- מהו מונה?
- מהו אסינכרוני?
- מונה אסינכרוני
- מונה קטוע אסינכרוני ומונה עשור
- תרשים תזמון של מונה העשור האסינכרוני וטבלת האמת שלו
- יצירת מונה אסינכרוני, דוגמה ושימושיות
- מחלקי תדרים
- יתרונות וחסרונות של מונה אסינכרוני
מהו מונה?
מונה הוא מכשיר שיכול לספור כל אירוע מסוים על בסיס כמה פעמים התרחש האירוע / ים המסוימים. במערכת לוגיקה דיגיטלית או במחשבים, מונה זה יכול לספור ולאחסן את מספר הפעמים שאירוע או תהליך מסוים התרחש, בהתאם לאות שעון. הסוג הנפוץ ביותר של מונה הוא מעגל לוגיקה דיגיטלי רציף עם כניסת שעון אחת ויציאות מרובות. היציאות מייצגות מספרים עשרוניים מקודדים בינאריים או בינאריים. כל דופק שעון מגדיל את המספר או מוריד את המספר.
מהו אסינכרוני?
אסינכרוני מייצג היעדר סנכרון. משהו שלא קיים או מתרחש בו זמנית. בזרם מחשוב או טלקומוניקציה, אסינכרוני מייצג שליטה בתזמון הפעולה על ידי שליחת דופק רק כאשר הניתוח הקודם הושלם במקום שליחתו במרווחי זמן קבועים.
מונה אסינכרוני
עכשיו הבנו שמה שהוא נגד ומה המשמעות של המילה אסינכרוני . מונה אסינכרוני יכול לספור באמצעות קלט שעון אסינכרוני. ניתן להכין דלפקים בקלות באמצעות כפכפים. מכיוון שהספירה תלויה באות השעון, במקרה של מונה אסינכרוני, סיביות המצב המשתנות מסופקות כאות השעון לכפכפים הבאים. הכפכפים האלה מחוברים יחד סדרתי, ודופק השעון אדווה דרך השיש. בשל דופק שעון האדווה, זה נקרא לעתים קרובות מונה אדווה. מונה אסינכרוני יכול לספור 2 n - 1 מצבי ספירה אפשריים.
מונה קטוע אסינכרוני ומונה עשור
מכיוון שיש מספר פלט מרבי עבור מונים אסינכרוניים כמו MOD-16 ברזולוציה של 4 סיביות, יש גם אפשרויות להשתמש במונה אסינכרוני בסיסי בתצורה שמצב הספירה יהיה פחות ממספר הפלט המרבי שלהם. דלפקי מודולו או MOD הם אחד מאותם סוגים של דלפקים. התצורה נעשתה בצורה כזו שהמונה יאפס את עצמו לאפס בערך שהוגדר מראש ויש לו רצפים קטומים.
לכן, אם מונה עם המספר הספציפי של רזולוציות (n-bit Resolution) לספור עד נקרא כמונה רצף מלא ומצד שני, אם הוא ספירה פחות מהמספר המרבי, הוא נקרא כמונה קטום.
כדי להשיג את היתרון של הכניסות האסינכרוניות בכפכף, ניתן להשתמש במונה חתוך אסינכרוני עם לוגיקה משולבת.
ניתן לשנות את המונה האסינכרוני מודולו 16 באמצעות שערים לוגיים נוספים וניתן להשתמש בו באופן שהפלט ייתן פלט מונה של עשור (חלקי 10), דבר שימושי בספירת מספרים עשרוניים סטנדרטיים או במעגלים אריתמטיים. סוג זה של דלפקים המכונים Counters Counter.
דלפקי עשור דורשים איפוס לאפס כאשר הפלט מגיע לערך עשרוני של 10.
אם נספור 0-9 (10 שלבים) המספר הבינארי יהיה -
| ספירת מספרים | מספר בינארי | ערך עשרוני |
| 0 | 0000 | 0 |
| 1 | 0001 | 1 |
| 2 | 0010 | 2 |
| 3 | 0011 | 3 |
| 4 | 0100 | 4 |
| 5 | 0101 | 5 |
| 6 | 0110 | 6 |
| 7 | 0111 | 7 |
| 8 | 1000 | 8 |
| 9 | 1001 | 9 |
לכן, כאשר הפלט מגיע ל 1001 (BCD = 9), יש לאפס את הדלפק. כדי לאפס את המונה, עלינו להחזיר מצב זה לקלט האיפוס. מונה שסופר 0000 (BCD = 0) עד 1001 (BCD = 9), מכונה BCD או מונה עשרוני המקודד בינארי.
תרשים תזמון של מונה העשור האסינכרוני וטבלת האמת שלו
בתמונה שלעיל, מונה אסינכרוני בסיסי המשמש לתצורת מונה של עשור באמצעות 4 כפכפי אצבע JK ושער NAND אחד 74LS10D. המונה האסינכרוני סופר כלפי מעלה בכל דופק שעון החל מ 0000 (BCD = 0) עד 1001 (BCD = 9). כל פלט כפכף של JK מספק ספרות בינאריות, והפלט הבינארי מוזרם לכפכף הבא הבא ככניסה לשעון. בפלט הסופי 1001, שהוא 9 בעשרוני, הפלט D שהוא הסיבית המשמעותית ביותר והפלט A שהוא סיבית הכי פחות משמעותית, שניהם נמצאים בלוגיקה 1. שתי היציאות מחוברות על פני קלט 74LS10D. כאשר מתקבל דופק השעון הבא, הפלט של 74LS10D מחזיר את המצב מ- Logic High או 1 ל- Logic Low או 0.
