Áratugateljari er stafrænt talningarhringrás sem fer í gegnum tíu ástand og endurtekur síðan röðina. Það er mikilvægur hluti margra stafrænna kerfa sem krefjast tugatalningar eða tíðniskiptingar. Þessi grein útskýrir rekstrarreglu áratugateljara, innri uppbyggingu þeirra, tímasetningarhegðun, algengar IC-útfærslur og hagnýta notkun í rafeindarásum.
Yfirlit yfir áratugateljara
Áratugateljari er stafrænn teljari sem telur í gegnum tíu ástand, frá 0 til 9, og snýr svo aftur í 0 til að endurtaka röðina. Þar sem hann starfar í tíu ríkjum er hann einnig kallaður Mod-10 teljari. Í mörgum rásum gefur áratugateljari tvíundarkóðað tugakerfi (BCD) úttak, þar sem hver tugatala er táknuð með fjórum tvíundarbitum.
Áratugateljari er fenginn úr fjögurra bita tvíundarteljara, sem getur venjulega táknað sextán ástand. Aukarökfræði er bætt við til að takmarka talninguna við aðeins fyrstu tíu ástandin, svo teljarinn endurstillist eftir að tíunda ástandið er náð. Sama meginregla má einnig nota til að búa til aðra mótunarteljara sem endurtaka sig eftir ákveðinn fjölda ástanda.
Áratugamótaðgerð
Áratugateljari gengur í gegnum tíu föst tvíundarástand, þar sem hver klukkupúls færir talninguna í næsta ástand.
Röðin er:
0000 → 0001 → 0010 → 0011 → 0100 → 0101 → 0110 → 0111 → 1000 → 1001
Eftir tíunda ástandið snýr teljarinn aftur í 0000 og röðin endurtekur sig. Minnst marktækur biti breytist á hverjum klukkupúlsi, á meðan hærri bitarnir breytast eftir tvíundartalningarmynstri.
Sannleikstafla áratugarteljara
| Klukkupúls | QD | QC | QB | QA |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
Sannleikstaflan sýnir hvernig fjórir úttaksbitarnir tákna tugakerfi frá 0 til 9 í tvíundarkóðaðri tugakerfisformi. QA er minnst marktækur biti (LSB), svo hann breytist við hvern klukkupúls. Hver röð samsvarar mótstöðunni eftir klukkupúls. Eftir að talningin nær 9 snýr teljarinn aftur í upphafsstöðu og röðin byrjar aftur.
Stöðumynd áratugateljara
Hvert ástand samsvarar fjögurra bita úttaksgildi og örvar sýna umbreytinguna sem á sér stað eftir hvern klukkupúls. Skýringarmyndin staðfestir sjónrænt að teljarinn fer í gegnum tíu ástand áður en hann snýr aftur að upphafspunkti.
Áratugateljara rásarrit
Áratugateljarahringrás má byggja úr fjórum flip-flops tengdum til að mynda tvíundartalningarkerfi. Viðbótarrökfræði er bætt við til að takmarka talninguna við tíu ástand.
Rásin nemur tvíundargildið 1010, sem samsvarar tugabroti 10. Þegar þetta ástand birtist, myndar NAND-hlið LÁGT merki sem virkjar skýrar inntök flip-flopsanna. Þetta merki endurstillir öll úttök í 0000 og kemur í veg fyrir að teljarinn haldi áfram í hin tvíundarástandin.
Þar sem endurstillingin á sér stað strax eftir að tíunda ástandið birtist, fer teljarinn endurtekið í gegnum aðeins tíu ástand. Eftir hönnun má nota mismunandi flip-flop gerðir eins og JK, D eða T flip-flops.
Tímamælingarmynd áratugateljara
Tímamælingarrit sýnir hvernig úttök teljarans breytast með hverjum klukkupúlsi. Þegar talningin færist frá 0 í 9 breytist QA við hvern púls, á meðan hærri bitar breytast sjaldnar samkvæmt tvíundartalningarröðinni. Úttaksmynstrið endurtekur sig á hverjum tíu klukkupúlsum, sem gerir áratugateljaranum kleift að virka sem deilingarhringrás með 10.
74LS90 áratugateljari IC
74LS90 er mikið notaður áratugateljari IC hannaður til að deila með 10. Hún inniheldur innri flip-flops og rökfræði sem þarf til að telja frá 0 til 9 og svo aftur til 0. Flagan býður upp á fjögur úttak: QA, QB, QC og QD sem tákna talninguna í tvíundarkóðaðri tugakerfi (BCD). Þegar talningin nær 10, hreinsar innri endurstillingaraðgerðin úttökin aftur niður í 0000. 74LS90 hefur einnig endurstillingarinntak sem hægt er að nota til að hreinsa talninguna eða stilla ákveðin teljaraskilyrði. Hægt er að tengja saman margar 74LS90 flísar til að búa til stærri talningarhringrásir.
