Zähler und Register: Sequenzielle Logikschaltungen erklärt

Zähler und Register: Sequenzielle Logikschaltungen

Zähler (Meters) – Die sequentielle Schaltung, deren Ausgang die Anzahl der Impulse darstellt, wird an den Takteingang angelegt. Ein Zähler besteht aus miteinander verbundenen Flip-Flops. Er kann entweder aufsteigend zählen, wenn sich der Inhalt bei jedem Puls erhöht, oder absteigend. Es gibt sowohl Aufwärts- als auch Abwärtszähler. Typische Anwendungen für Zähler sind:

• Uhren und Zeitgeber (Temporizadores)
• Frequenzteiler
• Frequenzzähler

Asynchrone Zähler

Beim asynchronen Zähler wird der externe Takt nur an den Takteingang des ersten Flip-Flops angelegt. Die Takteingänge der nachfolgenden Flip-Flops werden durch die Ausgänge der vorherigen Flip-Flops gesteuert. Dies bewirkt, dass nicht alle Flip-Flops gleichzeitig ihren Zustand ändern, wenn der Zähler inkrementiert wird. Dadurch entsteht ein Signal mit einer geringeren Frequenz als das Eingangstaktsignal. Durch das Kaskadieren vieler Flip-Flops kann ein asynchroner Zähler eine größere Anzahl von Bits darstellen. Die maximale Anzahl von Zuständen eines Zählers wird durch die Anzahl der verwendeten Flip-Flops bestimmt.

Synchrone Zähler

Beim synchronen Zähler ist das externe Taktsignal mit allen Takteingängen der Flip-Flops verbunden. Dadurch erhalten alle Flip-Flops die Änderung gleichzeitig. Es gibt keine Verzögerungszeiten oder Probleme mit Transistoren. Es ist jedoch notwendig, eine kombinatorische Logik einzuführen, um den nächsten Zustand zu berechnen.

Registertypen und Datenübertragung

Serieller Eingang, Serieller Ausgang (Serial Input, Serial Output)

Um die Anmeldung zu erleichtern, wird die Anzahl der Taktzyklen, die benötigt werden, um die Daten in die Flip-Flops einzugeben, als Verzögerungseinheit betrachtet. Die Anwendung dieser Art der Aufzeichnung ist die Verzögerung als Einheiten.

Serieller Eingang, Paralleler Ausgang (Serial Input, Parallel Output)

Das Register empfängt serielle Daten und gibt diese parallel aus. Nach einer bestimmten Anzahl von Taktzyklen, die der Anzahl der Flip-Flops entspricht, wird die Registrierung abgeschlossen. Die Schaltung ist identisch mit dem seriellen Schieberegister, mit dem Unterschied, dass die Ausgänge die Kombination der Flip-Flops sind. Alle Daten durchlaufen die vier Taktzyklen. Wir erhalten die Ausgabe von 4-Bit-Daten.

Paralleler Eingang, Serieller Ausgang (Parallel Input, Serial Output)

Am Ausgang werden die Daten seriell erhalten, nach einer Anzahl von Taktzyklen, die der Anzahl der Flip-Flops entspricht. Die Nützlichkeit dieser Aufzeichnung wird deutlich, wenn man parallele Daten in serielle Daten umwandeln muss, sodass sie über ein einziges Kabel gesendet werden können.

Paralleler Eingang, Paralleler Ausgang (Parallel Input, Parallel Output)

Die Information wird gleichzeitig in die Flip-Flops eingeführt. Bei einer aktiven Flanke des Taktsignals werden die Daten parallel ausgelesen.

Universelles Register (Universal Register)

Dieses Register ermöglicht alle Arten der Aufzeichnung (seriell/parallel, Eingang/Ausgang). Es verfügt über zwei Steuerleitungen, die an einen Multiplexer oder eine Funktion angeschlossen sind. Diese Leitungen bestimmen, wie die Verbindung der Flip-Flops wirkt.