nên sự sắp xếp các ngõ ra này cho phép ta trình bày kết quả dưới dạng chuỗi số nhị phân n bit với n là

số FF và bít là đơn vị của FF

I Đại cương

 Vậy điều kiện để một mạch trở thành

mạch đếm là nó phải có các trạng thái khác nhau mỗi lần có xung clock vào và

số trạng thái tối đa đếm được gọi là dung lượng mạch đếm 2n.

 Khi đã đạt đến trạng thái tối đa nếu tiếp

tục kích thích mạch thì mạch sẽ trở về trạng thái ban đầu ta nói mạch đếm có tính tuần hoàn.

MẠCH ĐẾM

n ngõ ra

Có nhiều cách kết hợp các FF, nên cũng có nhiều loại mạch đếm, ta chỉ đưa ra làm 2 loại mạch cơ bản là mạch đếm nhị phân và mạch đếm Modulo M và trong mỗi loại ta có 2 phương pháp kích thích đồng bộ và không đồng bộ.

II Mạch đếm nhị phân

1 Phương pháp không đồng bộ

CL

CL

J CK K

QA

QA

J CK

QB

QB

K

J CK

QC

QC

K

1

1

0

0

CK

1

0

0

QA

1

0

1

QB

1

0

QC

CK

CK QC QB QA

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0 0 0 1 1 1 1 0

0 0 1 1 0 0 1 1 0

0 1 0 1 0 1 0 1 0

Ta dùng 3 FF dưới dạng

FF J-K mắc theo phương pháp không đồng bộ như hình vẽ quan sát bảng trạng thái ta thấy rằng bảng trạng thái là số nhị phân tăng dần có 8 trạng

FF, vì mạch đếm tăng dần nên gọi là mạch đếm lên.

Thay vì lấy ngõ ra Q nối với FF phía sau, ta có thể lấy ngõ ra nối với FF phía sau, lúc đó ta thực hiện được mạch đếm xuống

Q

CL

CL

J CK K

QA

QA

J CK

QB

QB

K

J CK

QC

QC

K

1

1

0

0

CK

1

0

0

QA

1

0

1

QB

1

0

QC

CK

CK QC QB QA

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 1 1 1 0 0 0 0

0 1 1 0 0 1 1 0 0

0 1 0 1 0 1 0 1 0

Ta thêm một số cổng logic để thực hiện mạch

xuống.

1 CLK

Q

Q

CLK

Q

Q

CLK

Q

Q

QC

QB

QA

Up/down

CL

1: đếm lên; 0: đếm xuống

Thí dụ: IC đếm không đồng bộ: IC TTL 7490 (thập giai BCD), 7492 (chi cho 12), 7493 (hai nhi phân 4 bit) IC CMOS 4040 (nhị phân 12 bit),

4024 (nhị phân 7 bit)

2 Phương pháp đồng bộ

 QA thay đổi trạng thái khi có cạnh xuống của

xung clock nên TA được giữ ở cao: TA = 1 (hoặc TA = CK)

 QB thay đổi trạng thái khi có xung clock nếu

QA = 1, nên TB được nối đến QA: TB = QA

 QC thay đổi trạng thái khi có xung clock nếu

có cả QA và QB = 1, nên TC là cổng AND với

2 ngõ vào là QA và QB: TC = QAQB = TBQA

Trong hình vẽ, các ngõ vào J, K của FF được nối chung thành ngõ vào T Nhìn vào bảng sự thật của mạch đếm nhị phân bất đồng bộ, ta thấy:

CLK

TA

CLK

TB

CLK

TC

Q

1

CK

Thí dụ: IC đếm đồng bộ 74190 (đếm lên/xuống thập giai, Preset bất đồng bộ, không có Clear),

74192 (đếm lên/xuống thập giai, Preset và Clear bất đồng bộ), 74193 (đếm lên xuống 4 bit, Preset

và Clear bất đồng bộ)

III Mạch đếm Modulo M

trạng thái xác định trước, sau M xung CK, mạch trở về trạng thái ban đầu.

chọn n nhỏ

 Sau khi xác định được M ta đi tìm số n-FF sao

cho 2n > M với n nhỏ nhất

 Với n-FF ta có tối đa 2n trạng thái nhưng chỉ

sử dụng có M trạng thái nên bỏ đi 2n- M trạng thái

 Để bỏ đi 2n- M trạng thái ta dùng phương

pháp hồi tiếp từ ngõ ra FF cuối về ngõ vào FF đầu ( đồng bộ và trực tiếp )

Ví dụ: M = 3, cần 2 FF

Để thực hiện mạch đếm Modulo M ta có 1 số nguyên tắc sau:

3

CLK

1

K

2

Q 5

Q 6

J

11

CLK

13

K

12

Q 9

Q

CK QB QA

0 1 2 3

0 0 1 0

0 1 0 0

M = 3, dùng 2 FF

M = 5, dùng 3 FF

0 1 2 3 4 5

0 0 0 0 1 0

0 0 1 1 0 0

0 1 0 1 0 0

J

3

CLK

1

K

2

Q 5

Q 6

J

11

CLK

13

K

12

Q 9

Q

J

11

CLK

13

K

12

Q 9

Q

1 2

3

Dùng mạch nhị phân không đồng bộ lấy trạng thái cuối hồi tiếp về ngõ điều khiển trực tiếp

M = 7

J

3

CLK

1

K

2

Q 5

J 11

CLK 13

K 12

Q 9

J 11

CLK 13

K 12

Q 9

Clear

CK

0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 0 1 0 1 0

0 0 1 1 0 0 1 0

0 1 0 1 0 1 0 0

 Thực hiện mạch đếm Modulo lớn ta ráp nhiều

mạch Modulo nhỏ

 Thực hiện mạch đếm Modulo nhỏ ta dùng IC

đếm Modulo lớn

IC 74LS90

CLKA

14

CLKB

12

QB 9

QC 8

QD 11 R01

2

R02

3

R91

6

R92

7

74LS90

CLKB 1

CLKA 14

1 0 0 0 x x

1 x x x 0 0

0 1 x 0 0 x

x 1 0 x x 0

0 1

0 0

0 0

0 1

Mạch đếm 5x2 : mạch 2 trước, mạch 5 sau

CLKB 1

CLKA 14

1

0

0

QA

1

0

1

QB

1

0

QC

CK

9 10

1

0

QD