Vad är Johnson Counter: kretsschema, sanningstabell och dess tillämpningar

I digital elektronik används johnson-räknare för att lagra eller bearbeta eller räkna antalet händelser som inträffat inom krets . Det är en av de digitala sekventiella logikkretsarna som räknar flera pulser. Dessa är utformade med en grupp flip-flops med en extra klocksignal. I varje digital logik och databehandling används dessa för att räkna den specifika händelsen eller pulsen som händer i kretsen och följer också en viss sekvens eller vilken slumpmässig sekvens som helst baserat på designen. Det finns olika typer, till exempel synkron räknare , Asynkrona / Rippel-räknare, Upp- / Nerräknare, Ringräknare, Johnson-räknare, Decade-räknare, Modulus-räknare, Kaskadräknare

Vad är Johnson Counter?

Definition: Det är också känt som en modifierad ring disken . Den är utformad med en grupp flip-flops, där den inverterade utsignalen från den sista flip-floppen är ansluten till ingången till den första flip-flop. Generellt implementeras den med D-flip-flops eller JK flip-flops. Det är också känt som en invers feedback-räknare eller vriden ringräknare. Detta följer sekvensen av bitmönster. Jämfört med ringräknaren använder den bara hälften av antalet flip-flops. Så, MOD kommer att vara 2n, om det finns n flip-flops.

Kretsschema

De Johnson counter kretsschema är det kaskade arrangemanget av 'n' Flip flops . I en sådan design matas utgången från den fortsatta vippan tillbaka som inmatning till nästa vippa. Till exempel matas den inverterade utsignalen från den sista vippan 'Q̅n' tillbaka till den första vippan i sekvensbitsmönstret. Räknaren registrerar cykler i en sluten slinga dvs cirkulerar i kretsen.

motkrets

Tänk på 4-bitars Johnson-räknaren, den innehåller 4 D-flip-flops, som kallas 4-bitars Johnson-räknare. Den har förinställda och tydliga stift för att initialisera eller starta och återställa det räknade.

Återställningsstiftet fungerar som en av / på-omkopplare. Så flip-flops kan aktiveras genom att klicka på återställningsomkopplaren.

CLK-stift används för att observera förändringarna i flip-flops.

Standard 2,3 och 4 steg johnson-räknare används för att dela frekvensen av klocksignaler med hjälp av olika återkopplingsanslutningar. Till exempel kan en 3-stegs Johnson-räknare användas som en 3-fas och 120 graders fasförskjutning fyrkantsvåggenerator. 5-stegs Johnson-räknare används som en synkron decennieräknare (CD4017) eller delarkrets. 2-stegs fungerar som en kvadraturoscillator eller generator som producerar individuella utsignaler på 90 grader vardera angående insignalen.

Sanningstabellen

Tänk på sanningstabellen för 3-bitars Johnson-räknaren. Utgången från den fortsatta flip-floppen är ansluten som ingången för nästa flip-flop. Klocksignalen (CLK) används för att känna till förändringarna i utgången. Den innehåller 3 flip-flops, Q0, Q1, Q2 är utgångarna för flip-flops. Räknaren räknar tillståndet för cykler i en kontinuerlig sluten slinga.

Ingången D är strax före klockans stigande kant (CLK), betecknad som Q0.

När CLK-stigningskanten inträffar är utgången Q1 värdet på Q0.

När det inte finns någon klockpuls (0) är räknarens utgång 000.

När CLK = 1 är räknarens utgång 100.

När CLK = 2 är räknarens utgång 110.

När CLK = 3 är räknarens utgång 111.

När CLK = 4 är räknarens utgång 011.

När CLK = 5 är räknarens utgång 001.

MOD för 3-bitars johnson-räknaren är 6. Därför finns det 6 unika antal tillstånd. Hela processen ligger i sekvensbitmönstret.

Johnson Counter Verilog Code

Om antalet bitar eller flip-flops är 'n', då räknar gästinnan 2n händelser eller tillstånd eller cykler.

