O que é contador Johnson: diagrama de circuito, tabela de verdade e suas aplicações

Na eletrônica digital, os contadores johnson são usados ​​para armazenar, processar ou contar o número de eventos ocorridos no o circuito . É um dos circuitos lógicos sequenciais digitais que contam vários pulsos. Eles são projetados com um grupo de flip-flops com um sinal de clock adicional. Em cada lógica e computação digital, eles são usados ​​para contar o evento específico ou pulso acontecendo no circuito e também segue uma certa sequência ou qualquer sequência aleatória com base no projeto. Existem diferentes tipos, como Síncrono contadores , Contadores assíncronos / ondulados, contador para cima / para baixo, contador de anel, contador de Johnson, contador de década, contador de módulo, contador em cascata

O que é Johnson Counter?

Definição: Também é conhecido como anel modificado contador . Ele é projetado com um grupo de flip-flops, onde a saída invertida do último flip-flop é conectada à entrada do primeiro flip-flop. Geralmente, ele é implementado usando flip-flops D ou flip-flops JK. Também é conhecido como contador de feedback inverso ou contador de anel torcido. Isso segue a sequência de padrões de bits. Quando comparado ao contador de anéis, ele usa apenas metade do número de flip-flops. Portanto, o MOD será 2n, se houver n flip-flops.

Diagrama de circuito

O diagrama de circuito do contador johnson é o arranjo em cascata de 'n' sandálias de dedo . Nesse projeto, a saída do flip-flop em andamento é realimentada como entrada para o próximo flip-flop. Por exemplo, a saída invertida do último flip-flop 'Q̅n' é realimentada para o primeiro flip-flop no padrão de bits de sequência. O contador registra ciclos em um circuito fechado, ou seja, circula dentro do circuito.

contra-circuito

Considere o contador Johnson de 4 bits, ele contém flip-flops 4 D, que é chamado de contador Johnson de 4 bits. Possui pinos predefinidos e claros para inicializar ou iniciar e redefinir a contagem.

O pino de reinicialização atua como um botão liga / desliga. Portanto, os flip-flops podem ser ativados clicando no botão Reset.

O pino CLK é usado para observar as mudanças na saída dos flip-flops.

Os contadores johnson padrão de 2,3 e 4 estágios são usados ​​para dividir a frequência dos sinais de clock com a ajuda de conexões de feedback variadas. Por exemplo, um contador johnson de 3 estágios pode ser usado como um gerador de onda quadrada trifásico e com deslocamento de fase de 120 graus. O contador Johnson de 5 estágios é usado como um contador de década síncrono (CD4017) ou circuito divisor. Os 2 estágios atuam como um oscilador ou gerador de quadratura que produz sinais de saída individuais de 90 graus cada um em relação ao sinal de entrada.

Mesa da Verdade

Considere a tabela verdade do contador Johnson de 3 bits. A saída do flip-flop em andamento é conectada como a entrada do próximo flip-flop. O sinal de clock (CLK) é usado para saber as mudanças na saída. Ele contém 3 flip-flops, Q0, Q1, Q2 são as saídas dos flip-flops. O contador conta o estado dos ciclos em um ciclo fechado contínuo.

A entrada D está imediatamente antes da transição positiva do relógio (CLK), denotada como Q0.

Quando ocorre a borda de subida CLK, a saída Q1 é o valor de Q0.

Quando não há pulso de clock (0), a saída do contador é 000.

Quando CLK = 1, a saída do contador é 100.

Quando CLK = 2, a saída do contador é 110.

Quando CLK = 3, a saída do contador é 111.

Quando CLK = 4, a saída do contador é 011.

Quando CLK = 5, a saída do contador é 001.

O MOD do contador johnson de 3 bits é 6. Portanto, há 6 números únicos de estados. O processo completo está no padrão de bits de sequência.

Código Johnson Counter Verilog

Se o número de bits ou flip-flops for ‘n’, então o johnson conta eventos 2n, estados ou ciclos.

