VI MẠCH SỐ
Nguyễn Phương Quang
BÀI 5: MẠCH ĐẾM ĐỒNG BỘ
Ở phần trước ta đã biết rằng những mạch đếm không đồng bộ khi có nhiều tầngFF sẽ tích luỹ nhiều trì hoãn truyền của mỗi tầng làm cho nó lớn hơn cả chu kìđếm xung khiến toàn mạch có thể hoạt động sai logic nhất là khi hoạt động ở tầnsố cao. Như ở mạch đếm bốn bit chia 2 đã nói ở trước : khi số đếm tăng từ 1110lên 1111 chỉ cần chờ ngõ ra của FF 0 thay đổi nên chỉ mất 1t
D
. Khi số đếm tăng từ 1011 lên 1100 đòi hỏi ba FF chuyển mạch liên tiếp nên sẽ phải mất 3t
D
. Trườnghợp nữa khi số đếm tự động reset về 0000 thì cả 4 FF đều chuyển trạng thái dođó trì hoãn truyền sẽ là 4t
D
. Có thể khắc phục những giới hạn này bằng việc sử dụng bộ đếm đồng bộ hay còn gọi là bộ đếm song song bởi vì tất cả các tầng đềuđược kích bởi cùng một xung nhịp Ck đầu vào. Khi đó các FF chuyển mạch cùngmột lúc khiến thời gian trì hoãn của mạch đếm bằng trì hoãn truyền của một FFbất kể số tầng. Để đảm bảo hoạt động đúng, một số cổng logic được thêm vào để khống chế ngõ vào J, K [T]. Trước hết là mạch đếm chia 16.
2.1 Đếm lên chia 16
Nối dây như thế nào ...?Hình 3.3.16 Mạch đếm lên đồng bộ mod 16 Bảng trạng thái và dạng sóng đếm lên của mạch đếm đồng bộ hoàn toàn giốngnhư ở mạch đếm không đồng bộ do đó ta sẽ dựa vào chúng để xác định xemmạch hoạt động như thế nào.Cũng cần lưu ý là ở đây ta xây dựng mạch đếm lên mod 16 với 4 FF JK có xung Cktác động cạnh xuống. Ta cũng có thể làm mạch tương tư, với xung ck tác độngcạnh lên hay sử dụng FF T thay cho FF JK.Để mạch đếm đúng, ở mỗi xung kích ck tác động cạnh xuống, chỉ có FF nào dự kiến sẽ lật trạng thái mới phải để T = 1[J, K được nối chung với nhau và được coinhư là ngõ chung T]. Nhìn vào bảng trạng thái hoạt động của bộ đếm lên ta sẽthấy được cần phải kết nối như thế nào- Ngõ ra Q0 sẽ thay đổi trạng thái theo cạnh xuống của xung kích ck do đó ngõ T0được để trống [mức cao].- Ngõ ra Q1 đổi trạng thái khi có xung kích xuống Q0 do đó Q0 được đưa thẳng
vào ngõ T1- Ngõ ra Q2 đổi trạng thái khi đếm đến số 4, 8, 12, 0, lúc này thì Q0 và Q1 đềuxuống thấp; vậy ngõ vào T2 sẽ là And của hai ngõ vào này- Ngõ ra Q3 đảo trạng thái khi số đếm là 8 và 0 khi này Q0, Q1, Q2 đều tác dụngcạnh xuống, vậy ngõ vào T3 sẽ là And của 2 ngõ vào nàyVậy mỗi FF đều phải có đầu vào T được nối sao cho chúng ở mức cao chỉ khi nàođầu ra của các FF trước nó ở mức cao.T0 = 1T1 = Q0T2 = Q1.Q2T3 = Q0.Q1.Q2và từ đây mạch được kết nối với hai cổng And được thêm vàoHình 3.3.17 Mạch đếm lên đồng bộ mod 16
Trì hoãn truyền của mạch đếm sẽ bằng trì hoãn truyền qua một FF cộng với trìhoãn truyền qua các cổng and. Với mạch đếm đã khảo sát ở trên số tầng là n = 4,số cổng and phải dùng thêm là n – 2 = 2 nhưng thời gian cũng chỉ trì hoãn trênmột cổng and thôi nên trì hoãn truyền tổng cộng là :t
D
\= t
D[FF]
+ t
D[and]
Do trì hoãn truyền của cổng and thì nhỏ hơn nhiều so với trì hoãn truyền của FFnên thời gian này nhỏ hơn so với thời gian tương ứng của mạch đếm không đồngbộ. Điều này còn có ích hơn khi trong mạch có rất nhiều tầng FF và mạch phảihoạt động ở tần số cao. Đây là điểm nổi bật của nó so với mạch đếm không đồng