Što je Johnsonov brojač?

Johnsonov brojač, poznat i kao brojač s upletenim prstenom ili brojač hodajućeg prstena , vrsta je sinkronog sekvencijalnog logičkog sklopa koji proizvodi jedinstveni niz izlaznih stanja. Evo raščlambe njegovih ključnih značajki i načina na koji funkcionira:

Ključne značajke:

* Pomakni registar s povratnim informacijama: To je u biti registar posmaka s zadnjim izlaznim bitom koji se vraća na prvi ulaz, ali s inverzijom primijenjenom na povratnu vezu.

* Ciklični niz: Izlazna stanja tvore ciklički niz, što znači da se ponavlja nakon određenog broja ciklusa takta.

* Samopokretanje: Za razliku od nekih drugih krugova brojača, Johnsonov brojač ne zahtijeva određeno početno stanje; samo se pokreće i počinje generirati svoj jedinstveni niz.

* Duljina brojanja: Broj jedinstvenih stanja u nizu je polovica broja flip-flopova u brojaču. Na primjer, 4-bitni Johnsonov brojač proizvodi 8 jedinstvenih stanja (2^4 / 2).

Kako to radi:

1. Početno stanje: Brojač počinje u proizvoljnom stanju. Pretpostavimo da su svi flip-flopovi inicijalno resetirani (sve nule).

2. Puls sata: Na prvom taktnom impulsu, podaci se pomiču udesno, a posljednji bit (invertiran) vraća se na prvi flip-flop. Ovo invertira vrijednost prvog flip-flopa.

3. Pomak i inverzija: Sljedeći impulsi takta nastavljaju pomicati podatke, a povratna petlja kontinuirano invertira izlaz prvog flip-flopa.

4. Jedinstvena stanja: Ovaj proces pomaka i inverzije stvara jedinstveni niz stanja. Za 4-bitni Johnsonov brojač, niz bi bio:

```

0000 -> 1000 -> 1100 -> 1110 -> 1111 -> 0111 -> 0011 -> 0001 -> 0000 ...

```

Prijave:

Johnsonovi brojači koriste se u raznim digitalnim aplikacijama, uključujući:

* Frekvencijska podjela: Mogu se koristiti za dijeljenje frekvencije taktnog signala s faktorom jednakim broju flip-flopova u brojaču.

* Digitalni sustavi upravljanja: Oni mogu generirati vremenske sekvence za kontrolu raznih digitalnih operacija.

* Generacija valnog oblika: Mogu proizvesti pravokutne valne izlaze s određenim radnim ciklusima i širinama impulsa.

* Konverzija podataka: Mogu se koristiti u analogno-digitalnim pretvaračima za pružanje vremenskih signala.

Prednosti:

* Jednostavnost: U usporedbi s drugim tipovima brojača, Johnsonovi brojači zahtijevaju manje logičkih vrata.

* Samopokretanje: Ne zahtijevaju određeno početno stanje, što ih čini lakšim za implementaciju.

* Fleksibilno: Mogu se lako modificirati za proizvodnju različitih sekvenci.

Nedostaci:

* Ograničeni raspon brojanja: Duljina brojanja uvijek je polovica broja japanki.

* Tumačenje izlaza: Izlazna sekvenca možda neće biti jednostavno binarno brojanje.

Razumijevanje slijeda i načina na koji povratna petlja funkcionira ključno je za učinkovito korištenje Johnsonovih brojača u raznim digitalnim aplikacijama.