Do trì hoãn truyền của cổng and thì nhỏ hơn nhiều so với trì hoãn truyền của FF nên thời gian này nhỏ hơn so với thời gian tương ứng của mạch đếm không đồng bộ. Điều này còn có ích hơn khi trong mạch có rất nhiều tầng FF và mạch phải hoạt động ở tần số cao. Đây là điểm nổi bật của nó so với mạch đếm không đồng bộ nhưng rõ ràng nó sẽ phải có cấu tạo phức tạp hơn Ví dụ : Hãy xem tần số hoạt động lớn nhất của mạch trên (f max ) khi t D (FF) = 50ns, t D (and) = 20ns và so sánh nó với f max của mạch đếm không đồng bộ cùng số bit Ta có trì hoãn truyền tổng cộng của mạch là tD = 50 + 20 = 70(ns). Chu kì xung nhịp ck đầu vào Tck phải lớn hơn 70 ns này do đó f max = 1/ 70 ns = 14,3MHz Bây giờ với bộ đếm mod 16 không đồng bộ f max = ¼.50ns = 5MHz Như vậy rõ ràng bộ đếm song song hoạt động được ở tần số cao hơn hẳn Bây giờ giả sử cần làm mạch mod 32 từ mod 16, thì ta sẽ phải mắc thêm 1 tầng FF thứ 5. Trì hoãn truyền của đếm song song sẽ vẫn là 70ns suy ra fmax = 14,3MHz. Còn với bộ đếm không đồng bộ thì do có thêm 1 tầng nên f max = 1/ 5 .50ns = 4MHz, tần số này bị giảm hẳn đi. 2.2 Đếm đồng bộ lên xuống Ở hình 3.3.17 ở trên là mạch đếm đồng bộ lên, ta có thể xây dựng mạch đếm đồng bộ xuống giống như cách đã làm với mạch đếm không đồng bộ tức là dùng các đầu ra đảo của FF để điều khiển các đầu vào T của tầng kế tiếp. Như vậy với mạch đếm xuống mod 16 thì đầu ra Q sẽ được nối tới T1, T2, T3 và bộ đếm sẽ đếm xuống từ 15, 14, 13,… rồi về 0 để reset trở lại 15. Bây giờ thêm 1 ngõ điều khiển chế độ đếm giống như bên mạch đếm lên xuống không đồng bộ ta đã có mạch đếm lên xuống đồng bộ. K = 1(up) đếm lên, K = 0(down) đếm xuống. Mạch được xây dựng như hình sau (lưu ý xung ck tác động cạnh lên) Hình 3.3.18 Mạch đếm đồng bộ lên hay xuống 2.3 Đếm đồng bộ không theo hệ nhị phân Để thiết kế mạch đếm mod m bất kì từ mạch đếm mod 2 n (m <= 2 n ) ta có thể dùng ngõ clear để xoá mạch khi đếm đến số m, cách khác là nhìn vào giản đồ xung để thử nghiệm việc nối các đầu vào J, K. Ở đây ta sẽ xét đến mạch đếm mod 10 hay dùng Ngoài xung ck được đưa vào tất cả 4 tầng FF thì cần phải giải quyết các ngõ J, K Để ý là khi mạch đếm đến số 10 thì Q0 = 0 và Q2 = 0 không đổi trạng thái khi reset về 0 nên FF 0 và FF 2 được kích bình thường như đã nói. Còn với FF 1, Q1 đổi trạng thái khi Q0 ở cao đồng thời Q1 phải được giữ luôn mức thấp ở số đếm thứ 10, khi này có thể tận dụng đang ở cao cho tới khi reset, vậy J1 = K1 = Q0. Sau cùng với FF 3 Q3 sẽ được reset về 0 khi cả 3 Q0Q1Q2 đều về 0. Vậy J3 = K3 = Q0Q1Q2 Kiểm tra lại thấy rằng mạch đúng là hoạt động đếm chia 10. Bạn có thể xem phần thiết kế mạch đếm đồng bộ ở sau để hiểu rõ cách nối mạch, còn đây là cấu trúc mạch mô tả: Hình 3.3.19 Mạch đếm mod 10 đồng bộ 2.4 Đếm đặt trước số đếm Nhiều bộ đếm song song ở dạng IC tích hợp được thiết kế để có khả năng nạp trước số cần đếm thay vì 0 như ta thường thấy. Số đặt trước là bất kì trong những số có thể ra của mạch và mạch có thể đếm lên hay đếm xuống 1 cách đồng bộ hay không đồng bộ từ số này.Việc này giống như là nạp song song ở ghi dịch vậy, bằng cách tận dụng ngõ Cl và Pr (ngõ không đồng bộ độc lập với ck). Cấu trúc mạch với 3 tầng FF được minh hoạ như hình và hoạt động nạp được thực hiện như sau: hình 3.3.20 Mạch đếm đặt trước 3 bit Giả sử mạch đang đếm hay dừng ở 1 số đếm nào đó Đưa sẵn số đếm có trạng thái cần nạp vào ngõ A B C Đặt một xung mức thấp vào đầu LD (parallel load), xung này sẽ cho phép trạng thái logic ABC qua cổng Nand để đưa vào 3 tầng FF qua 3 ngõ Pr hay Cl (tuỳ thuộc bit mức thấp hay cao). Kết quả là Q0 = A, Q1 = B, Q2 = C Khi LD lên cao trở lại, lúc này nếu có xung nhịp Ck thì mạch sẽ tiếp tục đếm từ số vừa nạp (trước đó ck và các ngõ T không có tác dụng). 