モジュール 12 リップル カウンタはどのように設計しますか?
リップル カウンターについて
* リップルカウンター: リップル カウンタは非同期カウンタです。つまり、フリップフロップが次々に状態を変更し、波及効果を生み出します。これにより、フリップフロップの遷移間に遅延が発生します。
* モジュール-12 カウンター: このタイプのカウンタは 0 から 11 までカウントし、その後 0 にリセットされます。
設計手順
1. フリップフロップの数を決定します。 11 (0 を含む 12 状態) までカウントするには、2^4 =16 (12 より大きい) であるため、4 つの JK フリップフロップが必要です。
2. フリップフロップ接続:
* フリップフロップ 1 (最下位ビット):
※J1＝1（常に設定）
* K1 =Q1 (クロックの立ち上がりエッジでトグル)
* フリップフロップ 2:
* J2 =第 1 四半期
* K2 =Q2
* フリップフロップ 3:
* J3 =第 2 四半期
* K3 =Q3
* フリップフロップ 4 (最上位ビット):
* J4 =第 3 四半期
* K4 =第 4 四半期
3. リセット ロジック (オプション):
* 11 までカウントした後にカウンタが 0 にリセットされるようにするには、Q1 と Q3 からの入力を備えた AND ゲートを追加します。 AND ゲートの出力はフリップフロップをリセットするために使用されます。
* Q1 と Q3 の両方が HIGH (状態 11 を表す) の場合、AND ゲート出力が HIGH になり、リセットがトリガーされます。
回路の実装
この設計を実装する方法は次のとおりです。
「」
+-----+ +-----+ +-----+ +-----+
| | | | | | | |
| FF1 | | FF2 | | FF3 | | FF4 |
| | | | | | | |
+-----+ +-----+ +-----+ +-----+
| | |
| | |
V V V
+----------+ +----------+ +------+
時計 ->| | | | | |
| そして | | そして | | そして |
| | | | | |
+----------+ +----------+ +------+
| |
| |
| V
| +------+
| | |
| | または |
| | |
| +------+
|
V
リセット
Q1 -|- J1 =1
| K1 =Q1
Q2 -|- J2 =Q1
| K2 =Q2
第 3 四半期 -|- J3 =第 2 四半期
| K3 =第 3 四半期
第 4 四半期 -|- J4 =第 3 四半期
| K4 =第 4 四半期
「」
説明:
* フリップフロップ接続: 各フリップフロップの JK 入力は、前のフリップフロップの出力に接続されます。これにより、各フリップフロップが前のフリップフロップの出力に基づいて状態を変更するという波及効果が生じます。
* リセットロジック: Q1 および Q3 からの入力を備えた AND ゲートは、状態 11 に達したときにカウンタが確実にリセットされるようにします。OR ゲートは、AND ゲートからのリセット信号とクロック信号を組み合わせます。これにより、カウンタが状態 11 に到達したとき、クロック パルスの立ち上がりエッジでフリップフロップが確実にリセットされます。
仕組み:
1. カウンタは状態 0 (すべてのフリップフロップがリセット) で開始します。
2. クロック パルスの各立ち上がりエッジで、フリップフロップの状態が切り替わります。
3. これは、カウンタが状態 11 (Q1 =1、Q3 =1) に達するまで続きます。
4. 状態 11 では、AND ゲート出力が HIGH になり、リセットがトリガーされます。
5. カウンタは状態 0 にリセットされ、サイクルが繰り返されます。
重要な考慮事項:
* タイミング: 非同期カウンタには、フリップフロップ間の伝播遅延による固有のタイミングの問題があります。非常に正確なタイミングが必要な場合は、同期カウンターを使用することをお勧めします。
* クロック速度: リップル カウンタの最大クロック速度は、フリップフロップと論理ゲートの伝播遅延によって制限されます。
他にご質問がございましたらお知らせください。