عداد (رقمي)

دائرة متكاملة تحتوي على عداد رقمي (عداد عقدي متزامن 4 بت، Signetics 74162N)

في الإلكترونيات الرقمية ، العداد عبارة عن دائرة منطقية تسلسلية تحسب وتخزن عدد الانتقالات الموجبة أو السالبة لإشارة الساعة . [ 1 ] يتكون العداد عادةً من قلابات ، تخزن قيمة تمثل العدد الحالي، وفي كثير من الحالات، منطق إضافي لتنفيذ تسلسلات عد محددة، وتحديد إشارات الساعة، وأداء وظائف أخرى. كل انتقال ذي صلة لإشارة الساعة يؤدي إلى زيادة أو نقصان العدد الحالي (زيادة أو نقصان بمقدار واحد).

العداد الرقمي عبارة عن آلة ذات حالات محدودة ، [ 2 ] مزودة بإشارة دخل ساعة وإشارات خرج متعددة تمثل مجتمعةً الحالة. تشير الحالة إلى العدد الحالي، المُشفّر مباشرةً كرقم ثنائي أو رقم عشري مُشفّر ثنائيًا (BCD)، أو باستخدام تشفيرات مثل التشفير الأحادي الساخن أو رمز غراي . تحتوي معظم العدادات على مدخل إعادة ضبط يُستخدم لتهيئة العد. اعتمادًا على التصميم، قد يحتوي العداد على مداخل إضافية للتحكم في وظائف مثل تفعيل العد وتحميل البيانات بالتوازي.

تُصنَّف العدادات الرقمية بطرقٍ متنوعة، بما في ذلك حسب خصائص مثل المعامل وتشفير الإخراج، وحسب القدرات الإضافية مثل التحميل المسبق للبيانات والعد ثنائي الاتجاه (تصاعديًا وتنازليًا). يُصنَّف كل عداد إما متزامنًا أو غير متزامن. بعض العدادات، وتحديدًا عدادات الحلقة وعدادات جونسون، تُصنَّف وفقًا لبنيتها الفريدة.

تُعدّ العدادات من أكثر الدوائر التسلسلية استخدامًا [ 2 ] ، وتُستخدم على نطاق واسع في الحواسيب، والقياس والتحكم، وواجهات الأجهزة، وغيرها من التطبيقات. تُنفّذ العدادات كدوائر متكاملة مستقلة ، وكعناصر ضمن دوائر متكاملة أكبر، مثل المتحكمات الدقيقة ووحدات FPGA.

صفات

العداد الإلكتروني عبارة عن دائرة منطقية تسلسلية تحتوي على إشارة دخل ساعة ومجموعة من إشارات الخرج التي تمثل قيمة عددية صحيحة. عند كل نبضة ساعة صحيحة، تقوم الدائرة بزيادة (أو إنقاص، حسب تصميم الدائرة ) القيمة المخزنة. عندما تصل القيمة إلى نهاية تسلسل العد (أقصى قيمة عند الزيادة، وصفر عند الإنقاص)، تتسبب نبضة الساعة التالية في تجاوز القيمة أو نقصانها، ويبدأ تسلسل العد من جديد، وهي ظاهرة تُعرف باسم " التجاوز" .

الإشارات

الإشارات الشائعة على العدادات الرقمية

يحتوي كل عداد على مجموعة أساسية من الإشارات المشتركة بين آلات الحالة:

  • الساعة (المدخل) - تعمل على تغيير الحالة عند الحافة الصاعدة أو الهابطة (المعروفة باسم الحافة النشطة [ 3 ] ).
  • إعادة الضبط (مدخل) – تُعيد ضبط العداد إلى الصفر. يُطلق بعض مُصنّعي الدوائر المتكاملة على هذه الإشارة اسم "مسح" أو "إعادة ضبط رئيسية (MR)". وبحسب تصميم العداد، قد تكون هذه الإشارة غير متزامنة أو متزامنة.
  • العدد (الناتج) - متجه بتات يمثل العدد المتراكم. اعتمادًا على تصميم العداد، قد يكون هذا هو الحالة الحالية (مخارج القلاب) أو ترميزًا للحالة الحالية.

بالإضافة إلى إشارات الساعة وإعادة الضبط، توفر العديد من العدادات إشارات إدخال أخرى مثل:

  • التمكين – يسمح أو يمنع العد. أحيانًا يُشار إليه بـ CE (تمكين العد).
  • الاتجاه – يحدد ما إذا كان العدد سيزداد أم سينقص.
  • البيانات – بيانات الإدخال المتوازية التي تمثل قيمة عددية معينة.
  • التحميل – ينسخ بيانات الإدخال المتوازية إلى العداد. وعادةً ما تكون له الأولوية على التمكين إذا تم تفعيل كل من التحميل والتمكين. [ 2 ]

تكون مدخلات العداد في كثير من الحالات متزامنة، أي أنها لا تؤثر على عمل العداد إلا عند حواف الساعة النشطة. بالنسبة لأي عداد معين، يجب أن تستوفي كل إشارة دخل متزامنة أوقات الإعداد والتثبيت المطلوبة للتشغيل السليم (أي يجب أن تكون مستقرة قبل وبعد كل حافة ساعة نشطة لفترات زمنية دنيا محددة). [ 3 ]

تُوفّر بعض العدادات مُخرَج عدّ نهائي يُشير إلى أن دورة الساعة التالية ستُسبّب تجاوزًا أو نقصًا في القيمة. ويُستخدم هذا المُخرَج بطرق مُتنوّعة، منها:

  • لتنفيذ تسلسل العدادات (دمج عدادين أو أكثر لإنشاء عداد واحد أكبر) عن طريق توصيل مخرج العد النهائي لعداد واحد بمدخل التمكين للعداد التالي.
  • لتغيير معامل العداد، عن طريق توصيل عداد المحطة الطرفية بمدخل التحميل الخاص بالعداد وتطبيق قيمة مناسبة على مدخلات البيانات.

ترميز الإخراج

أثناء عملية العد، يُنتج كل عداد سلسلة من رموز الإخراج (أنماط البتات) على مخارج العد الخاصة به. تتوافق العديد من سلاسل الرموز هذه، سواءً كان ذلك مقصودًا أو نظرًا لطبيعة العداد، مع أنظمة التشفير الشائعة الاستخدام. تُستخدم أنواع عديدة من تشفير الإخراج في العدادات، بما في ذلك التشفير الثنائي، وBCD، وتشفير غراي، والتشفير الأحادي الساخن.

