- एक काउंटर क्या है?
- एसिंक्रोनस क्या है?
- अतुल्यकालिक काउंटर
- एसिंक्रोनस ट्रंचित काउंटर और दशक काउंटर
- अतुल्यकालिक दशक काउंटर और उसके सत्य तालिका का समय आरेख
- अतुल्यकालिक काउंटर बनाना, उदाहरण, और उपयोगिता
- फ्रीक्वेंसी डिवाइडर
- अतुल्यकालिक काउंटर के फायदे और नुकसान
एक काउंटर क्या है?
एक काउंटर एक उपकरण है जो किसी विशेष घटना को इस आधार पर गिन सकता है कि कोई विशेष घटना कितनी बार हुई है। एक डिजिटल लॉजिक सिस्टम या कंप्यूटर में, यह काउंटर घड़ी संकेत के आधार पर किसी विशेष घटना या प्रक्रिया की संख्या को गिन और संग्रहीत कर सकता है। अधिकांश सामान्य प्रकार का काउंटर एक एकल घड़ी इनपुट और कई आउटपुट के साथ अनुक्रमिक डिजिटल लॉजिक सर्किट है। आउटपुट बाइनरी या बाइनरी कोडेड दशमलव संख्याओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। प्रत्येक घड़ी नाड़ी या तो संख्या को बढ़ाती है या संख्या को कम करती है।
एसिंक्रोनस क्या है?
अतुल्यकालिक सिंक्रनाइज़ेशन की अनुपस्थिति के लिए खड़ा है। कुछ ऐसा जो एक ही समय में मौजूद या घटित न हो। कंप्यूटिंग या दूरसंचार धारा में, एसिंक्रोनस केवल एक अंतराल भेजकर ऑपरेशन समय को नियंत्रित करने के लिए खड़ा होता है जब पिछले ऑपरेशन को नियमित अंतराल में भेजने के बजाय पूरा किया जाता है।
अतुल्यकालिक काउंटर
अब हम समझ गए कि काउंटर क्या है और एसिंक्रोनस शब्द का अर्थ क्या है । एक एसिंक्रोनस काउंटर को एसिंक्रोनस क्लॉक इनपुट का उपयोग करके गिना जा सकता है । फ्लिप-फ्लॉप का उपयोग करके आसानी से काउंटर बनाए जा सकते हैं। जैसा कि गणना घड़ी संकेत पर निर्भर करती है, अतुल्यकालिक काउंटर के मामले में, राज्य के बिट्स बदलते हुए फ्लिप-फ्लॉप के बाद के संकेत के रूप में प्रदान किए जाते हैं। उन फ्लिप-फ्लॉप को क्रमिक रूप से एक साथ जोड़ा जाता है, और घड़ी पल्स काउंटर के माध्यम से तरंगित होती है। रिपल क्लॉक पल्स के कारण, इसे अक्सर रिपल काउंटर कहा जाता है। एक एसिंक्रोनस काउंटर 2 n - 1 संभावित गिनती राज्यों की गिनती कर सकता है।
एसिंक्रोनस ट्रंचित काउंटर और दशक काउंटर
चूंकि 4-बिट के रिज़ॉल्यूशन के साथ MOD-16 जैसे एसिंक्रोनस काउंटरों के लिए अधिकतम आउटपुट संख्या है, इसलिए कॉन्फ़िगरेशन में एक मूल एसिंक्रोनस काउंटर का उपयोग करने की संभावनाएं भी हैं जो कि काउंटिंग स्टेट उनकी अधिकतम आउटपुट संख्या से कम होगी। मोडुलो या एमओडी काउंटर उन प्रकार के काउंटरों में से एक हैं। कॉन्फ़िगरेशन इस तरह से बनाया गया है कि काउंटर खुद को पूर्व-कॉन्फ़िगर मूल्य पर शून्य पर रीसेट कर देगा और अनुक्रमों को काट देगा ।
