Pencacah (counter) Sinkron
Pencacah atau Counter Sinkron disebut demikian karena input clock dari semua flip-flop individu di dalam pencacah semuanya clock bersama pada waktu yang sama oleh sinyal clock yang sama.
Dalam tutorial Pencacah (counter) Biner Asinkron sebelumnya, kami melihat bahwa output dari satu tahap pencacah dihubungkan langsung ke input Clock dari tahap pencacah berikutnya dan seterusnya sepanjang rantai. Hasil dari ini adalah bahwa Pencacah (counter) Asinkron memiliki kerugian dari apa yang dikenal sebagai "Propagation Delay" di mana sinyal timing tertunda sebagian kecil melalui masing-masing flip-flop.
Namun, dengan Pencacah (counter) Sinkron, sinyal clock eksternal terhubung ke input clock SETIAP flip-flop individu dalam pencacah sehingga semua flip-flop di-clock secara bersamaan (secara paralel) sekaligus memberikan waktu yang tetap terhubung. Dengan kata lain, perubahan output terjadi dalam "sinkronisasi" dengan sinyal clock.
Hasil sinkronisasi ini adalah bahwa semua bit output individu berubah keadaan pada waktu yang sama persis dalam menanggapi sinyal clock umum tanpa efek riak dan karenanya, tidak ada penundaan propagasi.
Dapat dilihat di atas, bahwa pulsa clock eksternal (pulsa yang akan dihitung) diumpankan langsung ke masing-masing JK flip-flop dalam rantai pencacah dan bahwa kedua input J dan K semuanya terikat bersama dalam mode toggle, tetapi hanya di flip-flop pertama, FFA flip-flop (LSB) mereka terhubung TINGGI, logika "1" memungkinkan flip-flop untuk beralih pada setiap pulsa clock.
Kemudian Pencacah (counter) Sinkron mengikuti urutan keadaan yang telah ditentukan sebagai respon terhadap sinyal clock umum, memajukan satu keadaan untuk setiap pulsa.
Input J dan K dari flip-flop TBS yang terhubung langsung ke output QA flip-flop FFA , tapi Input J dan K dari flip-flop FFC dan FFD didorong dari terpisah gerbang AND yang juga disertakan dengan sinyal dari input dan output dari tahap sebelumnya. Gerbang AND tambahan ini menghasilkan logika yang diperlukan untuk input JK dari tahap berikutnya.
Jika kita mengaktifkan setiap JK flip-flop untuk beralih berdasarkan apakah semua output flip-flop sebelumnya ( Q ) “TINGGI” kita dapat memperoleh urutan pencacah-an yang sama seperti dengan rangkaian asinkron tetapi tanpa efek riak, karena setiap flip-flop dalam rangkaian ini akan clock pada waktu yang sama persis.
Kemudian karena tidak ada penundaan propagasi yang melekat dalam Pencacah (counter) Sinkron, karena semua tahap pencacah dipicu secara paralel pada waktu yang sama, frekuensi operasi maksimum dari pencacah frekuensi ini jauh lebih tinggi daripada untuk rangkaian pencacah (counter) Asinkron yang serupa.
Karena pencacah sinkron 4-bit ini dihitung secara berurutan pada setiap clock pulse, output yang dihasilkan dihitung dari 0 (0000) hingga 15 (1111). Oleh karena itu, jenis pencacah ini juga dikenal sebagai Pencacah (counter) Sinkronisasi 4-bit.
Namun, kita dapat dengan mudah membuat Pencacah Counter Sinkron Down 4-bit dengan menghubungkan gerbang AND ke output
dari flip-flop seperti yang ditunjukkan untuk menghasilkan diagram timing gelombang, kebalikan dari yang di atas.
Di sini Pencacah (counter) dimulai dengan semua outputnya TINGGI ( 1111 ) dan menghitung mundur pada penerapan setiap pulsa clock ke nol, ( 0000 ) sebelum diulangi lagi.