معامل

معامل العداد هو عدد الحالات في تسلسل عدّه. [ 2 ] يُشار عادةً إلى العداد الذي له قيمة معامل m باسم عداد modulo-m أو MOD-m . على سبيل المثال، عداد العشرات هو عداد رقمي له عشر حالات، وبالتالي فهو عداد MOD-10. [ 4 ]

يُحدد عدد القلابات الحد الأقصى لقيمة العداد. وبشكل أدق، فإن العداد الذي يحتوي على n قلابًا يكون له قيمة قصوى ممكنة تبلغ 2^ n . [ 4 ] على سبيل المثال، يمكن أن يصل معامل عداد رباعي البتات إلى 16 ( 2^ 4 ).

تتضمن بعض العدادات (مثل العدادات الثنائية) جميع الحالات الممكنة في تسلسلات العد الخاصة بها. بينما تستبعد عدادات أخرى حالة واحدة أو أكثر من الحالات الممكنة من تسلسلات العد الخاصة بها. على سبيل المثال، يستخدم عداد MOD-10 (العشري) ذو الأربع قلابات عشر حالات فقط من أصل ست عشرة حالة ممكنة.

طريقة التوقيت

يتم تصنيف العدادات بشكل عام إما على أنها متزامنة أو غير متزامنة اعتمادًا على ما إذا كانت قلاباتها يتم تشغيلها في وقت واحد أو في أوقات مختلفة.

متزامن

العداد المتزامن هو عداد رقمي تشترك فيه جميع القلابات في ساعة مشتركة وتغير حالاتها في نفس الوقت. [ 3 ]

غير متزامن (متتالي)

في العداد غير المتزامن ، المعروف أيضًا باسم عداد التموج ، [ 4 ] يمتلك كل قلاب إشارة ساعة فريدة. تُرتّب القلابات في "سلسلة"، حيث تُوصل إشارة ساعة الإدخال للعداد بالقلاب الأول، ويُشغّل خرج كل قلاب إشارة الساعة للقلاب التالي في السلسلة. التسلسل الطبيعي للعد في هذه الدوائر ثنائي، وبالتالي فإن معظم العدادات غير المتزامنة ثنائية، حيث يخزن كل قلاب بتًا واحدًا من قيمة العد الثنائية. [ 5 ]

بما أن كل قلاب يُحدث تأخيرًا من حافة إشارة الساعة النشطة إلى تبديل حالة الخرج، فإن بتات العداد تُغير حالتها في أوقات مختلفة، مما يُنتج تأثيرًا متتاليًا يُسبب عدم استقرار العد أثناء انتقال إشارة الساعة عبر القلابات. خلال هذا الاضطراب، ينتقل العد لفترة وجيزة عبر قيمة واحدة أو أكثر غير صالحة. تعتمد مدة هذا الاضطراب ( زمن الاستقرار ) على عدة عوامل، منها التأخير من إشارة الساعة إلى الخرج لكل قلاب، وبالنسبة لأي انتقال عد مُحدد، عدد البتات التي تُغير حالتها. يحدث أقصى زمن استقرار عندما تُغير جميع بتات العداد حالتها (أي عندما يفيض العداد أو ينقص)، وبالتالي فهو يتناسب طرديًا مع عدد القلابات.

هذا يجعل عدادات التموج غير مناسبة للاستخدام في الدوائر المتزامنة التي تتطلب من العداد زمن استقرار سريع للإخراج. [ 6 ] كما أنه من غير العملي في كثير من الأحيان استخدام بتات خرج عداد التموج كساعات للدوائر الخارجية لأن تأثير التموج يُسبب انحرافًا زمنيًا بين البتات. تُستخدم عدادات التموج عادةً كعدادات للأغراض العامة ومقسمات تردد الساعة في التطبيقات التي لا يكون فيها العد اللحظي والانحراف الزمني مهمين. لا تُستخدم العدادات غير المتزامنة عادةً في دوائر VLSI المتكاملة نظرًا لصعوبة محاكاتها واختبارها ولأنها تتطلب جهدًا تصميميًا أكبر بكثير لضمان التشغيل الموثوق. [ 3 ]

اتجاه العد

صُممت العديد من العدادات للعد في اتجاه واحد فقط، أي أنها إما تحسب تصاعديًا أو تنازليًا، وليس كليهما. يُشار عادةً إلى العداد الذي يعد تصاعديًا فقط باسم عداد تصاعدي ، وإلى العداد الذي يعد تنازليًا فقط باسم عداد تنازلي . [ 6 ]

العداد ثنائي الاتجاه ، أو العداد التصاعدي/التنازلي، هو عداد رقمي يعدّ تصاعديًا أو تنازليًا وفقًا لإشارة تحكم اتجاهية. في العدادات التصاعدية/التنازلية المتزامنة، تكون إشارة التحكم عبارة عن مدخل رقمي واحد تشير حالته إلى اتجاه العد (مثلًا، '1' = عد تصاعدي؛ '0' = عد تنازلي). أما في العدادات التصاعدية/التنازلية غير المتزامنة، فقد يتكون التحكم الاتجاهي من مدخلات ساعة منفصلة "تصاعدية" و"تنازلية".

الأنواع الشائعة

عداد ثنائي

العداد الثنائي هو عداد رقمي يُمثل العدد مباشرةً كرقم ثنائي. وهو عداد من نوع MOD- 2^ n ، حيث n هو عدد القلابات المستخدمة لتخزين العدد. على سبيل المثال، توضح الرسوم التوضيحية أدناه سلوك عداد ثنائي ذي 5 بتات، والذي يحتوي على 32 حالة ( 2^ 5 )، وبالتالي فهو عداد من نوع MOD-32.

عداد ثنائي غير متزامن

العداد الثنائي غير المتزامن، أو عداد التموج الثنائي، عبارة عن سلسلة من قلابات التبديل (T) (أو ما يعادلها)، حيث يتم تزويد القلاب الأقل أهمية (البت 0) بإشارة ساعة دخل العداد، بينما يتم تزويد جميع القلابات الأخرى بإشارة ساعة خرج القلاب الأقرب والأقل أهمية (على سبيل المثال، البت 0 يزود القلاب 1 بإشارة ساعة، والبت 1 يزود القلاب 2 بإشارة ساعة، وهكذا). عند استخدام قلابات JK أو D ، يتم ضبط كل قلاب للتبديل عند تزويده بإشارة الساعة (أي، J وK متصلان بمستوى منطقي عالٍ؛ وD متصل بـ Q ).

كل قلاب عبارة عن عداد أحادي البت يزيد عدّه (عن طريق تبديل خرجه) مرة واحدة في كل دورة ساعة. يعدّ من الصفر إلى الواحد، ثم عند وصول إشارة الساعة التالية، يفيض العداد ويبدأ العد من الصفر مجددًا. تستمر كل حالة خرج لدورة ساعة كاملة، وبالتالي يكون تردد إشارة خرج كل قلاب نصف تردد إشارة ساعة الدخل. يمكن إضافة قلابات أخرى إلى السلسلة لتشكيل عداد بأي حجم كلمة (عدد بتات) عشوائي، بحيث يكون تردد خرج كل بت مساويًا لنصف تردد أقرب بت إليه، الأقل أهمية.

