环形柜台(约翰逊环形柜台)

环形计数器是一种用移位寄存器构造的时序逻辑电路。根据时钟脉冲，相同的数据在计数器中循环。

环形计数器有两种类型

1)普通环计数器

2)约翰逊计数器

4位环形计数器

环形计数器是触发器的级联，其中最后一个触发器的输出连接到第一个触发器的输入。在环计数器中，如果任何一级的输出为1，则其提醒值为0。环计数器在整个电路中传输相同的输出。

这意味着如果第一个触发器的输出是1，那么它将被转移到它的下一个阶段，即第2个触发器。通过将输出转移到下一阶段，第一个触发器的输出变为0。这一过程持续到环计数器的所有阶段。如果我们在环形计数器中使用n次触发器，那么“1”将在每n个时钟周期中循环。

环形计数器的电路图如下所示。

本文采用D触发器设计了环形计数器。这是一个Mod 4环计数器有4 D触发器串联连接。将时钟信号应用于每个触发器的时钟输入，同时将RESET脉冲应用于所有触发器的CLR输入。

环形计数器的操作

最初，所有环计数器的触发器都通过施加CLEAR信号复位到0。在施加时钟脉冲之前，我们对触发器施加预置脉冲，将值' 1 '赋给环计数器电路。对于每个时钟信号，数据在环形计数器的所有4个触发器级之间循环。

这种4阶环计数器称为Mod 4环计数器或4位环计数器。为了在环计数器中正确地循环数据，我们必须用所需的值加载计数器，如所有0或所有1。

在环形计数器中循环数据

我们知道环形计数器类似于串接的移位寄存器。上图显示了四级触发器作为移位寄存器的串行并联，数据输入为D0、D1、D2和D3。

环形计数器的数据循环说明如下。通过传递复位信号，触发器最初处于reset状态。当预置作用于环形计数器时，电路的输入变为1。

该输入连接到该系列中的第一个触发器，使触发器QA设置为1，其余触发器的所有其他输出将是低的。

如果我们把触发器A的数据输入设为低，那么我们得到的数据脉冲为0,10。然后对于第二个时钟信号，第一个触发器的输出将再次改变，然后' B '的输出将变得高。这意味着数据脉冲0 0 1出现。

这样，当第一个触发器的时钟信号和输入发生变化时，另一个触发器的输出也发生变化。由于串联的最后一个触发器的输出连接到第一个触发器的输入，该数据序列在环形计数器中旋转或循环。

环计数器真值表

4位环计数器的真值表解释如下。

当CLEAR input CLR = 0时，所有触发器被设为1。当CLEAR input CLR = 1时，环计数器开始工作。对于一个时钟信号，计数器开始它的操作。在下一次时钟信号时，计数器再次重置为0000。环形计数器有4个顺序:0001,0010,0100,100,000。

环形计数器时序图

Ring计数器的时序图将解释时钟信号改变计数器每一级的输出，因此CLK信号将帮助数据从一个触发器循环到另一个触发器。由于4位环计数器(4级或4个触发器)在一个时钟信号内循环预置的数字，每个触发器的输出频率为主时钟频率的¼。

环计数器状态图

4位环计数器的状态图如图所示。表示一个时钟信号的预置位(此处预置位为1)从LSB位置改为MSB位置。

优势

• 可以使用D和JK触发器实现。它是一个自解码电路。

缺点

• 15个州中只有4个州被利用。

约翰逊计数器

约翰逊计数器是环计数器的改进。在此中，最后一级触发器的反向输出连接到第一触发器的输入端。如果我们用n个触发器来设计约翰逊计数器，它被称为2n位约翰逊计数器或Mod 2n约翰逊计数器。

这是约翰逊计数器的一个优势，它只需要一半的人字拖，一个环形计数器使用，以设计相同的Mod。

4位环计数器和Johnson计数器的主要区别是，在环计数器中，我们将最后一个触发器的输出直接连接到第一个触发器的输入。但是在约翰逊计数器中，我们将最后一级的反向输出连接到第一级的输入。

约翰逊计数器也称为带反馈的扭曲环计数器。在约翰逊计数器中，第一个触发器的输入从最后一个触发器的反向输出连接。

约翰逊计数器或开关轨迹环计数器的设计，以这样的方式，它克服了环计数器的限制。主要是减少了设计电路所需的触发器数量。

与环形计数器类似，约翰逊计数器中的时钟信号同时连接到每个触发器的时钟输入端。

约翰逊计数器的操作

用D触发器设计的Johnson计数器如下图所示。它有四个级，即四个触发器串联或级联。初始0 / Null被输入Johnson计数器，应用时钟信号时，输出将依次变为“1000”，“1100”，“1110”，“1111”，“0111”，“0011”，“0001”，“0000”，该序列将在下一个时钟信号中重复。

约翰逊计数器通过传递4个0和4个1产生一个特殊的图案，因此它通过从上到下的计数产生一个特殊的图案。

约翰逊计数器的真理表

4位环计数器的真值表解释如下。

状态图表明数据如何从一个触发器传输到另一个时钟脉冲。4级约翰逊环计数器被用作分频器，通过改变它们的反馈连接。因此，它们也可以用作分频电路。

约翰逊计数器时序图

约翰逊计数器的时序图将解释时钟信号改变计数器每一级的输出，因此CLK信号将帮助数据从一个触发器循环到另一个触发器。

当CLR = 0时，所有触发器的输出和输入都预设为0(清除)，除了最右边FF的数据输入设为1。

当CLR = 1时，Johnson计数器开始运行。在每个时钟边缘上，最后一个触发器(1)的输出向左移到第三个触发器。由于第一个触发器连接到串行输入即1，因此第三个触发器的输入为1。

在下一个循环中，QA = 0，所以0在第二个半循环中以环的形式旋转。Johnson计数器有8个序列:0001、0011、0111、1111、1110、1100、1000、0000。

约翰逊计数器的优点是，它比环形计数器有更多的输出。

约翰逊柜台的缺点是，只有15个州只有8个州。

环形计数器的应用

• 环计数器用于对连续循环中的数据进行计数。
• 通过将与或逻辑门连接到环形计数器电路，它们还用于检测一组信息中的各种数字、值或各种模式。
• 分频电路采用2级、3级和4级环形计数器，分别作为除2电路、除3电路和除4电路。
• 3级约翰逊计数器作为3相方波发生器，产生1200相移。
• 5级约翰逊计数器电路通常用作同步十进位(BCD)计数器，也可用作分频电路。
• 2级约翰逊计数器也被称为“正交振荡器”，它用于产生4级单独的输出，与900相不一致。该正交发生器用于产生四相同步信号。