Karena Pencacah (counter) sinkron dibentuk dengan menghubungkan flip-flop bersama-sama dan sejumlah flip-flop dapat dihubungkan atau "mengalir" bersama-sama untuk membentuk pencacah biner "divide-by-n", nomor modulo atau "MOD" masih berlaku saat itu.
Tidak untuk Pencacah (counter) Asinkron sehingga Pencacah Dekade atau Pencacah BCD dengan Pencacah-an dari 0 hingga 2n-1 dapat dibangun bersama dengan urutan terpotong. Yang kita perlukan untuk menambah jumlah MOD dari Pencacah (counter) Sinkron naik (up) atau turun (down) adalah flip-flop tambahan dan gerbang AND di atasnya.
Pencacah biner standar bisa dikonversi ke Pencacah dekade (desimal 10) dengan menggunakan bantuan beberapa logika tambahan untuk mengimplementasikan urutan keadaan yang diinginkan. Setelah mencapai hitungan "1001", pencacah kembali ke "0000". Kita sekarang memiliki pencacah dekade atau Modulo-10.
Gerbang AND tambahan mendeteksi ketika urutan Pencacah-an mencapai "1001", (Biner 10) dan menyebabkan flip-flop FF3 untuk beralih pada pulsa clock berikutnya. Flip-flop FF0 diaktifkan setiap pulsa clock. Dengan demikian, Pencacah-an diatur ulang dan mulai lagi dari "0000" menghasilkan Pencacah (counter) dekade sinkron.
Kita dapat dengan mudah mengatur kembali gerbang AND di rangkaian pencacah (counter) di atas untuk menghasilkan bilangan hitung lain seperti Pencacah (counter) Mod-12 yang menghitung 12 status dari 0000 sampai 1011 (0 sampai 11) dan selanjutnya mengulanginya membuatnya menjadi cocok untuk Clock, dll.
Secara umum, Pencacah (counter) sinkron mengandalkan naik-tepi (rising-edge) yang merupakan transisi rendah ke tinggi dari sinyal clock dan pencacah riak asinkron dihitung pada tepi jatuh yang merupakan transisi tinggi ke rendah dari sinyal clock.
Mungkin terlihat tidak biasa bahwa Pencacah (counter) riak menggunakan sisi jatuh dari siklus clock untuk mengubah keadaan, tetapi ini membuatnya lebih mudah untuk menghubungkan pencacah bersama-sama karena bit yang paling signifikan (MSB) dari satu pencacah dapat mendorong input clock dari yang berikutnya.
Ini berfungsi karena bit berikutnya harus mengubah keadaan ketika bit sebelumnya berubah dari tinggi ke rendah - titik di mana carry harus terjadi ke bit berikutnya. Pencacah Counter sinkron biasanya memiliki carry-out dan pin carry-in untuk menghubungkan pencacah bersama tanpa memperkenalkan penundaan propagasi.
Dalam tutorial selanjutnya tentang Pencacah (counter), kita akan melihat Pencacah (counter) Bi-directional atau dua arah yang dapat menghitung arah langsung ke atas dan ke bawah.
Dalam tutorial Pencacah (counter) Biner Asinkron sebelumnya, kami melihat bahwa output dari satu tahap pencacah dihubungkan langsung ke input Clock dari tahap pencacah berikutnya dan seterusnya sepanjang rantai. Hasil dari ini adalah bahwa Pencacah (counter) Asinkron memiliki kerugian dari apa yang dikenal sebagai "Propagation Delay" di mana sinyal timing tertunda sebagian kecil melalui masing-masing flip-flop.
Namun, dengan Pencacah (counter) Sinkron, sinyal clock eksternal terhubung ke input clock SETIAP flip-flop individu dalam pencacah sehingga semua flip-flop di-clock secara bersamaan (secara paralel) sekaligus memberikan waktu yang tetap terhubung. Dengan kata lain, perubahan output terjadi dalam "sinkronisasi" dengan sinyal clock.