عداد ثنائي متزامن

العداد الثنائي المتزامن هو عداد متزامن يُخرج العدد كرقم ثنائي. الدائرة الموضحة أدناه هي عداد ثنائي متزامن تصاعدي ذو أربع بتات، مُنفذ باستخدام قلابات JK. عند الحافة الصاعدة لإشارة الساعة، ستتبدل البتة الأقل أهمية (Q0 ) دائمًا، بينما ستتبدل البتات الأخرى فقط عندما تكون جميع البتات الأقل أهمية في حالة منطقية عالية (أي، تتبدل Q1 إذا كانت Q0 في حالة منطقية عالية؛ وتتبدل Q2 إذا كانت كل من Q0 وQ1 في حالة منطقية عالية؛ وتتبدل Q3 إذا كانت Q0 و Q1 و Q2 جميعها في حالة منطقية عالية).

عداد ثنائي متزامن ذو 4 بتات باستخدام قلابات JK

كما هو الحال في العدادات غير المتزامنة، فإن كل قلاب يُدخل تأخيرًا من حافة ساعة الإدخال إلى تبديل الإخراج، ولكن في هذه الحالة تغير جميع القلابات حالتها في وقت واحد، وبالتالي سيستقر خرج العداد بعد تأخير قلاب واحد فقط بغض النظر عن عدد البتات.

عداد عقود BCD

عداد العقد ذو الترميز الثنائي العشري (BCD) هو عداد من نوع MOD-10 يُمثل العد مباشرةً كرقم ثنائي في النطاق من 0 إلى 9. عادةً ما يعد عداد العقد BCD تصاعديًا من 0 إلى 9 ثم يتجاوز الحد الأقصى. ولأن نطاق قيمة خرجه مطابق لنطاق الرقم العشري، تُستخدم عدادات العقد BCD بشكل شائع لتمثيل الأرقام العشرية.

حالات إخراج عداد العقد BCD
ولايةس0س1س2الربع الثالث
00000
11000
20100
31100
40010
51010
60110
71110
80001
91001

عداد عقدي غير متزامن بنظام BCD

الدائرة الموضحة أدناه هي عداد عقدي ثنائي غير متزامن يعمل بنظام BCD. وهو في الواقع عداد تموج ثنائي ذو 4 بتات، يستخدم بوابة AND لإعادة ضبط العد إلى الصفر (عن طريق إعادة ضبط جميع القلابات) عندما يصل العد الثنائي إلى 10 (العشري 1010)، مما ينتج عنه 10 حالات إخراج. وكما هو الحال في جميع العدادات غير المتزامنة، يكون العد المخزن غير مستقر أثناء انتقال إشارة الساعة الخارجية عبر سلسلة القلابات (بما في ذلك إعادة الضبط عند الوصول إلى العد 10).

عداد عقدي متزامن بنظام BCD

الدائرة الموضحة أدناه هي عداد عقدي متزامن بنظام BCD. تُستخدم خمس بوابات منطقية لتنفيذ منطق الحالة التالية، مما يُسهّل التشغيل بشكل أسرع من العداد غير المتزامن على حساب دوائر إضافية.

عداد عقدي متزامن بنظام BCD

عداد الحلقات

العداد الحلقي هو مسجل إزاحة دائري يُهيأ (عبر إشارة إعادة الضبط) بحيث يخزن أحد القلابات (عادةً البت 0) القيمة '1'، بينما تخزن جميع القلابات الأخرى القيمة '0'. تتسبب كل نبضة ساعة في انتقال القيمة '1' إلى القلاب التالي. عندما تصل القيمة '1' إلى آخر قلاب في مسجل الإزاحة، تتسبب نبضة الساعة التالية في انتقالها إلى أول قلاب، مما يُعيد بدء تسلسل العد ويؤدي إلى تجاوز العداد. في أي لحظة، يكون بت واحد فقط من خرج العداد منطقيًا '1'، وبالتالي يُعتبر العداد الحلقي فعليًا آلة حالة أحادية الترميز .

العداد الحلقي هو عداد من نوع MOD-n، حيث n هو عدد القلابات. على سبيل المثال، يحتوي العداد الحلقي الموضح أدناه على أربعة قلابات، وبالتالي فهو عداد من نوع MOD-4. في هذا العداد، تكون البتة 0 مضبوطة مبدئيًا، بينما تكون جميع البتات الأخرى غير مضبوطة.

عداد حلقي رباعي البتات مزود بمدخل إعادة ضبط متزامن، يقوم بتهيئة البت 0 إلى '1' وجميع البتات الأخرى إلى '0'.

حالات إخراج عداد حلقي رباعي البت
عددس0س1س2الربع الثالث
01000
10100
20010
30001

عداد جونسون

عداد جونسون هو مسجل إزاحة دائري، حيث يُعكس خرج المرحلة الأخيرة ويُوصل بمدخل بيانات المرحلة الأولى، [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] وتُهيأ جميع البتات إلى الصفر، مما يُنتج تسلسل خرج برمز غراي . يمكن تشغيله بترددات عالية نسبيًا لعدم وجود بوابات منطقية وسيطة، وبالتالي يكون تأخير الانتشار في أسوأ الحالات من الساعة إلى خرج القلاب. عداد جونسون هو من نوع MOD-2n، حيث n هو عدد القلابات. على سبيل المثال، يحتوي عداد جونسون الموضح أدناه على أربعة قلابات، وبالتالي فهو عداد من نوع MOD-8.

عداد جونسون رباعي البتات باستخدام أربعة قلابات من النوع D

حالات إخراج عداد جونسون ذو 4 بت
ولايةس0س1س2الربع الثالث
00000
11000
21100
31110
41111
50111
60011
70001

تُستخدم عدادات جونسون بشكل شائع كأجهزة تسلسل لآلات الحالة، وكأجهزة تقسيم مسبق في تطبيقات العد عالية التردد، وفي تطبيقات متخصصة مثل توليد الموجات التناظرية (على سبيل المثال، مولد ديفيز الجيبي). [ 10 ]

سمات آلة الحالة

سجل الدولة

العداد الرقمي هو آلة حالة محدودة، حيث تعمل قلابات العداد كسجل للحالة . القيمة المخزنة في سجل الحالة هي متجه بتات يتضمن الحالة الحالية للعداد.

تسلسل الحالة

عندما لا يتأثر العداد بإشارات الإدخال، فإنه يمر بشكل دوري عبر سلسلة ثابتة من الحالات. [ 2 ] ونتيجة لذلك، يبدو مخطط حالة العداد كحلقة. على سبيل المثال، يمر عداد MOD-8 بشكل متكرر عبر ثماني حالات:

الولايات غير الشرعية

مخطط حالة عداد عقدي BCD ذو 4 بتات. تنتقل جميع الحالات غير القانونية (الموضحة في المنطقة الحمراء) بشكل غير مشروط إلى حالة إعادة الضبط عند الحافة النشطة التالية للساعة، مما يسهل التعافي التلقائي من الحالات غير القانونية.