Tvíundarteljari vs áratugateljari
| Eiginleiki | Tvíundarteljari | Áratugateljari |
|---|---|---|
| Talningarsvæði | 0 til 2ⁿ − 1 | 0 til 9 |
| Módul | Kraftur tveggja | Mod-10 |
| Úttaksform | Tvíundar | BCD |
| Endurstillingarskilyrði | Eftir hámarksástand | Eftir 1001 |
| Algeng notkun | Almenn talning | Tugabrot |
Keðjandi áratugateljarar
Einn áratugateljari getur aðeins talist frá 0 til 9. Fyrir stærri talningarbil eru tveir eða fleiri áratugateljarar tengdir í röð eða raðaðir saman. Í þessari uppsetningu sér fyrsti teljarinn um einingatöluna, sá annar um tíu stafinn og sá þriðji um hundraðstafinn. Þetta gerir kleift að telja bil eins og 00 til 99 eða 000 til 999. Raðaðir áratugateljarar eru mikið notaðir í rásum sem þurfa meiri talningargetu, svo sem stafrænum klukkum, atburðateljurum, mælitækjum og tíðnimælum.
Notkun áratugateljara
• Stafrænar klukkur og tímamælir – Teljarar fylgjast með sekúndum, mínútum og klukkustundum í tímamælingakerfum.
• Tíðniskiptingarrásir – Áratugateljari deilir inntakstíðninni með tíu, sem hjálpar til við að mynda lægri tíðni klukkumerki fyrir stafræna kerfi.
• Mælitæki fyrir tíðni – Í tíðniteljurum er inntaksmerkið beint á teljarann á meðan hliðarpúls leyfir talningu á föstu tímabili. Fjöldi púlsa sem taldir eru á þessu tímabili táknar tíðni merkisins.
• Stafræn skjákerfi – Áratugateljarar vinna með BCD-afkóðarum og sjö hluta skjám í reiknivélum, mælum og stafrænum teljurum.
• Atburðatalningarkerfi – Notuð í framleiðslueftirliti, prófunarbúnaði og gagnasöfnunarkerfum til að skrá fjölda atburða eða púlsa.
Niðurstaða
Áratugateljarar bjóða upp á stýrða tíu ástanda talningarröð sem passar náttúrulega við tugakerfi. Með því að sameina flip-flops og endurstillingarrökfræði takmarka þeir talninguna við gildi frá 0 til 9 og endurtaka hringinn. Skýr uppbygging þeirra, samhæfni við BCD-úttök og geta til að keðja saman gera þá að hagnýtum íhlutum í mörgum stafrænum talningar- og mælihringrásum.
Algengar spurningar [Algengar spurningar]
Hvernig endurstillist áratugateljari eftir að hafa náð 9?
Áratugateljari endurstillist með rökfræði sem greinir tvíundargildi sem táknar tugabrot 10 (1010). Þegar þetta ástand birtist, hreinsar endurstillingarmerki allar flip-flops aftur í 0000. Þessi sjálfvirka endurstilling kemur í veg fyrir að teljarinn fari í eftirstandandi ástand fjögurra bita tvíundarteljara og takmarkar röðina við tíu teljara.
Hver er munurinn á BCD-teljara og áratugateljara?
BCD-teljari gefur út tölur með tvíundarkóðaðu tugakerfi, þar sem hver tugastafur er táknaður með fjórum bitum. Áratugateljari er tegund BCD-teljara sem telur frá 0 til 9 og endurstillist svo. Í raun eru margir áratugateljarar sérstaklega útfærðir til að framleiða BCD-úttak.
12,3 Er hægt að nota áratugateljara til að deila tíðnum öðruvísi en með 10?
Já. Þó áratugateljari deili merki náttúrulega með tíu, má sameina úttök hans við ytri rökfræði til að búa til önnur hlutföll. Með því að endurstilla teljarann í valinn stöðu áður en hann nær 10 getur rásin starfað sem annar stuðulsmælir, til dæmis deilt með 5 eða 6.
Hvaða þættir takmarka hámarkshraða áratugateljara?
Hámarks rekstrarhraði ræðst af útbreiðsluseinkun flip-flops og rökhliða inni í teljaranum. Í bylgjuteljara kveikir hvert stig á næsta stigi í röð, sem eykur töf. Þessi samanlagða töf takmarkar hversu hratt teljarinn getur brugðist við innkomandi klukkupúlsum.
Hvernig tengjast áratugateljarar sjö hluta skjám?
Áratugateljari framleiðir fjögurra bita BCD úttak sem táknar tölur frá 0 til 9. Þetta úttak tengist BCD-í-sjö-hluta afkóðara, sem umbreytir tvíundargildinu í rétt segment merki fyrir skjáinn. Skjárinn sýnir þá samsvarandi aukastaf.