Hasil sinkronisasi ini adalah bahwa semua bit output individu berubah keadaan pada waktu yang sama persis dalam menanggapi sinyal clock umum tanpa efek riak dan karenanya, tidak ada penundaan propagasi.
Pencacah Counter Sinkron Up 4-bit Biner
Dapat dilihat di atas, bahwa pulsa clock eksternal (pulsa yang akan dihitung) diumpankan langsung ke masing-masing JK flip-flop dalam rantai pencacah dan bahwa kedua input J dan K semuanya terikat bersama dalam mode toggle, tetapi hanya di flip-flop pertama, FFA flip-flop (LSB) mereka terhubung TINGGI, logika "1" memungkinkan flip-flop untuk beralih pada setiap pulsa clock.
Kemudian Pencacah (counter) Sinkron mengikuti urutan keadaan yang telah ditentukan sebagai respon terhadap sinyal clock umum, memajukan satu keadaan untuk setiap pulsa.
Input J dan K dari flip-flop TBS yang terhubung langsung ke output QA flip-flop FFA , tapi Input J dan K dari flip-flop FFC dan FFD didorong dari terpisah gerbang AND yang juga disertakan dengan sinyal dari input dan output dari tahap sebelumnya. Gerbang AND tambahan ini menghasilkan logika yang diperlukan untuk input JK dari tahap berikutnya.
Jika kita mengaktifkan setiap JK flip-flop untuk beralih berdasarkan apakah semua output flip-flop sebelumnya ( Q ) “TINGGI” kita dapat memperoleh urutan pencacah-an yang sama seperti dengan rangkaian asinkron tetapi tanpa efek riak, karena setiap flip-flop dalam rangkaian ini akan clock pada waktu yang sama persis.
Kemudian karena tidak ada penundaan propagasi yang melekat dalam Pencacah (counter) Sinkron, karena semua tahap pencacah dipicu secara paralel pada waktu yang sama, frekuensi operasi maksimum dari pencacah frekuensi ini jauh lebih tinggi daripada untuk rangkaian pencacah (counter) Asinkron yang serupa.
Diagram Gelombang Timing Pencacah (Counter) Sinkron 4-bit
Karena pencacah sinkron 4-bit ini dihitung secara berurutan pada setiap clock pulse, output yang dihasilkan dihitung dari 0 (0000) hingga 15 (1111). Oleh karena itu, jenis pencacah ini juga dikenal sebagai Pencacah (counter) Sinkronisasi 4-bit.
Namun, kita dapat dengan mudah membuat Pencacah Counter Sinkron Down 4-bit dengan menghubungkan gerbang AND ke output
dari flip-flop seperti yang ditunjukkan untuk menghasilkan diagram timing gelombang, kebalikan dari yang di atas.Di sini Pencacah (counter) dimulai dengan semua outputnya TINGGI ( 1111 ) dan menghitung mundur pada penerapan setiap pulsa clock ke nol, ( 0000 ) sebelum diulangi lagi.
Pencacah Counter Sinkron Down 4-bit Biner
Karena Pencacah (counter) sinkron dibentuk dengan menghubungkan flip-flop bersama-sama dan sejumlah flip-flop dapat dihubungkan atau "mengalir" bersama-sama untuk membentuk pencacah biner "divide-by-n", nomor modulo atau "MOD" masih berlaku saat itu.
Tidak untuk Pencacah (counter) Asinkron sehingga Pencacah Dekade atau Pencacah BCD dengan Pencacah-an dari 0 hingga 2n-1 dapat dibangun bersama dengan urutan terpotong. Yang kita perlukan untuk menambah jumlah MOD dari Pencacah (counter) Sinkron naik (up) atau turun (down) adalah flip-flop tambahan dan gerbang AND di atasnya.
