Presentation on theme: "10 카운터 (Counter) IT CookBook, 디지털 논리회로."— Presentation transcript: 1 10 카운터 (Counter) IT CookBook, 디지털 논리회로
2 학습목표 비동기식, 동기식 카운터의 설계 과정 및 동작을 이해한다. 링 카운터와 존슨 카운터의 동작을 이해한다. IC 카운터를 이용하여 다양한 형태의 카운터를 설계할 수 있는 능력을 배양한다. 카운터의 주요 응용으로서 디지털 시계와 주파수 카운터의 동작 원리를 이해한다.
3 목 차 1. 비동기 카운터 2. 동기 카운터
3. 기타 카운터 4. IC 카운터 5. 카운터의 응용
4 Section 01 비동기식 카운터 비동기 카운터는 첫 번째 플립플롭의 CP(clock pulse) 입력에만 클록펄스가 입력되고, 다른 플립플롭은 각 플립플롭의 출력을 다음 플립플롭의 CP 입력으로 사용한다. 즉, 플립플롭의 출력 전이가 다른 플립플롭을 트리거시키는 원인으로 작용한다. 비동기 카운터는 리플(ripple) 카운터라고도 부른다. 카운터에서 구별되는 상태의 수가 m일 때 modulo- m(간단히 mod- m; m 진)의 카운터이다. 비동기 카운터는 J-K 플립플롭 또는 T
플립플롭을 사용하여 구성 카운터는 상향 카운터(up counter)와 하향 카운터(down counter)가 있다.
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Section 01 비동기식 카운터 1. 상향 비동기식 카운터 4비트 2진 상향 카운터 계수 상태 클록펄스 QD QC QB
6 Section 01 비동기식 카운터 각 플립플롭은 클록펄스의 하강에지에서
변화한다. 7 Section 01 비동기식 카운터 상태도 4비트 2진 상향 카운터(상승 에지 트리거)
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Section 01 비동기식 카운터 2. 하향 비동기식 카운터 4비트 2진 하향 카운터 계수 상태 클록펄스 QD QC QB
9 Section 01 비동기식 카운터 각 플립플롭은 클록펄스의 상승에지에서 변화.
10 Section 01 비동기식 카운터 상태도 4비트 2진 하향 카운터(하강 에지 트리거)
11 Section 01 비동기식 카운터 3. 비동기 상향/하향 카운터 12 Section 01 비동기식 카운터 4. modulo-m 비동기 카운터
13 glitch는 카운터의 오동작 원인이 될 수 있다. 14 Section 01 비동기식 카운터 3 자리 10진 카운터의 블록도 15 Section 01
비동기식 카운터 5. 프리세트 카운터 0보다 큰 수로부터 카운터를 시작할 수 있다.
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Section 01 비동기식 카운터 이제 LOAD=0으로 하면 카운트 시작. 아래의 회로를 추가하여 modulus를 가변.
17 (프리세트 카운터의 modulus) = (최대 modulus 2n ) - (프리세트된 수) 18 Section 02 동기식 카운터 1. 2비트 동기식 2진 카운터
19 Section 02 동기식 카운터 2비트 동기식 카운터 회로 및 타이밍 도
20 Section 02 동기식 카운터 2. 3비트 동기식 2진 카운터 J-K 플립플롭을 사용하여
설계 21 Section 02 동기식 카운터
현재상태 차기상태 플립플롭 입력 QC QB QA JC KC JB KB JA KA 1 x
22 Section 02 동기식 카운터 3비트 동기식 카운터 회로 및 타이밍 도
23 Section 02 동기식 카운터 3. 4비트 동기식 2진 카운터 J-K 플립플롭을 사용하여
설계 24 Section 02 동기식 카운터
현재 상태 차기 상태 플립플롭 입력 QD QC QB QA JD KD JC KC JB KB 25 Section 02 동기식 카운터
26 Section 02 동기식 카운터
27 Section 02 동기식 카운터 논리 회로도 타이밍 도
28 Section 02 동기식 카운터 4-비트 동기식 2진 카운터의 상태표
29 Section 02 동기식 카운터 n-비트 동기 2진 카운터 상태표로부터 플립플롭의 입력함수를 추정할 수 있다.
30 Section 02 동기식 카운터 4. 동기식 BCD 카운터 동기식 BCD 카운터의 상태도
31 Section 02 동기식 카운터 동기식 BCD 카운터의 상태 여기표 32 Section 02 동기식 카운터 카르노 맵 33 Section 02 동기식 카운터
34 Section 02 동기식 카운터 동기식 BCD 카운터 회로도
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Section 02 동기식 카운터 5. 3비트 동기식 상향/하향 카운터 3 비트 동기식 상향/하향 카운터의 상태도
36 Section 02 동기식 카운터 3비트 동기식 상향/하향 카운터의 상태 여기표 현재상태 입력 차기상태 플립플롭 입력
37 Section 02 동기식 카운터 카르노 맵
38 Section 02 동기식 카운터 3비트 동기식 상향/하향 카운터의 회로도
39 Section 02 동기식 카운터 6. 주파수 분할 16진 카운터
블록도 (mn)분주회로 개념도
40 Section 03 기타 카운터 1. 링 카운터 임의의 시간에 한 개의 플립플롭만 논리 1이 되고 나머지 플립플롭은 논리 0이 되는 카운터 논리 1은 입력펄스에 따라 그 위치가 한쪽 방향으로 순환 상태도
41 Section 03 기타 카운터 상태 여기표 현재상태 차기상태 플립플롭 입력 QA QB QC QD DA
DB DC DD 42 Section 03 기타 카운터 카르노 맵
43 Section 03 기타 카운터 처음에 Clear 단자를 논리 0으로 하여 모든 플립플롭의 출력을 0으로 한 다음 처음 플립플롭의 출력 을 1로 세트하고 Clear 단자를 다시 논리 1로 하면 링 카운터의 최초의 출력은 QA QB QC QD =1000이다. 이 후부터 클록펄스가 입력될 때마다 클록펄스의 상승 에지에서 오른쪽으로 한 자리씩 이동을 하며, QD 의 출력은 다시 DA 로 입력된다.