Verilog HDL-koden för 3-bitars Johnson-räknare visas nedan,

/////// Verilog Code Johnson

modul johnson_counter (ut, återställ, clk)

input clk, reset

utgång [3: 0] ut

reg [3: 0] q

alltid @ (posedge clk)

Börja

om (återställ)

q = 4'd0

annan

Börja
q [3]<=q[2]

q [2]<=q[1]

q [1]<=q[0]

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

slutet

tilldela ut = q

slutmodul

//////Slutet////

4-bitars Johnson Counter

4-bitars johnson-räknaren innehåller 4 D-flip-flops och den räknar 8 antal cykler. Den inverterade utsignalen från den sista vippan matas tillbaka som inmatning till den första vippan.

• Från figuren är ABCD utgångarna från vippan i 4-bitarsmönstret.
• Ingångsvärdet för 'D' är den inverterade utgången för den sista vippan.
• 'CLK' används för att räkna räknarens tillstånd eller cykler, som finns i sluten slinga.
• Återställningsstiftet används som en på / av-brytare.
• Eftersom data kommer att rotera runt en kontinuerlig sluten slinga kan en räknare också användas för att detektera olika mönster eller värden i datan.
• Till exempel, när det finns en klockpuls, skulle utgångsmönstret för vipporna vara 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001
• När det inte finns någon klockpuls blir utgången 0000.

Skillnaden mellan Ring Counter och Johnson Counter

Skillnaden mellan ringräknaren och Johnson-räknaren är att inverterutgången från den sista vippan är ansluten tillbaka som ingången till den första vippan.

In-ring-räknaren är antalet ingångsklockpulser som ges till vipporna lika med antalet steg. Det betyder att MOD för n-bitars ringräknare är 'n'.

I johnsons räknare delar antalet ingångsklockpulser med en faktor som är två gånger lika med antalet steg. Det betyder att MOD för n-bit johnson-räknaren är '2n'.

Fördelar / nackdelar med Johnson Counter

Fördelarna och nackdelarna inkluderar följande.

Fördelar

Fördelarna är

• Johnson-räknaren räknar antalet steg två gånger lika med antalet klockpulser som ges till Flip flops .
• Det räknar händelserna i en kontinuerlig sluten slinga i kretsen.
• Den kan utformas med D- och JK-flip-flops
• Den kan användas som en självavkodningskrets.

Nackdelar

Nackdelarna är

• Den kan inte användas för att räkna binären sekvens
• Den använder inte alla steg lika med antalet steg i räknaren.
• Det behöver bara halva antalet flip-flops på hälften av timing signaler
• Den används i valfri tidssekvens.

Applikationer

De tillämpningar av johnson counter är

• Johnson-räknare används som frekvensdelare och mönsterigenkänning.
• Det används som ett synkron decennium disken och delarkrets
• Det kan användas för att skapa komplicerade finite-maskiner i hårdvarulogisk design.
• 3-bitars Johnson-räknaren används som en 3-fas fyrkantsvåggenerator för att producera 120 graders fasförskjutning
• Frekvens för klocksignalen delas genom att variera deras feedback.

Vanliga frågor

1). Vad är skillnaden mellan ringräknaren och Johnson-räknaren?

MOD för n-bit ringräknare är 'n' medan MOD för n-bit Johnson räknare är '2n'.

2). Vad är D flip flop?

D-FLIP FLOP kallas också som en klockad flip-flop eller delay flip-flop, som spårar ingången och gör övergångarna lika med ingången D.

3). Vad är en asynkron räknare?

Den matar in på en flip-flop och har kontroll över utgångarna oavsett vilka klockpulser som används.

4). Vad är syftet med en sanningstabell?

Sanningstabellen innehåller flera rader och kolumner med logiska variabler och kombinationer för att känna till kretsens logiska funktion. Den ger alla möjliga värden i kretsens logiska funktion.

5). Vad är den fullständiga formen av D-flip-flop?

Den fullständiga formen av d-flip flop är Data-flip flop, som lagrar värdet som finns på dataraden.

Således handlar det här om Johnson counter-arbets-, krets- och sanningstabellen. Syftet med Johnson-räknaren är att räkna eller lagra antalet händelser när den inverterade utsignalen ges som ingång till den första vippan och även kallas som modifiera. Här är en fråga till dig, 'Vad är 8-bitars Johnson Counter?'.