O código verilog HDL do contador Johnson de 3 bits é mostrado abaixo,

/////// Verilog Code Johnson

módulo johnson_counter (out, reset, clk)

input clk, reset

saída [3: 0] de saída

reg [3: 0] q

sempre @ (clk posedge)

começar

if (reset)

q = 4’d0

outro

começar
q [3]<=q[2]

q [2]<=q[1]

q [1]<=q[0]

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

fim

atribuir out = q

módulo final

//////Fim////

Contador Johnson de 4 bits

O contador johnson de 4 bits contém flip-flops 4 D e conta 8 ciclos. A saída invertida do último flip-flop é realimentada como entrada para o primeiro flip-flop.

• Pela figura, ABCD são as saídas do flip-flop no padrão de 4 bits.
• O valor de entrada de 'D' é a saída invertida do último flip-flop.
• O 'CLK' é usado para contar os estados ou ciclos do contador, que está em malha fechada.
• O pino de reinicialização é usado como uma chave liga / desliga.
• Como os dados estarão girando em torno de um loop fechado contínuo, um contador também pode ser usado para detectar vários padrões ou valores dentro dos dados.
• Por exemplo, quando há um pulso de clock, o padrão de saída dos flip-flops seria 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001
• Quando não há pulso de clock, a saída será 0000.

Diferença entre Ring Counter e Johnson Counter

A diferença entre o contador de anel e o contador johnson é que a saída do inversor do último flip-flop é conectada de volta como a entrada para o primeiro flip-flop.

No contador do anel, o número de pulsos de clock de entrada dados aos flip-flops são iguais ao número de estágios. Isso significa que o MOD do contador de anel de n bits é 'n'.

No contador de johnson, o número de pulsos de relógio de entrada é dividido por um fator de duas vezes igual ao número de estágios. Isso significa que o MOD do contador johnson de n bits é ‘2n’.

Vantagens / desvantagens do Johnson Counter

As vantagens e desvantagens incluem o seguinte.

Vantagens

As vantagens são

• O contador johnson conta o número de estágios duas vezes igual ao número de pulsos do relógio dado ao sandálias de dedo .
• Ele conta os eventos em um loop fechado contínuo dentro do circuito.
• Ele pode ser projetado usando flip-flops D e JK
• Ele pode ser usado como um circuito de autodecodificação.

Desvantagens

As desvantagens são

• Não pode ser usado para contar o binário seqüência
• Não utiliza todos os estágios iguais ao número de estágios no balcão.
• Precisa de apenas metade do número de chinelos na metade do número de tempo sinais
• É usado em qualquer sequência de tempo.

Formulários

O aplicações do contador johnson está

• Os contadores Johnson são usados ​​como divisores de frequência e reconhecedores de padrões.
• É usado como uma década síncrona contador e circuito divisor
• Ele pode ser usado para criar máquinas de estado finito complicadas no projeto lógico de hardware.
• O contador johnson de 3 bits é usado como um gerador de onda quadrada trifásico para produzir um deslocamento de fase de 120 graus
• A frequência do sinal do relógio é dividida variando seu feedback.

FAQs

1). Qual é a diferença entre o contador de anel e o contador de Johnson?

O MOD do contador de anel de n bits é 'n', enquanto o MOD do contador Johnson de n bits é '2n'.

2). O que é D flip-flop?

O D-FLIP FLOP também é chamado de flip-flop com clock ou flip-flop de atraso, que rastreia a entrada e torna as transições iguais à entrada D.

3). O que é um contador assíncrono?

Ele entra em um flip-flop e tem controle sobre as saídas, independentemente dos pulsos de clock de entrada aplicados.

4). Qual é o propósito de uma tabela verdade?

A tabela verdade contém várias linhas e colunas com variáveis ​​lógicas e combinações para saber o funcionamento lógico do circuito. Ele fornece todos os valores possíveis na função lógica do circuito.

5). Qual é a forma completa do flip-flop D?

A forma completa do d-flip flop é Data-flip flop, que armazena o valor que está na linha de dados.

Portanto, isso é tudo sobre o funcionamento, circuito e mesa de verdade do contador Johnson. O objetivo do contador de Johnson é contar ou armazenar o número de eventos quando a saída invertida é fornecida como entrada para o primeiro flip-flop e também chamada de modificação. Aqui está uma pergunta para você, “O que é o contador Johnson de 8 bits?”.