במצב כזה כאשר 74LS10D ישנה את הפלט, כפכפי JK 74LS73 יתאפסו כיוון שפלט שער NAND מחובר על פני קלט 74LS73 CLEAR. כאשר הכפכפים מתאפסים, הפלט מ- D ל- A הכל הפך ל 0000 והפלט של NAND שער הוחזר לוגיקה 1. בתצורה כזו, המעגל העליון המוצג בתמונה הפך למודולו 10 או למונה של עשור.
טבלת האמת של נגד עשור מוצגת שמונח על השולחן הבא
| דופק שעון | ערך עשרוני | תפוקה - ד | תפוקה - ג | תפוקה - ב | תפוקה - א |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 3 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 7 | 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 8 | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 10 | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 11 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
התמונה למטה מציגה את דיאגרמת התזמון ואת מצב 4 היציאות על אות השעון. דופק האיפוס מוצג גם בתרשים.
יצירת מונה אסינכרוני, דוגמה ושימושיות
אנו יכולים לשנות את מחזור הספירה עבור הדלפק האסינכרוני בשיטה המשמשת לקטיעת פלט הדלפק. במחזורי ספירה אחרים, אנו יכולים לשנות את חיבור הקלט על פני NAND שער או להוסיף תצורת שערים לוגיים אחרים.
כפי שדנו קודם, כי ניתן ליישם את המודול המקסימלי עם n מספר כפכפים הוא 2 n. לשם כך, אם נרצה לעצב מונה אסינכרוני קטום, עלינו לגלות את הכוח הנמוך ביותר מבין שניים, שהוא גדול או שווה למודול הרצוי לנו.
לדוגמא, אם אנו רוצים לספור 0 עד 56 או mod - 57 ונחזור מ- 0, המספר הגבוה ביותר של כפכפים נדרש הוא n = 6 אשר ייתן מודולוס מרבי של 64. אם נבחר בפחות מספר כפכפים מודולוס לא יספיק כדי לספור את המספרים בין 0 ל -56. אם נבחר n = 5 MOD המקסימלי יהיה = 32, וזה לא מספיק לספירה.
אנו יכולים לזרז שניים או יותר דלפקים של ארבע סיביות ולהגדיר כל אחד מהצורות " חלקי 16" או " חלקי 8" כדי לקבל מונה מוגדר MOD-128 ומעלה.
בגזרת 74LS, ניתן היה להגדיר 7493 IC בצורה כזו, כמו אם נגדיר את 7493 כמונה " מחולק ב -16 " ונפל עוד ערכות שבבים של 7493 כמונה " מחולק ב- 8 ", נקבל תדר " חלקי 128" מחיצה.
מכשירי IC אחרים כמו 74LS90 מציעים דלפק אדווה או מחלק לתכנות שניתן להגדיר כחלוקה ל -2, לחלק ל -3 או לחלק ל -5 או גם שילובים אחרים.
מצד שני, 74LS390 היא בחירה גמישה נוספת אשר יכולה לשמש לחלוקה גדולה במספר בין 2 ל 50,100 ובשילובים אחרים גם כן.
מחלקי תדרים
אחד השימושים הטובים ביותר במונה האסינכרוני הוא להשתמש בו כמחלק תדרים. אנו יכולים להפחית תדר שעון גבוה עד לערך שמיש ויציב הנמוך בהרבה מהשעון בתדר גבוה בפועל. זה שימושי מאוד במקרה של אלקטרוניקה דיגיטלית, יישומים הקשורים לתזמון, שעונים דיגיטליים, מחוללי מקטעות.
נניח שאנו משתמשים בטיימר IC הקלאסי NE555 שהוא מולטיברטור מונוסטבל / אסטטי, שפועל ב -260 קילוהרץ והיציבות היא +/- 2%. אנו יכולים להוסיף בקלות מונה אדווה " מחולק ב -2" של 18 סיביות ולקבל פלט יציב של 1 הרץ אשר יכול לשמש ליצירת שנייה אחת של עיכוב או שנייה אחת של הדופק, דבר שימושי לשעונים דיגיטליים.
זהו מעגל פשוט לייצור תדר או תזמון יציב ממקור לא יציב על ידי חלוקת התדר באמצעות מונה אדווה. מתנדים קריסטליים מדויקים יותר יכולים לייצר תדרים גבוהים ומדויקים מלבד מחוללי האות.
יתרונות וחסרונות של מונה אסינכרוני
ניתן לבנות דלפקים אסינכרוניים בקלות באמצעות כפכפים מסוג D. ניתן ליישם אותם באמצעות מעגל נגד "חלקי על ידי n ", המציע הרבה יותר גמישות ביישומים גדולים יותר של ספירת טווח, והדלפק הקטום יכול לייצר כל ספירת מספר מודולים.
אך למרות התכונות הללו, הדלפק האסינכרוני מציע מגבלות וחסרונות מסוימים.
תוך שימוש במונה האסינכרוני, כפכפי פלט נוספים לסינכרון מחדש נדרשים לסינכרון מחדש של הכפכפים. כמו כן, עבור ספירת הרצפים הקטומה, כאשר היא אינה שווה ל, יש צורך בהיגיון משוב נוסף.
כאשר סופרים מספר גדול של סיביות, עקב מערכת השרשרת, עיכוב התפשטות בשלבים עוקבים נעשה גדול מדי שקשה מאוד להיפטר ממנו. במצב כזה, מונים סינכרוניים מהירים ואמינים. ישנן גם שגיאות ספירה במונה אסינכרוני כאשר מוחלים עליו תדרים גבוהים בשעון.