44 Section 03 기타 카운터 링 카운터 응용 : 커피 자판기(vending machine)
45 Section 03 기타 카운터 처음에 를 논리 0으로 하여 QA=1이 되고 QB=QC=…QH=0이 된다.
이제
46 Section 03 기타 카운터 2. 존슨 카운터 n개의 플립플롭으로 구성된 링 카운터는 n 가지의 서로 다른 상태를 출력
47 Section 03 기타 카운터 존슨 카운터의 단점은 사용되지 않는 초기상태가 주어지면 사용되지 않는 계수의 순서만이 계속하여 반복하게 된다. 이 단점은 회로에서 세 번째 플립플롭의 입력을 다음 부울함수로 수정하면 해결할 수 있다. 4비트 존슨 카운터의 상태표 클록펄스 QA QB QC QD 10진수 1 8 2
12 3 14 4 15 5 7 6 48
Section 04 IC 카운터 1. IC 비동기식 카운터 7493(16진 비동기 상향 카운터)
49 Section 04 IC 카운터 7492(12진 비동기 상향 카운터) 7490(10진 비동기 상향 카운터) 50 Section 04 IC 카운터 2. IC 동기식
카운터
51 Section
04 IC 카운터 ENP와 ENT 입력 및 RCO 출력은 더 높은 계수순서를 갖는 카운터를 설계할 때 사용 52
Section 04 IC 카운터 74162(synchronous presettable BCD counter with asynchronous clear) 핀 기능, 동작, 사용법 등이 74163과 같으며, 74163은 4비트 동기 16진 카운터이지만, 74162는 4비트 10진 동기 카운터이다. 74161 (synchronous presettable mod-16 counter with asynchronous clear) 핀 기능, 동작, 사용법 등이 74163과 같은 presettable 16진 동기식 상향 카운터이다. 또한 비동기적인 클리어 입력을 갖는다. 74160 (synchronous presettable BCD counter with asynchronous clear) 74160은 74161과 동일한 입력과 출력을
가지며, 74161은 4비트 동기 16진 카운터이지만, 74160은 4비트 10진 동기 카운터이다.
53 Section 04 IC 카운터 74169(Synchronous presettable up/down mod-16 counter) 16진 상향/하향 동기식 카운터이다. 제어입력 U/ 를 논리 1로 하면 상향 카운터, 논리 0으로 하면 하향 카운터로 동작 프리세트 데이터 입력 DCBA는 를 논리 0으로 할 때 클록펄스의 상승 에지에서 출력을 프리세트시킨다. 카운트가 일어나려면 ENP와 ENT가 둘 다 논리 0으로 되어야 한다. 출력 QD,
QC, QB, QA가 상향 모드 시에는 1111, 하향 모드 시에는 0000에 도달하면 RCO(ripple carry output)가 논리 0이 된다. 74169 핀 배치도 54 Section 04 IC 카운터 74168(synchronous presettable up/down BCD
counter)
55 Section 04 IC 카운터 74191(presettable synchronous up/down mod-16 counter) 74191은 4-비트 16진 상향/하향 동기식 카운터로서 핀 배치도는 74190과 같다. =0이면 계수가능 상태이고, 1이면 계수정지 상태가 된다. =0이면 상향 카운터로 동작하고, 1이면 하향 카운터로 동작한다. 이 외의 모든 동작은 74190에 준한다.
56 Section 05 카운터의 응용 1. 디지털 시계 발진회로
57 Section 05 카운터의 응용 분주회로 발진회로로부터 얻어진 구형파를 이용하여 디지털 시계의 기본 단위인 1초를 나타내기 위한 1Hz 주파수를 얻는 회로 CR 발진회로 수정 발진자를 사용한 회로 60Hz 정현파에서 1Hz 구형파를 얻는 회로
58 Section 05 카운터의 응용 4020을 이용하여 1Hz
구형파를 얻는 회로 카운터 회로의 블록도
59 Section 05 카운터의 응용 분, 초 단위의 카운터 디코더 및 드라이브 회로 시 단위의 카운터, 디코더 및 드라이브 회로
60 Section 05 카운터의 응용 디지털 시계의 전체 회로도
61 Section 05 카운터의 응용 2. 주파수 카운터 임의의 주기적인 파형의 주파수(frequency)를 측정하는 디지털 기기
62 Section 05 카운터의 응용 Reset용 파형정형 Gate 신호 주파수 카운터 회로도
63 Section 05 카운터의 응용 주파수 카운터의 타이밍 도
64 10장 카운터 끝 |