इसलिए, यदि किसी विशिष्ट संख्या के रिज़ॉल्यूशन (एन-बिट रिज़ॉल्यूशन) के साथ एक काउंटर को पूर्ण अनुक्रम काउंटर के रूप में कहा जाता है और दूसरी ओर, यदि इसे अधिकतम संख्या से कम गिना जाता है, तो इसे एक छोटा काउंटर कहा जाता है ।
फ्लिपफ्लॉप में एसिंक्रोनस इनपुट्स का लाभ पाने के लिए, एसिंक्रोनस ट्रंककेटेड काउंटर का उपयोग कॉम्बिनेशन लॉजिक के साथ किया जा सकता है।
मोडुलो 16 अतुल्यकालिक काउंटर को अतिरिक्त तर्क गेट्स का उपयोग करके संशोधित किया जा सकता है और इसका उपयोग इस तरह से किया जा सकता है कि आउटपुट एक दशक (10 से विभाजित) काउंटर आउटपुट देगा, जो मानक दशमलव संख्या या अंकगणित सर्किटों की गणना में उपयोगी है। इस प्रकार के काउंटर जिन्हें दशक काउंटर्स कहा जाता है ।
दशक काउंटर्स को शून्य पर रीसेट करने की आवश्यकता होती है जब आउटपुट 10 के दशमलव मान तक पहुंचता है।
यदि हम 0-9 (10 चरणों) की गणना करते हैं तो बाइनरी नंबर होगा -
| संख्या की गणना | बाइनरी संख्या | दशमलव मान |
| ० | 0000 है | ० |
| 1 | 0001 | 1 |
| २ | 0010 है | २ |
| ३ | 0011 | ३ |
| ४ | 0100 है | ४ |
| ५ | 0101 | ५ |
| ६ | 0110 | ६ |
| । | 0111 | । |
| । | 1000 | । |
| ९ | 1001 | ९ |
इसलिए, जब आउटपुट 1001 (BCD = 9) तक पहुंचता है, तो काउंटर को रीसेट करने की आवश्यकता होती है। काउंटर को रीसेट करने के लिए, हमें इस स्थिति को रीसेट इनपुट पर फीड करना होगा। काउंटर जो 0000 (बीसीडी = 0) से 1001 (बीसीडी = 9) तक गिना जाता है, उसे बीसीडी या बाइनरी-कोडेड डेसीमल काउंटर कहा जाता है।
अतुल्यकालिक दशक काउंटर और उसके सत्य तालिका का समय आरेख
उपरोक्त छवि में, 4 JK फ्लिप-फ्लॉप और एक NAND गेट 74LS10D का उपयोग करते हुए दशक के काउंटर कॉन्फ़िगरेशन के रूप में एक बुनियादी अतुल्यकालिक काउंटर का उपयोग किया गया है । एसिंक्रोनस काउंटर प्रत्येक घड़ी नाड़ी पर 0000 (बीसीडी = 0) से 1001 (बीसीडी = 9) से शुरू होता है। प्रत्येक JK फ्लिप-फ्लॉप आउटपुट बाइनरी अंक प्रदान करता है, और बाइनरी आउट को अगले बाद के फ्लिप-फ्लॉप में घड़ी इनपुट के रूप में खिलाया जाता है। अंतिम आउटपुट 1001 में, जो दशमलव में 9 है, आउटपुट डी जो सबसे महत्वपूर्ण बिट है और आउटपुट ए जो कम से कम महत्वपूर्ण बिट है, दोनों तर्क 1 में हैं। ये दोनों आउटपुट 74LS10D के इनपुट में जुड़े हुए हैं। जब अगली घड़ी पल्स प्राप्त होती है, तो 74LS10D का आउटपुट राज्य को लॉजिक हाई या 1 से लॉजिक लो या 0 में बदल देता है।
ऐसी स्थिति में जब 74LS10D आउटपुट को बदलता है, तो 74LS73 JK Flip-flops को रीसेट मिलेगा क्योंकि NAND गेट का आउटपुट 74LS73 CLEAR इनपुट से जुड़ा है। जब फ्लिप-फ्लॉप रीसेट हो जाता है, तो D से A तक का आउटपुट 0000 हो गया और NAND गेट का आउटपुट वापस तर्क 1 में आ गया। ऐसे कॉन्फ़िगरेशन के साथ, छवि में दिखाया गया ऊपरी सर्किट Modulo-10 या एक दशक का काउंटर बन गया।