المقابلن{\displaystyle n}القلابات والمعاملم<2ن{\displaystyle m<2^{n}}لا يستخدم سوى جزء ضئيل من حالاته الممكنة. تُعرف الحالات غير المستخدمة عادةً بالحالات غير القانونية ، [ 2 ] لأنها ممنوعة أثناء التشغيل العادي. بشكل عام، وحدة MOD-م{\displaystyle m}عداد معن{\displaystyle n}النعال ذات2ن-م{\displaystyle 2^{n}-m}الدول غير القانونية. على سبيل المثال، عداد العقد BCD من طراز MOD-10 بأربعة قلابات يحتوي على ستة (24-10=6{\displaystyle 2^{4}-10=6}) ولايات غير قانونية. وقد عدّل جونسون عدداً من هذه الولايات.2ن-2ن{\displaystyle 2^{n}-2n}وعداد الحلقات لديه2ن-ن{\displaystyle 2^{n}-n}الدول غير الشرعية.

أثناء التشغيل العادي، لا يدخل العداد أبدًا في حالة غير قانونية. مع ذلك، في بعض الحالات، قد يتسبب خلل ما (مثل تشويش مصدر الطاقة أو التعرض للإشعاع) في دخول العداد خطأً في حالة غير قانونية. ولمعالجة هذه الاحتمالية، تُصمم العدادات غالبًا بحيث تستعيد قراءتها تلقائيًا من الحالات غير القانونية بالانتقال إلى حالة صالحة عند الحافة النشطة التالية لإشارة الساعة.

النموذج العام

تُصمَّم العدادات الرقمية عادةً على شكل آلات مور لأن مخرجاتها تُحدَّد فقط بالحالة الراهنة. [ 11 ] وهذا يجعل العدادات مناسبة تمامًا لآلات مور، مما يُبسِّط التصميم ويُعزِّز التشغيل الموثوق. [ 1 ]

وبشكل أكثر تحديدًا، تُنفَّذ العدادات عادةً باستخدام آلات حالة ميدفيديف، وهي فئة فرعية من آلات مور التي تُخرج الحالة الحالية مباشرةً، حيث تُشفِّر كل حالة قيمة عدٍّ محددة. [ 12 ] ولأن سجل الحالة في هذه الآلات متصل مباشرةً بمخارج العداد، فلا حاجة إلى منطق التشفير، ويتم تقليل تأخيرات الإخراج إلى أدنى حد.

البنى النموذجية للعدادات الرقمية
جهاز ميدفيديف
نموذج عام لعداد مُنفذ كآلة ميدفيديف. تعتمد معظم العدادات على هذا النموذج. [ 12 ]
آلة فول مور
نموذج عام لعداد مُنفذ كآلة مور كاملة، مع منطق ترميز الإخراج بين سجل الحالة ومخرجات العداد

تستخدم بعض العدادات منطقًا توافقيًا بين سجل الحالة ومخرجات العداد لتحويل الحالة إلى ترميز إخراج معين، ولذلك تُصنف ضمن آلات مور الكاملة. على سبيل المثال، تقوم الدائرة المتكاملة CMOS 4017 بترميز مخرج عداد جونسون العشري إلى تنسيق أحادي ساخن، مستفيدةً من مخرج رمز غراي المتأصل في عداد جونسون لتجنب أي خلل في مخارج الترميز الأحادي الساخن.

تطبيق

تُنفَّذ العدادات بطرق متنوعة، منها الدوائر المتكاملة MSI و LSI المخصصة ، والعدادات المدمجة داخل الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) ، ووحدات العدادات والمؤقتات العامة في المتحكمات الدقيقة ، ووحدات الملكية الفكرية (IP) في مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) . في الحالة الأخيرة، يُنشأ العداد عادةً بتوليفه من وصف مكتوب بلغة VHDL أو Verilog أو أي لغة أخرى لوصف الأجهزة . على سبيل المثال، يصف كود VHDL التالي عدادًا ثنائيًا تصاعديًا/تنازليًا 32 بت مع إمكانية تفعيل العد والتحميل المسبق:

الكيان bidirectional_counter هو منفذ ( -- إشارات إدخال/إخراج العداد: CLK : إدخال std_logic ; -- إشارة الساعة RESET : إدخال std_logic ; -- إعادة ضبط غير متزامنة ENABLE : إدخال std_logic ; -- تمكين العد LOAD_ENABLE : إدخال std_logic ; -- تمكين التحميل COUNT_UP : إدخال std_logic ; -- '1' للعد التصاعدي، '0' للعد التنازلي DATA_IN : إدخال unsigned ( 31 downto 0 ); -- القيمة المراد تحميلها في العداد DATA_OUT : إخراج unsigned ( 31 downto 0 ) -- قيمة العداد الحالية ); نهاية bidirectional_counter ;بنية السلوك لعداد ثنائي الاتجاه هي إشارة عداد : unsigned ( 31 downto 0 ) := ( others => '0' ); -- سجل العداد بداية العملية ( CLK , RESET ) بداية إذا RESET = '1' ثم -- إذا طُلب إعادة ضبط العداد counter <= ( others => '0' ); -- إعادة ضبط العداد elsif rising_edge ( CLK ) ثم -- وإلا عند الحافة الصاعدة للساعة إذا LOAD_ENABLE = '1' ثم -- إذا طُلب تحميل العداد counter <= DATA_IN ; -- إدخال القيمة الجديدة في العداد elsif ENABLE = '0' ثم -- وإلا إذا كان العد معطلاً null ; -- لا تفعل شيئًا elsif COUNT_UP = '1' ثم -- وإلا إذا كان العد تصاعديًا counter <= counter + 1 ; -- زيادة العداد else -- وإلا إذا كان العد تنازليًا، لذا counter <= counter - 1 ; -- إنقاص العداد end if ; end if ; end process ; DATA_OUT <= counter ; -- إخراج قيمة العداد الحالية نهاية السلوك ;

في الدوائر المتكاملة MSI و LSI، يتم تنفيذ العداد على شكل رقاقة أشباه موصلات يتم ربطها وتغليفها في حزمة أشباه موصلات .

متتالي

بعض العدادات قابلة للتوصيل المتتالي ، أي أنه يمكن ربط عدة نسخ منها معًا لتكوين عداد أكبر وأكثر امتدادًا بمعامل أكبر. ولتسهيل التوصيل المتتالي، يحتوي العداد القابل للتوصيل المتتالي عادةً على مدخل تمكين يسمح بالعد، ومخرج ينقل حالات تجاوز السعة أو نقصها إلى مدخل التمكين للعداد التالي في السلسلة. [ 2 ]

يمكن تفعيل العداد الأول (الأقل أهمية) في سلسلة العدادات بشكل دائم عن طريق توصيل مدخل التفعيل الخاص به بمستوى منطقي ثابت ، أو يمكن التحكم في مدخل التفعيل الخاص به ديناميكيًا. في كلتا الحالتين، يعمل مدخل التفعيل الخاص بالعداد الأول كمفتاح تفعيل للعداد الممتد بأكمله.

