Bài giảng Kĩ thuật số - Phần 4: Mạch đếm

ần có xung clock vào và số trạng thái tối đa đếm được gọi là dung lượng mạch đếm 2n.Khi đã đạt đến trạng thái tối đa nếu tiếp tục kích thích mạch thì mạch sẽ trở về trạng thái ban đầu ta nói mạch đếm có tính tuần hoàn. MẠCH ĐẾMn ngõ ra Có nhiều cách kết hợp các FF, nên cũng có nhiều loại mạch đếm, ta chỉ đưa ra làm 2 loại mạch cơ bản là mạch đếm nhị phân và mạch đếm Modulo M và trong mỗi loại ta có 2 phương pháp kích thích đồng bộ và không đồng bộ.  II. Mạch đếm nhị phân 1. Phương pháp không đồng bộJCKKQAQA JCKQBQBKJCKQCQCK   1111100CK          10123456780QA101QB10QCCKCKQCQBQA012345678000011110001100110010101010Ta dùng 3 FF dưới dạng FF J-K mắc theo phương pháp không đồng bộ như hình vẽ quan sát bảng trạng thái ta thấy rằng bảng trạng thái là số nhị phân tăng dần có 8 trạng thái với 8 = 23 và 3 là số FF, vì mạch đếm tăng dần nên gọi là mạch đếm lên. Thay vì lấy ngõ ra Q nối với FF phía sau, ta có thể lấy ngõ ra nối với FF phía sau, lúc đó ta thực hiện được mạch đếm xuống. JCKKQAQA JCKQBQBKJCKQCQCK   1111100CK10123456780QA101QB10QCCKCKQCQBQA012345678011110000011001100010101010Ta thêm một số cổng logic để thực hiện mạch đếm lên hay xuống.1CLKQQCLRCLKQQCLRCLKQQCLRQCQBQAUp/down1: đếm lên; 0: đếm xuốngThí dụ: IC đếm không đồng bộ: IC TTL 7490 (thập giai BCD), 7492 (chi cho 12), 7493 (hai nhi phân 4 bit). IC CMOS 4040 (nhị phân 12 bit), 4024 (nhị phân 7 bit) 2. Phương pháp đồng bộQA thay đổi trạng thái khi có cạnh xuống của xung clock nên TA được giữ ở cao: TA = 1 (hoặc TA = CK).QB thay đổi trạng thái khi có xung clock nếu QA = 1, nên TB được nối đến QA: TB = QA.QC thay đổi trạng thái khi có xung clock nếu có cả QA và QB = 1, nên TC là cổng AND với 2 ngõ vào là QA và QB: TC = QAQB = TBQA. Trong hình vẽ, các ngõ vào J, K của FF được nối chung thành ngõ vào T. Nhìn vào bảng sự thật của mạch đếm nhị phân bất đồng bộ, ta thấy:JCLKTAQJCLKTBQJCLKTCQQAQBQC1CKThí dụ: IC đếm đồng bộ 74190 (đếm lên/xuống thập giai, Preset bất đồng bộ, không có Clear), 74192 (đếm lên/xuống thập giai, Preset và Clear bất đồng bộ), 74193 (đếm lên xuống 4 bit, Preset và Clear bất đồng bộ) III. Mạch đếm Modulo MChỉ có M trạng thái hay cho một trạng thái xác định trước, sau M xung CK, mạch trở về trạng thái ban đầu.M = 7  n FF  2n > M, ta phải chọn n nhỏ Sau khi xác định được M ta đi tìm số n-FF sao cho 2n > M với n nhỏ nhất.Với n-FF ta có tối đa 2n trạng thái nhưng chỉ sử dụng có M trạng thái nên bỏ đi 2n- M trạng thái.Để bỏ đi 2n- M trạng thái ta dùng phương pháp hồi tiếp từ ngõ ra FF cuối về ngõ vào FF đầu ( đồng bộ và trực tiếp ) Ví dụ: M = 3, cần 2 FF Để thực hiện mạch đếm Modulo M ta có 1 số nguyên tắc sau:J3CLK1K2Q5Q6J11CLK13K12Q9QCKQBQA012300100100M = 3, dùng 2 FFM = 5, dùng 3 FFCKQCQBQA012345000010001100010100J3CLK1K2Q5Q6J11CLK13K12Q9QJ11CLK13K12Q9Q123Dùng mạch nhị phân không đồng bộ lấy trạng thái cuối hồi tiếp về ngõ điều khiển trực tiếp. M = 7QAQBQCClearCKCKQCQBQA01234567000010100011001001010100Thực hiện mạch đếm Modulo lớn ta ráp nhiều mạch Modulo nhỏ.Thực hiện mạch đếm Modulo nhỏ ta dùng IC đếm Modulo lớn. IC 74LS90R01R02R91R92QDQCQBQA1000xx1xxx0001x00xx10xx0010000 01Mạch đếm 5x2: mạch 2 trước, mạch 5 sau10123456780QA101QB10QCCK91010QD