Giáo Trình Kỹ Thuật Số: MẠCH ĐẾM 2

Bảng 5.20

Ghi chú: Trong bảng 5.20, không có các cột cho Q+, tuy nhiên ta có thể thấy ngay là dòng bên dưới chính là Q+ của dòng bên trên, như vậy kết quả có được từ sự so sánh dòng trên và dòng ngay dưới nó.

Ta thấy ngay JA = KA = 1

Dùng bảng Karnaugh để xác định các hàm còn lại

Nhận thấy các FF B và C có thể xác định chung cho J và K (cùng vị trí 1 và x), FF D được xác định J và K riêng

(H 5.21)

Ta được lại kết quả trên.

Trên thị trường có khá nhiều IC đếm:

- 4 bit BCD: 74160, 74162, 74190, 74192, 4192, 4510, 4518. . ..

- 4 bit nhị phân: 74161, 74163, 74191, 74193, 4193, 4516, 4520. . ..

- 8 bit nhị phân: 74269, 74579, 74779. . ..

Mạch đếm không đồng bộ

Là các mạch đếm mà các FF không chịu tác động đồng thời của xung CK.

Khi thiết kế mạch đếm không đồng bộ ta phải quan tâm tới chiều tác động của xung đồng hồ CK.

Mạch đếm không đồng bộ, n tầng, đếm lên (n=4):

Từ bảng trạng thái 5.14 của mạch đếm 4 bit, ta thấy nếu dùng FF JK tác động bởi cạnh xuống của xung đồng hồ thì có thể lấy ngã ra của tầng trước làm xung đồng hồ CK cho tầng sau, với điều kiện các ngã vào JK của các FF đều được đưa lên mức cao. Ta được mạch đếm không đồng bộ, 4 bít, đếm lên (H 5.22).

(H 5.22)

(H 5.23) là dạng tín hiệu xung CK và các ngã ra của các FF

(H 5.23)

Tổ hợp các số tạo bởi các ngã ra các FF D, C, B, A là số nhị phân từ 0 đến 15

Mạch đếm không đồng bộ, n tầng, đếm xuống (n=4):

Để có mạch đếm xuống ta nối Q__ size 12{ {Q} cSup { size 8{"__"} } } {} (thay vì Q) của tầng trước vào ngã vào CK của tầng sau. (H 5.24) là mạch đếm xuống 4 tầng.

Dạng sóng ở ngã ra các FF và số đếm tương ứng cho ở (H 5.25)

(H 5.24)

(H 5.25)

Quan sát tín hiệu ra ở các Flipflop ta thấy sau mỗi FF tần số của tín hiệu ra giảm đi một nửa, nghĩa là:

Như vậy xét về khía cạnh tần số, ta còn gọi mạch đếm là mạch chia tần.

Mạch đếm không đồng bộ, n tầng, đếm lên, xuống (n=4):

Để có mạch đếm lên hoặc đếm xuống người ta dùng các mạch đa hợp 2→1 với ngã vào điều khiển C chung để chọn Q hoặc Q__ size 12{ {Q} cSup { size 8{"__"} } } {} của tầng trước nối vào CK tầng sau tùy theo yêu cầu về cách đếm.

Trong (H 5.26) , khi C =1, Q nối vào CK , mạch đếm lên và khi C = 0, Q__ size 12{ {Q} cSup { size 8{"__"} } } {} nối vào CK , mạch đếm xuống

c = 0 : đếm xuống c = 1 : đếm lên

(H 5.26)

Trên thực tế , để đơn giản, ta có thể thay đa hợp 2→1 bởi một cổng EX-OR, ngã điều khiển C nối vào một ngã vào cổng EX-OR, ngã vào còn lại nối với ngã ra Q của FF và ngã ra của cổng EX-OR nối vào ngã vào CK của FF sau, mạch cũng đếm lên/xuống tùy vào C=0 hay C=1.

(H 5.27)

Mạch đếm không đồng bộ modulo - N (N=10)

Kiểu Reset:

Để thiết kế mạch đếm kiểu Reset, trước nhất người ta lập bảng trạng thái cho số đếm (Bảng 5.21)

Quan sát bảng 5.21 ta thấy ở xung thứ 10, nếu theo cách đếm 4 tầng thì QD và QB phải lên 1. Lợi dụng hai trạng thái này ta dùng một cổng NAND 2 ngã vào để đưa tín hiệu về xóa các FF, ta được mạch đếm ở (H 5.28).

Bảng 5.21

(H 5.28)

Mạch đếm kiểu Reset có khuyết điểm như:

- Có một trạng thái trung gian trước khi đạt số đếm cuối cùng.

- Ngã vào Cl không được dùng cho chức năng xóa ban đầu.

Kiểu Preset:

Trong kiểu Preset các ngã vào của các FF sẽ được đặt trước thế nào để khi mạch đếm đến trạng thái thứ N thì tất cả các FF tự động quay về không.

Để thiết kế mạch đếm không đồng bộ kiểu Preset, thường người ta làm như sau:

- Phân tích số đếm N = 2n.N’ (N’<N) rồi kết hợp hai mạch đếm n bit và N’. Việc thiết kế rất đơn giản khi số N' << N

- Quan sát bảng trạng thái và kết hợp với phương pháp thiết kế mạch đếm đồng bộ (MARCUS hay hàm chuyển) để xác định JK của các FF.

Thí dụ, để thiết kế mạch đếm 10, ta phân tích 10=2x5 và ta chỉ cần thiết kế mạch đếm 5 rồi kết hợp với một FF (đếm 2)

Bảng trạng thái của mạch đếm 5.

Bảng 5.22

Giả sử dùng FF JK có xung CK tác động cạnh xuống.

Từ bảng 5.21, ta thấy có thể dùng tín hiệu ngã ra FF B làm xung đồng hồ cho FF C và đưa JC và KC lên mức cao:

CKC= QB. ; JC=KC=1

Các FF B và D sẽ dùng xung CK của hệ thống và các ngã vào JK được xác định nhờ hàm chuyển:

Bảng 5.23

Dùng bảng Karnaugh xác định HD và HB rồi suy ra các trị J, K của các FF.

(H 5.29)