تُخرج العدادات الثنائية المتتالية عادةً إشارة حمل متتالي لإعلام العداد التالي في السلسلة بحدوث تجاوز أو نقص وشيك. على سبيل المثال، في عداد التصاعد المتتالي ذي الأربع بتات الموضح أدناه، تُفعّل بوابة AND خرج الحمل المتتالي (RCO) عندما يُتوقع أن تتسبب الساعة التالية في حدوث تجاوز (أي عندما يكون العد ثنائيًا 1111 ويكون العد مُفعّلاً):

التطبيقات

تُستخدم العدادات الثنائية على نطاق واسع كمؤقتات وعدادات للأحداث.

في المؤقت الرقمي، يُضبط عداد الوقت بواسطة إشارة رقمية دورية تعمل كمرجع زمني، مما يؤدي إلى تغيير العدّ بمعدل ثابت. عادةً ما تُستمد إشارة الساعة من مصدر تردد ثابت، مثل مذبذب بلوري ، إما مباشرةً أو عبر مُقسّم تردد. اعتمادًا على التطبيق، قد يُخرج المؤقت إشارة تُشير إلى حالة التوقيت، أو قد يُخرج العدّ الحالي، أو كليهما. في الحالة الأخيرة، يُشير العدّ عادةً إما إلى الوقت المنقضي أو المتبقي.

تُستخدم عدادات الأحداث عادةً لحساب الأحداث غير المتزامنة التي قد تحدث أو لا تحدث بترددات متغيرة. في أي وقت محدد، يشير العدد الحالي إلى عدد الأحداث التي وقعت منذ بدء عملية عد الأحداث.

معالجة الذاكرة

تُستخدم العدادات الثنائية على نطاق واسع في الحواسيب لتوليد عناوين الذاكرة. في هذه التطبيقات، يُوصل خرج العداد عادةً بناقل عناوين ، ويُستخدم لاختيار مواقع الذاكرة المتجاورة بالتتابع مع زيادة أو نقصان قيمة العداد. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك عدادات البرامج، ووحدات التحكم في الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA)، ومخازن FIFO المؤقتة. وعند استخدام العداد لحفظ عناوين البيانات أثناء عمليات نقل البيانات، يُشار إليه عادةً باسم سجل عنوان الذاكرة (MAR). [ 13 ] [ 14 ]

عداد البرنامج

يتكون عداد البرنامج ( PC) في وحدة المعالجة المركزية عادةً من عداد ثنائي كما هو موضح في المثال التالي:

عداد برنامج يعتمد على عداد ثنائي مكون من n بت

في جهاز الحاسوب المذكور أعلاه، يُمثل العداد الحالي عنوان الذاكرة للتعليمات التالية المراد تنفيذها. عند إعادة تشغيل المعالج، يُعاد العداد إلى الصفر ليبدأ التنفيذ من العنوان صفر. عند جلب تعليمة من الذاكرة، يتم تفعيل إشارة تمكين العداد (CE) للسماح للعداد بزيادة العداد، وبالتالي الانتقال إلى عنوان التعليمة التسلسلية التالية. إذا دعت الحاجة إلى تغيير تسلسل التنفيذ إلى تسلسل تعليمات مختلف (على سبيل المثال، بسبب تنفيذ تعليمة تفرع، أو استدعاء روتين فرعي، أو مقاطعة، أو العودة من روتين فرعي أو مقاطعة)، يُطبق عنوان التعليمة الأولى في التسلسل الجديد على مدخلات البيانات، ويتم تفعيل إشارة التحميل (Load)؛ وهذا يُلغي إشارة تمكين العداد (CE) (إن وُجدت) وينسخ البيانات إلى العداد (Count).

FIFO

تُستخدم مخازن FIFO الإلكترونية (First-In, First-Out) بشكل شائع لربط أجهزة إنتاج البيانات بمستهلكي البيانات الذين يعملون في نطاقات ساعة مختلفة أو الذين لا يستطيعون، على فترات زمنية محدودة، استهلاك البيانات بسرعة كافية لتجنب فقدان البيانات .

تستخدم وحدة FIFO الموضحة أدناه عدادين ثنائيين كمسجلات عناوين ذاكرة (MARs) لذاكرة RAM ثنائية المنافذ . عند الكتابة في FIFO، تُكتب كلمة البيانات WDATA إلى عنوان RAM WADDR، ويتم زيادة قيمة عداد الكتابة MAR استعدادًا للكتابة التالية. عند القراءة من FIFO، يستقبل RDATA كلمة البيانات المخزنة في عنوان RAM RADDR، ويتم زيادة قيمة عداد القراءة MAR. باستثناء حالة امتلاء FIFO، يكون مستوى FIFO (عدد الكلمات غير المقروءة في FIFO) مساويًا لـ WADDR - RADDR.

مقتطف من مخطط FIFO يوضح سجلات عناوين الذاكرة وذاكرة الوصول العشوائي ثنائية المنفذ

قد تكون وحدة التخزين المؤقت هذه غير متزامنة أو متزامنة، ما يعني أن عمليات القراءة والكتابة قد تتم في نطاقات تردد مختلفة أو في نطاق تردد واحد مشترك، على التوالي. في الحالة الأخيرة، يتم توصيل إشارتي RCLK وWCLK معًا. في وحدات التخزين المؤقت غير المتزامنة، تُخرج وحدات MAR عادةً رمز غراي (بدلاً من الرمز الثنائي) لتمكين استخدامها بأمان للكشف عن مستوى وحدة التخزين المؤقت في كلا نطاقي التردد.

وحدة تحكم DMA

تُستخدم العدادات الثنائية بطرقٍ متنوعة في وحدات التحكم بالوصول المباشر للذاكرة (DMA). على سبيل المثال، تُستخدم عدادات مشابهة لتلك الموضحة أدناه عند نسخ مخزن مؤقت للذاكرة عبر DMA. يُستخدم عدادان كسجلات عناوين الذاكرة (MARs) لتوليد عناوين المصدر والوجهة للبيانات المراد نسخها. عادةً ما تكون سجلات عناوين الذاكرة ثنائية الاتجاه للسماح ببدء نقل البيانات من عنوان البداية أو النهاية للمخزن المؤقت. ويحتفظ عداد ثالث بسجل لعدد الكلمات المتبقية المراد نقلها.

