CHƢƠNG 3 CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN 3.1 Các đặc tính tiêu biểu của các cổng
5.5.3. Bộ đếm vòng
Nếu đầu ra của thanh ghi dịch được đưa quay trở về đầu vào, ta sẽ có bộ đếm vòng. Dữ liệu trong mỗi FF xuất hiện theo chu kỳ. Ví dụ, đối với thanh ghi dịch 4 bit, dữ liệu trong mỗi FF sẽ lặp lại sau 4 chu kỳ xung đồng hồ. Vấn đề đặt ra đó là phải khởi tạo giá trị cho bộ đếm vòng. Điều này được thực hiện bằng cách đồng thời đưa dữ liệu tới các đầu vào của các FF (Vào song song). Khi có tác động của xung đồng hồ, các bit dữ liệu được dịch phải (Ra nối tiếp). Bit dữ liệu đầu ra được đưa quay trở lại đầu vào. Ví dụ, đưa chuỗi nhị phân 1000 tới các đầu vào của các FF, dữ liệu trong mỗi FF được lặp lại sau 4 chu kỳ xung đồng hồ.
[Bài giảng Kỹ thuật điện tử số]
GV: VÕ THIỆN LĨNH Page 78
Mạch trên được gọi là bộ đếm Modul-4.
Một phương pháp khác khởi tạo bộ đếm tại giá trị “1000”: thiết lập một FF và xóa các FF còn lại. Yêu cầu cần khởi tạo giá trị cho bộ đếm là một nhược điểm của bộ đếm vòng so với bộ đếm truyền thống. Nó phải được khởi tạo ngay tại thời điểm được cấp nguồn do đó không thể dự đoán trước được trạng thái của thanh ghi dịch . Theo lý thuyết, không cần phải yêu cầu khởi tạo lại giá trị cho bộ đếm vòng. Nhưng trong thực tế, các FF có thể bị ngắt bởi nhiễu nên các dữ liệu trong mỗi FF bị xóa. Bộ đếm nhị phân truyền thống có độ tin cậy cao hơn so với bộ đếm vòng.
Bộ đếm nhị phân chỉ cần 2 FF nhưng yêu cầu phải có cổng giải mã. Bộ đếm vòng cần nhiều FF hơn nhưng nó có khả năng tự giải mã. Đó là những ưu, nhược điểm của bộ đếm vòng so với bộ đếm truyền thống.
[Bài giảng Kỹ thuật điện tử số]
GV: VÕ THIỆN LĨNH Page 79
Bộ đếm Johnson cũng là một thanh ghi dịch có hồi tiếp. Khác với bộ đếm vòng, trong bộ đếm Johnson đầu ra đảo được đưa quay trở lại đầu vào để khắc phục những nhược điểm của bộ đếm vòng. Để thiết kế bộ đếm Johnson Moduls-n chỉ cần n 2FF. Nếu sử dụng 4 FF ta sẽ được bộ đếm vòng Moduls-8. Tín hiệu RESET để xoá tất cả các FF ngay tại thời điểm cấp nguồn cho mạch.
[Bài giảng Kỹ thuật điện tử số]
GV: VÕ THIỆN LĨNH Page 80
Tín hiệu ra của bộ đếm Johnson được giải mã nhờ các cổng logic. Trong bộ đếm CD4022B, sử dụng các cổng AND để giải mã. Đầu ra của mỗi cổng NAND tương ứng với một trạng thái của bộ đếm.
[Bài giảng Kỹ thuật điện tử số]
GV: VÕ THIỆN LĨNH Page 81
Ngoài ra, bộ đếm Johnson còn có khả năng phát hiện “trạng thái cấm” (không xuât hiện trong bảng trạng thái của bộ đếm). Đối với bộ đếm Modul-8 đang xét gồm 4 FF, tương ứng sẽ có 16 trạng thái đầu ra, vậy sẽ có 8 trạng thái “bị cấm”, tức là không bao giờ bộ đếm tồn tại ở trạng thái đó.
Theo lý thuyết, mỗi khi cấp nguồn cho bộ đếm cần phải thực hiện RESET và bộ đếm không bao giờ rơi vào trạng thái cấm. Tuy nhiên, trong thực tế, do sự ảnh hưởng của các yếu tố khách quan trong quá trình hoạt động hay do hoạt động liên tục trong nhiều ngày có thể gây nên lỗi, bộ đếm Johnson rơi vào trạng thái cấm và không thể quay lại bảng trạng thái nếu như không có sự tác động bên ngoài. Mạch phát hiện trạng thái cấm có nhiệm vụ đưa bộ đếm Johnson ra khỏi trạng thái cấm và quay trở về trạng thái cho phép.
Ví dụ:
Trong bảng trạng thái của bộ đếm CD4022B không có trạng thái nào ứng với
QAQBQC=010, do đó “010” là trạng thái bị cấm. Nếu bộ đếm Johnson bị rơi vào trạng thái này, mạch phát hiện “trạng thái cấm” không đưa bit QB=1 tới đầu vào của FFC
mà thay vào đó là bit “0”. Khi có tác động của xung đồng hồ tiếp theo, các bit được dịch phải khi đó QBQCQD=000 là một trong các trạng thái cho phép và quay trở lại bảng trạng thái của bộ đếm.
[Bài giảng Kỹ thuật điện tử số]
GV: VÕ THIỆN LĨNH Page 82
[Bài giảng Kỹ thuật điện tử số]