2.5 Một số IC đếm đồng bộ Nhóm 74LS160/161/162/163 Cả 4 IC đều có cùng kiểu chân và các ngõ vào ra tương tự nhau; có xung ck nảy ở cạnh xuống do trong cấu tạo có thêm mạch đệm sau ngõ đồng bộ; có khả năng nạp song song; preset đồng bộ; có thể nối chồng nhiều IC để có số mod lớn hơn nhiều do có - LS160, LS161 là IC đếm chia 10 còn LS161 và LS163 là đếm chia 16 - LS160 và LS161 có chân xoá Cl không đồng bộ còn LS161, LS163 có chân xoá Cl đồng bộ Nhóm 74190, 74191 74LS190 là mạch đếm chia 10 còn 74LS191 là mạch đếm chia 16. Chúng có kiểu chân ra như nhau và chức năng cũng như nhau - Chân EnG (enable gate) là ngõ vào cho phép tác động ở thấp; chân U/D là ngõ cho phép đếm lên hay xuống (thấp) - Chân RC (ripple clock) xung rợn sẽ xuống thấp khi đếm hết số; được dùng cho việc nối tầng và xác định tần số của xung max/min khi nối tới chân LD (load) của tầng sau. Cách nối tầng như sau : chân RC của tầng trước nối tới chân ck của tầng sau, khi này tuy mỗi mạch là đếm đồng bộ nhưng toàn mạch là đếm bất đồng bộ. Cách khác là chân RC của tầng trước nối tới chân EnG của tầng sau, xung ck dùng đồng bộ tới các tầng. Nhóm 74LS192, LS193 LS192 là mạch đếm chia 10 còn LS193 là mạch đếm chia 16 Cả 2 loại đều cấu trúc chân như nhau và đều có khả năng đếm lên hay xuống Khi đếm lên xung ck được đưa vào chân CKU còn khi đếm xuống xung ck được đưa vào chân CKD Khi đếm lên hết số chân Carry xuống thấp, khi đếm xuống hết số chân Borrow xuồng thấp. 2 chân này dùng khi cần nối tầng nhiều IC Đặc biệt mạch có thể đặt trước số đếm ban đầu ở các chân ABCD và chân LD xuống thấp để cho phép nạp số ban đầu. Nhóm 74HC/HCT4518 và 74HC/HCT4520 Đây là 2 IC đếm đồng bộ họ CMOS dùng FF D về hoạt động cũng tương tự như những IC kể trên nhưng vì cấu tạo cơ bản từ các cổng logic CMOS nên tần số hoạt động thấp hơn so với những IC cùng loại bù lại tiêu tán công suất thấp. 4518 là IC đếm chia 10 còn 4520 là IC đếm chia 16 Cấu trúc chân và đặc tính của chúng như nhau Chân nhận xung ck và chân cho phép E có thể chuyển đổi chức năng cho nhau do đó mạch có thể tác động cạnh xuống hay cạnh lên Mạch cũng cho phép nối tầng nhiều IC khi nối Q3 của tầng trước tới ngõ E của tầng sau. Kỹ Thuật Số Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn Trọng Hòa BÀI 6: MẠCH ĐẾM VÒNG 3.1 Đếm vòng Mạch đếm vòng có cấu trúc cơ bản là thanh ghi dịch với ngõ ra tầng sau cùng được đưa về ngõ vào tầng đầu. Hình dưới là mạch đếm vòng 4 bit dùng FF D. . đặt trước số đếm Nhiều bộ đếm song song ở dạng IC tích hợp được thiết kế để có khả năng nạp trước số cần đếm thay vì 0 như ta thường thấy. Số đặt trước là bất kì trong những số có thể. preset đồng bộ; có thể nối chồng nhiều IC để có số mod lớn hơn nhiều do có - LS160, LS161 là IC đếm chia 10 còn LS161 và LS163 là đếm chia 16 - LS160 và LS161 có chân xoá Cl không đồng bộ. nhau - Chân EnG (enable gate) là ngõ vào cho phép tác động ở thấp; chân U/D là ngõ cho phép đếm lên hay xuống (thấp) - Chân RC (ripple clock) xung rợn sẽ xuống thấp khi đếm hết số; được