عدادان ثنائيان ثنائيا الاتجاه يُستخدمان كمسجلات عناوين ذاكرة المصدر والوجهة (MARs) لعمليات الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA).عداد تنازلي ثنائي يُستخدم لتتبع عدد كلمات البيانات المتبقية لنقلها عبر DMA

للتحضير لعملية DMA، يتم تحميل العناوين الأولية في MARs، ويتم تحميل حجم المخزن المؤقت في عداد نقل البيانات، ويتم برمجة اتجاه العد (عادة ما يتم تخزينه في قلاب) لكل MAR.

عند اكتمال كل عملية نقل كلمة، يتم تفعيل إشارة تمكين العد (CE) على جميع العدادات، مما يؤدي إلى انتقال عناوين الوصول المباشر للذاكرة (MARs) إلى عنوانها التالي وتناقص عدد الكلمات المتبقية. وعندما يصل العدد المتبقي إلى الصفر، تتحول بتات NOR المنطقية إلى حالة عالية، مما يشير إلى اكتمال عملية الوصول المباشر للذاكرة (DMA).

المؤقتات

مؤقت لمرة واحدة

في الإلكترونيات الرقمية، يُعدّ المؤقت أحادي النبضة (أو ببساطة المؤقت أحادي النبضة ) دائرةً تُنتج نبضة خرج واحدة دقيقة التوقيت استجابةً لإشارة دخل. يتيح التصميم الرقمي سهولة ضبط مدة النبضة، ويوفر دقةً عاليةً وقابليةً للتكرار في مدة النبضة مقارنةً بنظيراتها التناظرية، مما يجعل المؤقتات الرقمية أحادية النبضة مفضلةً للتطبيقات التي تتطلب دقةً عاليةً في التوقيت. [ 15 ]

يستخدم المؤقت أحادي النبضة الموضح أدناه عدادًا ثنائيًا تنازليًا لتوليد نبضة خرج ذات مدة مضبوطة بدقة. يمثل خرج المؤقت عملية OR المنطقية لجميع البتات في العدد الحالي، وبالتالي تكون نبضة الخرج نشطة أثناء تشغيل المؤقت (أي عندما لا يكون العدد صفرًا). عندما يصل العدد إلى الصفر، تتوقف نبضة الخرج ويتوقف العد.

مخطط تخطيطي لمؤقت رقمي أحادي الطلقة

لبدء تشغيل المؤقت، تُطبَّق قيمة تمثل عرض النبضة المطلوب على مدخلات البيانات الخاصة بالعداد، ويتم تفعيل الحمل لتشغيل توليد النبضة. يُحدَّد عرض النبضة بوحدات دورات الساعة. على سبيل المثال، في حالة ساعة بتردد 1 ميجاهرتز، تكون مدة نبضة الخرج 100 ميكروثانية مساوية لـ 100 دورة ساعة، كما هو موضح أدناه:

مخطط توقيت مؤقت رقمي أحادي الطلقة

الدائرة أحادية النبضة الموضحة أعلاه قابلة لإعادة التشغيل ، أي يمكن إعادة تشغيلها بواسطة إشارة لاحقة أثناء التشغيل، وبالتالي تمديد مدة نبضة الخرج. في المقابل، الدائرة أحادية النبضة الموضحة أدناه غير قابلة لإعادة التشغيل ، أي أنها ستتجاهل الإشارات الواردة أثناء تفعيل نبضة الخرج.

مخطط تخطيطي لمؤقت رقمي أحادي الطلقة

مؤقت الفاصل الزمني الدوري

تُستخدم العدادات الثنائية بشكل شائع كمؤقتات دورية (PITs)، والتي تُخرج نبضات دورية بتردد جزء صحيح من تردد الساعة. تُستخدم هذه المؤقتات لتوليد مقاطعات ساعة النظام في أجهزة الحاسوب، وكمقسمات تردد في حلقات قفل الطور ومُركِّبات التردد، وفي العديد من التطبيقات الأخرى.

في الدائرة الموضحة أدناه، يُستخدم عداد تنازلي ثنائي لتنفيذ دائرة PIT. يتم تخزين الفاصل الزمني بين نبضات الخرج، مقاسًا بدورات الساعة، في سجل الفاصل الزمني، مما ينتج عنه تردد الخرج.وouت=وجلoجك/(أنانتهـرvأل+1){\displaystyle f_{out}=f_{clock}/(interval+1)}عندما يصل العد إلى الصفر، تُصدر بوابة NOR نبضة على خرج المؤقت. تُستخدم نبضة الخرج داخليًا أيضًا لإعادة تحميل الفاصل الزمني في العداد، وبالتالي إعادة تشغيل المؤقت. مدة كل نبضة خرج هي دورة ساعة واحدة.

مؤقت فاصل زمني قابل للبرمجة

على سبيل المثال، للحصول على تردد خرج 1 ميجاهرتز من ساعة 6 ميجاهرتز، يتم ضبط الفاصل الزمني على 5 كما هو موضح في مخطط التوقيت التالي:

مخطط توقيت مؤقت الفاصل الزمني القابل للبرمجة

في التطبيقات التي تتطلب مخرجات موجة مربعة، يتم استخدام PIT عادةً لتبديل قلاب، مما ينتج عنه تردد خرج يساوي نصف تردد خرج PIT:

مقسم الساعة القابل للبرمجة

مُركِّب التردد

تُستخدم مؤقتات الفترات الدورية كمقسمات تردد في مُركِّبات التردد ذات الحلقة المغلقة الطورية (PLL) ، [ 16 ] والتي تُولِّد تردد خرج دقيقًا عن طريق مزامنة مُذبذب مُتحكَّم فيه بالجهد (VCO) مع ساعة مرجعية. يُوضَّح أدناه تطبيق نموذجي يُخرج الترددوouت{\displaystyle f_{out}}كمضاعف نسبي لتردد ساعة الإدخالوأنان{\displaystyle f_{in}}يتم استخدام مُقسِّمَيْن للساعة لتحديد المقياسوأنان{\displaystyle f_{in}}ووouت{\displaystyle f_{out}}بواسطة قواسم صحيحةم{\displaystyle M}وشمال{\displaystyle N}، على التوالى.

مثال على الاستخدام: توليد إشارة ساعة لواجهة RFID بتردد 13.56 ميجاهرتز من إشارة مرجعية بتردد 50 ميجاهرتز

عندما يكون مُذبذب PLL في حالة تزامن، تكون ترددات مخرجات مُقسِّم التردد متطابقة مع وجود فرق في الطور فقط. [ 17 ] يتم توليد جهد خطأ يتناسب مع فرق الطور، ويُستخدم لضبط تردد مُذبذب VCO للحفاظ على فرق الطور صغيرًا، وبالتالي الحفاظ على دقة عالية.شمال/م{\displaystyle N/M}النسبة بينوouت{\displaystyle f_{out}}ووأنان{\displaystyle f_{in}}.