Dekade Penghitung Counter Sinkron 4-bit
Pencacah (counter) Sinkron dekade 4-bit juga dapat dibangun menggunakan pencacah biner sinkron untuk menghasilkan urutan hitungan dari 0 hingga 9.Pencacah biner standar bisa dikonversi ke Pencacah dekade (desimal 10) dengan menggunakan bantuan beberapa logika tambahan untuk mengimplementasikan urutan keadaan yang diinginkan. Setelah mencapai hitungan "1001", pencacah kembali ke "0000". Kita sekarang memiliki pencacah dekade atau Modulo-10.
Dekade Pencacah Counter Sinkron 4-bit
Gerbang AND tambahan mendeteksi ketika urutan Pencacah-an mencapai "1001", (Biner 10) dan menyebabkan flip-flop FF3 untuk beralih pada pulsa clock berikutnya. Flip-flop FF0 diaktifkan setiap pulsa clock. Dengan demikian, Pencacah-an diatur ulang dan mulai lagi dari "0000" menghasilkan Pencacah (counter) dekade sinkron.
Kita dapat dengan mudah mengatur kembali gerbang AND di rangkaian pencacah (counter) di atas untuk menghasilkan bilangan hitung lain seperti Pencacah (counter) Mod-12 yang menghitung 12 status dari 0000 sampai 1011 (0 sampai 11) dan selanjutnya mengulanginya membuatnya menjadi cocok untuk Clock, dll.
Memicu Pencacah (counter) Sinkron
Pencacah (counter) Sinkron menggunakan flip-flop yang dipicu oleh tepi yang mengubah status pada "tepi positif" (tepi naik) atau "tepi negatif" (tepi jatuh) dari pulsa clock pada input kontrol menghasilkan satu hitungan tunggal ketika input clock berubah status.Secara umum, Pencacah (counter) sinkron mengandalkan naik-tepi (rising-edge) yang merupakan transisi rendah ke tinggi dari sinyal clock dan pencacah riak asinkron dihitung pada tepi jatuh yang merupakan transisi tinggi ke rendah dari sinyal clock.
Mungkin terlihat tidak biasa bahwa Pencacah (counter) riak menggunakan sisi jatuh dari siklus clock untuk mengubah keadaan, tetapi ini membuatnya lebih mudah untuk menghubungkan pencacah bersama-sama karena bit yang paling signifikan (MSB) dari satu pencacah dapat mendorong input clock dari yang berikutnya.
Ini berfungsi karena bit berikutnya harus mengubah keadaan ketika bit sebelumnya berubah dari tinggi ke rendah - titik di mana carry harus terjadi ke bit berikutnya. Pencacah Counter sinkron biasanya memiliki carry-out dan pin carry-in untuk menghubungkan pencacah bersama tanpa memperkenalkan penundaan propagasi.
Ringkasan Pencacah (counter) Sinkron
Kemudian untuk merangkum beberapa poin utama tentang Pencacah (Counter) Sinkron:- Pencacah Counter Sinkron dapat dibuat dari Toggle atau flip-flop tipe-D.
- Pencacah (counter) sinkron lebih mudah dirancang daripada Pencacah (counter) asinkron.
- Mereka disebut Pencacah (counter) sinkron karena input Clock dari flip-flop semua clocked bersama pada waktu yang sama dengan sinyal Clock yang sama.
- Karena pulsa clock umum ini semua status output beralih atau berubah secara bersamaan.
- Dengan semua input clock yang disatukan, tidak ada penundaan propagasi yang melekat.
- Pencacah (counter) sinkron kadang-kadang disebut pencacah (counter) paralel karena clock dimasukkan secara paralel ke semua flip-flop.
- Rangkaian memori inheren melacak keadaan saat ini dari pencacah (counter).
- Urutan hitungan dikontrol menggunakan gerbang logika.
- Keseluruhan operasi yang lebih cepat dapat dicapai dibandingkan dengan pencacah (counter) Asinkron.