दशक काउंटर की सच्चाई तालिका अगले टेबल में दिखाया गया है
| घड़ी का पल्स | दशमलव मान | आउटपुट - डी | आउटपुट - सी | आउटपुट - बी | आउटपुट - ए |
| 1 | ० | ० | ० | ० | ० |
| २ | 1 | ० | ० | ० | 1 |
| ३ | २ | ० | ० | 1 | ० |
| ४ | ३ | ० | ० | 1 | 1 |
| ५ | ४ | ० | 1 | ० | ० |
| ६ | ५ | ० | 1 | ० | 1 |
| । | ६ | ० | 1 | 1 | ० |
| । | । | ० | 1 | 1 | 1 |
| ९ | । | 1 | ० | ० | ० |
| १० | ९ | 1 | ० | ० | 1 |
| 1 1 | ० | ० | ० | ० | ० |
नीचे दी गई छवि टाइमिंग आरेख और घड़ी संकेत पर 4 आउटपुट स्थिति दिखा रही है । आरेख में रीसेट पल्स भी दिखाया गया है।
अतुल्यकालिक काउंटर बनाना, उदाहरण, और उपयोगिता
हम उस पद्धति का उपयोग करके अतुल्यकालिक काउंटर के लिए गणना चक्र को संशोधित कर सकते हैं जो काउंटर आउटपुट को रौंदने में उपयोग किया जाता है। अन्य गणना चक्रों के लिए, हम NAND गेट पर इनपुट कनेक्शन को बदल सकते हैं या अन्य लॉजिक गेट्स कॉन्फ़िगरेशन जोड़ सकते हैं।
जैसा कि हमने पहले चर्चा की, कि अधिकतम मापांक फ्लिप-फ्लॉप की संख्या के साथ लागू किया जा सकता है 2 एन । इसके लिए, यदि हम एक काटे गए अतुल्यकालिक काउंटर को डिजाइन करना चाहते हैं, तो हमें दो की निम्नतम शक्ति का पता लगाना चाहिए, जो कि हमारे इच्छित मापांक से अधिक या बराबर है।
उदाहरण के लिए, यदि हम 0 से 56 या मॉड की गणना करना चाहते हैं - 57 और 0 से दोहराएँ, आवश्यक फ्लिप-फ्लॉप की अधिकतम संख्या n = 6 है जो अधिकतम 64 मापांक देगा। यदि हम फ्लिप-फ्लॉप की कम संख्या चुनते हैं तो मापांक 0 से 56 तक की संख्याओं को गिनने के लिए पर्याप्त नहीं होगा। यदि हम n = 5 चुनते हैं तो अधिकतम MOD = 32 होगा, जो गिनती के लिए अपर्याप्त है।
हम दो या अधिक 4-बिट रिपल काउंटर को कैसकेड कर सकते हैं और प्रत्येक व्यक्ति को " 16 से विभाजित" या " 8 से विभाजित " रूप में मॉड -128 या अधिक निर्दिष्ट काउंटर प्राप्त करने के लिए कॉन्फ़िगर कर सकते हैं।
74LS सेगमेंट में, 7493 IC को इस तरह से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, जैसे अगर हम 7493 को " 16 से विभाजित " काउंटर के रूप में कॉन्फ़िगर करते हैं और दूसरे 7493 चिपसेट को " 8 से विभाजित " काउंटर के रूप में कैस्केड करते हैं, तो हमें " 128 के द्वारा विभाजित" आवृत्ति मिलेगी विभक्त करनेवाला।
अन्य ICs जैसे 74LS90 प्रोग्रामेबल रिपल काउंटर या डिवाइडर की पेशकश करते हैं जिन्हें 2 से विभाजित के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है , 3 से विभाजित करें या 5 या अन्य संयोजनों द्वारा विभाजित करें ।