مُعدِّل عرض النبضة

تُعدّ العدادات الثنائية عنصرًا أساسيًا في مُعدِّلات عرض النبضة الرقمية ، والتي تُستخدم عادةً للتحكم في سرعة المحرك، ودرجة الحرارة، وسطوع مصابيح LED، وغيرها من العمليات الفيزيائية. ويمكن تنفيذها بطرقٍ متنوعة. على سبيل المثال، يستخدم مُعدِّل عرض النبضة الموضح أدناه عدادًا ثنائيًا تصاعديًا واحدًا مع إعادة ضبط متزامنة للتحكم في كلٍّ من عرض وتردد نبضات الخرج.

مُعدِّل عرض النبضة الرقمية

القيمة المخزنة في سجل فترة تعديل عرض النبضة (PWM)Pهـرأناoد{\displaystyle Period}) يحدد تردد الخرج.جouنت{\displaystyle Count}زيادات بتردد الساعةوجلoجك{\displaystyle f_{clock}}حتى يتطابقPهـرأناoد{\displaystyle Period}مما يؤدي إلى إرسال إشارة EndCycle إلى مُقارن الهوية، وبالتالي إعادة ضبط العداد وبدء دورة الإخراج التالية. ونتيجة لذلك، يكون مُعامل العداد هوPهـرأناoد+1{\displaystyle Period+1}وتردد نبضة الخرجوouت=وجلoجك/(Pهـرأناoد+1){\displaystyle f_{out}=f_{clock}/(Period+1)}.

دبليوأنادتح{\displaystyle العرض}يحدد عرض نبضة الخرج بوحدات دورات الساعة. ويؤكد مقارن السعةPرهـvأناهـw{\displaystyle Preview}بينما العدد أقل مندبليوأنادتح{\displaystyle العرض}وبالتالي ينتج نبضة تبدأ في بداية دورة الإخراج وتنتهي عندما يصل العد إلىدبليوأنادتح{\displaystyle العرض}. مُخزن مؤقت للقلابPرهـvأناهـw{\displaystyle Preview}لمنع ظهور خلل في خرج PWM بسبب مخاطر الكهرباء الساكنة .

دورة التشغيل هي النسبة المئوية من وقت دورة تعديل عرض النبضة (PWM) التي تكون فيها النبضة نشطة:دuتyجyجلهـ=100*دبليوأنادتح/(Pهـرأناoد+1){\displaystyle Dutycycle=100*Width/(Period+1)}على سبيل المثال، يوضح الرسم التخطيطي التالي توقيت الإشارة لـPهـرأناoد=11{\displaystyle Period=11}ودبليوأنادتح=3{\displaystyle Width=3}مما ينتج عنه دورة تشغيل بنسبة 25 بالمائة عندوجلoجك/12{\displaystyle f_{clock}/12}هيرتز.

مثال على مخطط التوقيت لمعدِّل عرض النبضة الرقمي بفترة = 11 وعرض = 3

قياس عرض النبضة

يُعد قياس عرض النبضة تطبيقًا شائعًا للعدادات ، ويُستخدم في مجموعة واسعة من المعدات، بما في ذلك الرادار والسونار ، وأنظمة الأتمتة الصناعية ، وأنظمة التصوير الطبي . يوضح الشكل أدناه دائرة نموذجية تستخدم عدادًا ثنائيًا تصاعديًا لقياس عرض النبضات الموجبة غير المتزامنة (بالنسبة لساعة العداد).

مخطط تخطيطي لدائرة قياس النبضات تعتمد على عداد ثنائي تصاعدي

تُزامَن الإشارة المقاسة أولاً مع نطاق ساعة العداد، مما ينتج عنه إشارة دخل متزامنة ( بوابة الساعة ). ويتم ذلك لمنع أخطاء القياس الناتجة عن عدم الاستقرار أو تجاوز الحد الأدنى لأوقات الإعداد أو التثبيت في قلابات العداد وكاشف الحافة.

عند بدء نبضة بوابة الساعة ، يقوم كاشف الحافة الصاعدة بتفعيل وميض بدء لتصفير العد، ثم يتابع العداد عد نبضات الساعة طالما بقيت بوابة الساعة نشطة. عند انتهاء النبضة، يتوقف العداد عن العد، ويشير العدد المتراكم إلى عرض النبضة المقاس بوحدات دورات الساعة. عرض النبضة هوجouنت/وجلoجك{\textstyle Count/f_{clock}}ثوانٍ، حيثوجلoجك{\displaystyle f_{clock}}تردد الساعة بالهرتز.

يقوم كاشف الحافة الهابطة بإصدار وميض End للإشارة إلى نهاية القياس، والذي يمكن استخدامه للإشارة إلى الدوائر الخارجية أو نقل العد إلى وحدة تخزين خارجية، أو كليهما، قبل بدء القياس التالي.

عداد التردد

تستخدم بعض تطبيقات العدادات عدة عدادات. ومن الأمثلة على ذلك عداد التردد الموضح أدناه، والذي يستخدم عدادين لقياس تردد الإشارة الرقمية. يُنتج أحد العدادين، المُهيأ كعداد أحادي النبضة، نبضة ذات عرض مُتحكم به بدقة تُعرف باسم بوابة الزمن . تُستخدم بوابة الزمن لتمكين توقيت عداد الأحداث، الذي يتم توقيته بواسطة الإشارة المراد قياس ترددها.

عداد التردد

عند بدء القياس (بالضغط على زر البدء )، يُعاد ضبط عداد الأحداث إلى الصفر، ثم يبدأ في عدّ الحواف الصاعدة لإشارة التردد المجهول طالما أن بوابة الزمن نشطة. عند انتهاء بوابة الزمن، يتوقف عدّ الحواف، ويشير العدد التراكمي إلى التردد المقاس. يشير العدد مباشرةً إلى التردد المقاس بالهرتز عندما يكون زمن البوابة ثانية واحدة؛ أما بالنسبة لأزمنة البوابة الأخرى، فيجب تعديل العدد للحصول على التردد بالهرتز.

التحويل من تناظري إلى رقمي

تُستخدم العدادات بطرق متنوعة في دوائر محولات الإشارة التناظرية إلى الرقمية (ADC). على سبيل المثال، في محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية التتبعي، يُستخدم عداد ثنائي الاتجاه للتحكم في جهد الخرج (Vدأج{\displaystyle V_{dac}}) لمحول رقمي إلى تناظري .Vدأج{\displaystyle V_{dac}}يتناسب مع العدد، وبالتالي يزداد أو ينقص، على التوالي، عند زيادة العدد أو إنقاصه.

