ジョンソンカウンターとは何ですか？
主な機能:
* フィードバック付きシフトレジスタ: これは本質的には、最後の出力ビットが最初の入力にフィードバックされるシフト レジスタですが、フィードバックに反転が適用されます。
* 循環シーケンス: 出力状態は循環シーケンスを形成します。これは、一定数のクロック サイクル後に繰り返されることを意味します。
* セルフスタート: 他のカウンタ回路とは異なり、ジョンソン カウンタは特定の初期状態を必要としません。それは自動的に開始され、その固有のシーケンスの生成を開始します。
* カウントの長さ: シーケンス内の固有の状態の数は、カウンター内のフリップフロップの数の半分です。たとえば、4 ビットのジョンソン カウンタは 8 つの固有の状態 (2^4 / 2) を生成します。
仕組み:
1. 初期状態: カウンタは任意の状態からスタートします。すべてのフリップフロップが最初にリセットされている (すべて 0) と仮定しましょう。
2. クロックパルス: 最初のクロック パルスでデータは右にシフトし、最後のビット (反転) が最初のフリップフロップにフィードバックされます。これにより、最初のフリップフロップの値が反転します。
3. シフトと反転: 後続のクロック パルスはデータをシフトし続け、フィードバック ループは最初のフリップフロップの出力を継続的に反転します。
4. 固有の州: このシフトと反転のプロセスにより、固有の状態シーケンスが生成されます。 4 ビットのジョンソン カウンタの場合、シーケンスは次のようになります。
「」
0000 -> 1000 -> 1100 -> 1110 -> 1111 -> 0111 -> 0011 -> 0001 -> 0000 ...
「」
アプリケーション:
ジョンソンカウンターは、次のようなさまざまなデジタルアプリケーションで使用されます。
* 周波数分割: これらを使用すると、クロック信号の周波数をカウンタ内のフリップフロップの数に等しい係数で分周できます。
* デジタル制御システム: さまざまなデジタル操作を制御するためのタイミング シーケンスを生成できます。
* 波形生成: 特定のデューティ サイクルとパルス幅を持つ方形波出力を生成できます。
* データ変換: これらは、タイミング信号を提供するためにアナログ - デジタル コンバーターで使用できます。
利点:
* シンプルさ: 他のタイプのカウンタと比較して、ジョンソン カウンタに必要な論理ゲートの数は少なくなります。
* セルフスタート: 特定の初期状態を必要としないため、実装が容易になります。
* 柔軟: これらは簡単に変更して、異なるシーケンスを生成できます。
短所:
* 限られたカウント範囲: カウントの長さは常にフリップフロップの数の半分です。
* 出力の解釈: 出力シーケンスは単純な 2 進数ではない場合があります。
さまざまなデジタル アプリケーションでジョンソン カウンタを効果的に利用するには、フィードバック ループのシーケンスと仕組みを理解することが重要です。