दूसरी ओर, 74LS390 एक और लचीला विकल्प है जिसका उपयोग बड़ी संख्या में 2 से 50,100 तक की संख्या और अन्य संयोजनों के लिए भी किया जा सकता है ।
फ्रीक्वेंसी डिवाइडर
एसिंक्रोनस काउंटर के सबसे अच्छे उपयोगों में से एक इसे एक आवृत्ति विभक्त के रूप में उपयोग करना है । हम वास्तविक उच्च आवृत्ति घड़ी की तुलना में उच्च घड़ी की आवृत्ति को एक प्रयोग करने योग्य, स्थिर मूल्य से कम कर सकते हैं। यह डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स, समय से संबंधित अनुप्रयोगों, डिजिटल घड़ियों, बाधित स्रोत जनरेटर के मामले में बहुत उपयोगी है।
मान लीजिए कि हम क्लासिक NE555 टाइमर आईसी का उपयोग कर रहे हैं जो कि एक मोनोस्टेबल / एस्टेबल मल्टीविब्रेटर है, जो 260 किलोहर्ट्ज़ पर चल रहा है और स्थिरता +/- 2% है। हम आसानी से एक " 2 से विभाजित" 18-बिट रिपल काउंटर को जोड़ सकते हैं और 1 हर्ट्ज स्थिर आउटपुट प्राप्त कर सकते हैं जो कि 1 सेकंड की देरी या 1 सेकंड की पल्स उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है जो डिजिटल घड़ियों के लिए उपयोगी है।
यह रिपल काउंटर का उपयोग करके आवृत्ति को विभाजित करके एक अस्थिर स्रोत से स्थिर आवृत्ति या समय उत्पन्न करने के लिए एक सरल सर्किट है। अधिक सटीक क्रिस्टल ऑसिलेटर्स सिग्नल जनरेटर के अलावा सटीक उच्च आवृत्ति उत्पन्न कर सकते हैं।
अतुल्यकालिक काउंटर के फायदे और नुकसान
एसिंक्रोनस काउंटरों को आसानी से टाइप डी फ्लिप-फ्लॉप का उपयोग करके बनाया जा सकता है । उन्हें " एन डिवाइड द्वारा एन " काउंटर सर्किट का उपयोग करके लागू किया जा सकता है, जो बड़ी गिनती रेंज से संबंधित अनुप्रयोगों पर अधिक लचीलापन प्रदान करता है, और छंटनी किए गए काउंटर किसी भी मापांक संख्या की संख्या का उत्पादन कर सकते हैं।
लेकिन, उन विशेषताओं के बावजूद, अतुल्यकालिक काउंटर कुछ सीमाएं और नुकसान प्रदान करते हैं ।
एसिंक्रोनस काउंटर का उपयोग करते समय, फ्लिपफ्लॉप को फिर से सिंक्रनाइज़ करने के लिए एक अतिरिक्त पुन: सिंक्रनाइज़ेशन आउटपुट फ्लिप-फ्लॉप की आवश्यकता होती है । इसके अलावा, काटे गए अनुक्रम की गणना के लिए, जब यह बराबर नहीं होता है, तो अतिरिक्त प्रतिक्रिया तर्क की आवश्यकता होती है।
श्रृंखला प्रणाली के कारण बड़ी संख्या में बिट की गिनती करते समय, क्रमिक चरणों द्वारा प्रसार में देरी बहुत बड़ी हो गई, जिससे छुटकारा पाना बहुत मुश्किल है। ऐसी स्थिति में, सिंक्रोनस काउंटर तेज और विश्वसनीय होते हैं। एसिंक्रोनस काउंटर में भी गलतियां गिनाई जाती हैं, जब उच्च घड़ी की आवृत्तियों को इसके पार लगाया जाता है।