محول تتبع تناظري إلى رقمي

يقوم جهاز مقارنة الجهد بإخراج بت يشير إلى ما إذا كانVدأج{\displaystyle V_{dac}}أكبر من جهد دخل محول الإشارة التناظرية إلى الرقميةVأنان{\displaystyle V_{in}}تتحكم هذه البتة في اتجاه العد بحيث يزداد أو ينقص العد - وجهد محول الإشارة الرقمية إلى التناظرية - على التوالي، عندماVدأج{\displaystyle V_{dac}}أقل من أو أكبر منVأنان{\displaystyle V_{in}}مما تسبب فيVدأج{\displaystyle V_{dac}}للتتبعVأنان{\displaystyle V_{in}}بما أن العد يتتبعVأنان{\displaystyle V_{in}}في الوقت الحقيقي تقريبًا، يتم استخدامه مباشرة كبيانات خرج محول تناظري رقمي.

تتبع الموقع

تُستخدم العدادات الثنائية ثنائية الاتجاه بشكل شائع لتتبع الموضع الفيزيائي للأجسام المتحركة التي تتم مراقبتها بواسطة مشفرات تزايدية ، كما هو موضح في الدائرة الكهربائية الموضحة أدناه. يُشار إلى تغيير الموضع بحافة صاعدة أو هابطة على إشارة الخرج A أو B للمشفر. يرتبط كل تغيير في الموضع بمسافة محددة بدقة.د{\displaystyle d}يشير فرق الطور بين النقطتين A وB إلى اتجاه الحركة (مثلاً، "للأمام" أو "للخلف"). يتم زيادة أو إنقاص العداد عندما يتحرك الجسم في الاتجاه الأمامي أو الخلفي، على التوالي.

مخطط تخطيطي مبسط لواجهة مشفر تزايدي

لبدء عملية التتبع، يتم تحديد موقع الجسم المراد رصده في موضع مرجعي (ص0{\displaystyle p_{0}}ثم يُعاد ضبط العداد إلى الصفر. ومنذ تلك اللحظة، يشير العداد إلى الموضع الحالي من حيث الإزاحة عن الموضع المرجعي، مقاسة بوحدةد{\displaystyle d}وحدات قياس المسافة:صosأناتأناoن=ص0+جouنت*د{\displaystyle position=p_{0}+Count*d}. يكون العدد في الواقع عددًا صحيحًا موقعًا في الحالات التي يمكن فيها للكائن أن يتحرك إلى أي من جانبي الموضع المرجعي.

مولد موجة جيبية متدرجة

يمكن تقريب شكل موجة الجهد الجيبي عن طريق المرور عبر حالات الإخراج لعداد جونسون وجمع جهود الإخراج من خلال شبكة من المقاومات الموزونة لربط كل حالة عداد بنقطة في دالة جيب التمام: [ 10 ]

مولد جهد جيبي يعتمد على عداد جونسون

يكون للموجة الجيبية الناتجة ترددوouت=وأنان/2ن{\displaystyle f_{out}=f_{in}/2n}لن{\displaystyle n}قلابات وتردد ساعة منوأنان{\displaystyle f_{in}}وبالتالي، يمكن تغيير تردد الموجة الجيبية ببساطة عن طريق تغيير تردد الساعة.

يتم تقليل التشوه التوافقي عن طريق زيادةن{\displaystyle n}، مما يوفر المزيد من الخطوات وأحجام خطوات أصغر في الموجة الجيبية؛ عن طريق زيادة دقة المقاومة؛ وعن طريق إضافة مكثف أو مرشح نشط لتصفية حواف خطوات الجهد المنخفض .

شكل موجة جيبية متدرجة باستخدام عداد جونسون 8 بت
يحتوي عداد جونسون ذو 8 بتات على 16 حالة، وبالتالي يكمل دورة واحدة من موجة جيبية متدرجة كل 16 نبضة ساعة.
بتات العداد لكل نبضة ساعة خلال دورة واحدة من الموجة الجيبية

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 مانو، م. موريس؛ سيليتي، مايكل د. (2012). التصميم الرقمي (  الطبعة الخامسة). برنتيس هول. ISBN 0132774208.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 "تصميم المنطق المسجل" (ملف PDF) . شركة أدفانسد مايكرو ديفايسز. 1996. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 مايو 2025 .
  3. 1 2 3 4 كيسلين، هوبرت (2014). تصميم الدوائر المتكاملة الرقمية واسعة النطاق من أعلى إلى أسفل: من البنى إلى دوائر مستوى البوابة وFPGAs . مورغان كوفمان. ISBN 0128007729.
  4. 1 2 3 مايني، أنيل ك. (2007). الإلكترونيات الرقمية: المبادئ والأجهزة والتطبيقات (ملف PDF) . جون وايلي وأولاده المحدودة. ISBN 978-0-470-03214-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 مايو 2025 .
  5. مانو، موريس. المنطق الرقمي وتصميم الحاسوب ( الطبعة الأولى). بيرسون. ISBN  978-0132145107.
  6. 1 2 غورلا، راجو. "العدادات - الدوائر الرقمية" . موقع VLSI الإلكتروني . تم الاطلاع عليه في 9 مايو 2025 .
  7. سينغ، أرون كومار (2006). المبادئ الرقمية: أسس تصميم الدوائر وتطبيقاتها . دار نشر نيو إيج. رقم ISBN 81-224-1759-0.
  8. هورويتز، بول؛ هيل، وينفيلد (1989). فن الإلكترونيات . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-521-37095-7.
  9. غراف، رودولف ف. (1999). قاموس الإلكترونيات الحديث . نيونس. ISBN 0-7506-9866-7.
  10. 1 2 دنبار، ستيفن. "مولد ديفيز الجيبي" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 مارس 2025 .
  11. مانو، م. موريس؛ كيم، تشارلز ر. (2007). أساسيات المنطق وتصميم الحاسوب . برنتيس هول. ISBN 978-0131989269.
  12. 1 2 خوسينوف؛ نيرود (2001). نظرية الأوتوماتا وتطبيقاتها . سبرينغر. ISBN 978-0-8176-4207-5.
  13. ستالينغز، ويليام (2012). تنظيم وبنية الحاسوب ( الطبعة التاسعة). بيرسون. ISBN  978-0132936330.
  14. هاريس، ديفيد؛ هاريس، سارة (2012). التصميم الرقمي وهندسة الحاسوب ( الطبعة الثانية). مورغان كوفمان. ISBN  978-0123838728.
  15. سيدني، م. (2014). الإلكترونيات الرقمية وتصميم المنطق . ماكجرو هيل. ISBN 978-9351640936.
  16. رضوي، بهزاد. الإلكترونيات الدقيقة بترددات الراديو . بيرسون. ISBN 978-0137134731.
  17. مورغان، ديفيد (2003). "حلقة الطور المقفلة CD4046B: وحدة بناء متعددة الاستخدامات لتطبيقات رقمية وتناظرية منخفضة الطاقة" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس . تاريخ الاسترجاع: 18 يناير 2026 .
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بدوائر العداد على ويكيميديا ​​كومنز