1.按時(shí)鐘脈沖輸入方式的不同,可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器;
2.按進(jìn)位體制的不同,可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器;
3.按計(jì)數(shù)過(guò)程中數(shù)字增減趨勢(shì)的不同,可分為加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。
1.二進(jìn)制異步加計(jì)數(shù)器的原理
原理分析:假設(shè)各觸發(fā)器均處于0態(tài),根據(jù)電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及D觸發(fā)器工作特性,不難得到其狀態(tài)圖和時(shí)序圖,它們分別如圖8.4.2和圖8.4.3所示。其中虛線(xiàn)是考慮觸發(fā)器的傳輸延遲時(shí)間tpd后的波形。
由狀態(tài)圖可以清楚地看到,從初始狀態(tài)000(由清零脈沖所置)開(kāi)始,每輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)器的狀態(tài)按二進(jìn)制遞增(加1),輸入第8個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后,計(jì)數(shù)器又回到000狀態(tài)。因此它是23進(jìn)制加計(jì)數(shù)器,也稱(chēng)模八(M=8)加計(jì)數(shù)器。
從時(shí)序圖可以清楚地看到Q0,Q1,Q2的周期分別是計(jì)數(shù)脈沖(CP)周期的2倍,4倍、8倍,也就是說(shuō)Q0,Q1,Q2,分別對(duì)CP波形進(jìn)行了二分頻,四分頻,八分頻,因而計(jì)數(shù)器也可作為分頻器。
需要說(shuō)明的是,由圖8.4.3中的虛線(xiàn)波形可知,在考慮各觸發(fā)器的傳輸延遲時(shí)間tpd時(shí),對(duì)于一個(gè)n 位的二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器來(lái)說(shuō),從一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖(設(shè)為上升沿起作用)到來(lái),到n 個(gè)觸發(fā)器都翻轉(zhuǎn)穩(wěn)定,需要經(jīng)歷的最長(zhǎng)時(shí)間是ntpd ,為保證計(jì)數(shù)器的狀態(tài)能正確反應(yīng)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù),下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖(上升沿)必須在ntpd 后到來(lái),因此計(jì)數(shù)脈沖的最小周期Tmin=ntpd 。
2.二進(jìn)制異步減計(jì)數(shù)器的原理
原理分析:圖8.4.4是3位二進(jìn)制異步減計(jì)數(shù)器的邏輯圖和狀態(tài)圖。從初態(tài)000開(kāi)始,在第一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖作用后,觸發(fā)器FF0由0翻轉(zhuǎn)為1(Q0的借位信號(hào)),此上升沿使FF1也由0翻轉(zhuǎn)為1(Q1的借位信號(hào)),這個(gè)上升沿又使FF2 由0翻轉(zhuǎn)為1,即計(jì)數(shù)器由000變成了111狀態(tài)。在這一過(guò)程中,Q0向Q1進(jìn)行了借位,Q1向Q2進(jìn)行了借位。此后,每輸入1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)器的狀態(tài)按二進(jìn)制遞減(減1)。輸入第8個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后,計(jì)數(shù)器又回到000狀態(tài),完成一次循環(huán)。因此,該計(jì)數(shù)器是23進(jìn)制(模8)異步減計(jì)數(shù)器,它同樣具有分頻作用。
3.二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器,同步減計(jì)數(shù)器的原理
二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器的原理分析:圖8.4.5是用JK觸發(fā)器(但已令J=K)組成的4位二進(jìn)制(M=16)同步加計(jì)數(shù)器。