العداد غير المتزامن هو دائرة رقمية تعد نبضات الساعة من خلال شباشب متصلة. فقط أول فليب فلوب يحصل على الساعة الرئيسية، بينما تتغير المراحل التالية واحدة تلو الأخرى. هذا الفعل التموجي يجعله بسيطا وفعالا للعد وتقسيم التردد بسرعات منخفضة. تقدم هذه المقالة معلومات عن عمله، وأنواعها، وسلوك توقيتها، واستخداماتها، ومقارنتها.
أساسيات العداد غير المتزامن
العداد غير المتزامن هو دائرة عد رقمية تغير مخرجتها مع وصول نبضات الساعة. فقط أول فليب-فلوب يستقبل الساعة الخارجية مباشرة. كل حركة فليب فلوب تالية يتم تفعيلها بواسطة إخراج المرحلة السابقة، لذا تنتقل الإشارة عبر العداد بالتتابع.
هذا الإجراء خطوة بخطوة هو السبب في أنه يسمى أيضا عداد التموج. التصميم بسيط ومناسب للعد الأساسي في الدوائر الرقمية منخفضة السرعة.
كيف يعمل العداد غير المتزامن؟
إدخال الساعة وسلسلة الزناد
يتغير الملف الأول عند استقباله نبضة ساعة الإدخال. بعد ذلك، يصبح خروجه هو الزناد للحركة التالية. تستمر هذه العملية عبر المراحل المتبقية، حيث تتغير كل مرحلة فقط بعد المرحلة التي تسبق أن تتغير.
تكوين الناتج الثنائي
كل فليب-فلوب ينتج بت إخراج واحد. عندما تقرأ المخرجات معا، تشكل عددا ثنائيا. المرحلة الأولى تمثل البتة الأدنى، بينما تمثل المراحل اللاحقة بتات أعلى. مع إضافة المزيد من الصنادلب، يمكن للعداد إنتاج حالات عدية أكثر.
الأنواع الرئيسية للعدادات غير المتزامنة
عداد الصعود غير المتزامن
عداد الصعود غير المتزامن يزيد عدده بمقدار واحد لكل نبضة ساعة. تتبع مخرجاته تسلسلا ثنائيا للأمام، بدءا من أدنى قيمة عد ومتجهة نحو أعلى قيمة. بعد الوصول إلى آخر حالة عد، يعود العداد إلى الحالة البداية ويكرر التسلسل.
عداد الأسفل غير المتزامن
يقلل عداد الأسفل غير المتزامن عدده بمقدار واحد لكل نبضة ساعة. تتبع مخرجاته تسلسلا ثنائيا عكسيا، حيث تنتقل من قيمة عد أعلى إلى قيمة عد أقل. يعتمد هذا الفعل العكسي على كيفية توصيل مخرجات الفلاب-فلوب من مرحلة إلى أخرى.
استخدام المخرج التكميلي
غالبا ما توفر الفليب-فلوب مخرجات طبيعية ومكملة معا. يمكن استخدام المخرج الطبيعي والمخرج التكميلي في مسارات اتصال مختلفة لدعم اتجاهين عددا متعاكسين. عند اختيار أي خرج يدفع المرحلة التالية، يمكن ترتيب العداد ليعد صعودا أو لأسفل.
سلوك التوقيت في عداد غير متزامن
تأثير التموج
تأثير التموج يعني أن بتات الإخراج لا تحدث في نفس الوقت. يبدأ التغيير من أول فليب-فلوب ثم يمر عبر المراحل المتبقية واحدة تلو الأخرى.
تأخير الانتشار
تأخير الانتشار هو زمن الاستجابة القصير لكل حركة فليب-فلوب بعد استلامها إشارة محفز. مع إضافة المزيد من المراحل، تتداخل هذه التأخيرات الصغيرة، لذا يستغرق العداد وقتا أطول للوصول إلى عد نهائي مستقر.
الحالات الوسيطة الزائفة
خلال بعض تغييرات العد، قد تظهر المخرجات حالات مؤقتة غير صحيحة لفترة وجيزة قبل أن تستقر على العد الصحيح. تظهر هذه الحالات أثناء حركة الإشارة عبر السلسلة ويمكن أن تؤثر على الدوائر التي تقرأ الخرج مبكرا جدا.
سير العمل الأساسي للتصميم
→ تحديد ما إذا كان يجب على العداد العد لأعلى أو العد التنازلي أو قسمة التردد.
→ اختر العدد المطلوب من البتات.
→ ربط الشباشب في نظام كاسكيد.
→ تأكيد نوع الزناد ومسار الإخراج.
→ تقدير تأخير التموج الكلي.
→ تحقق مما إذا كان المنطق المتصل قادرا على تحمل الحالات المؤقتة.
→ إضافة وميض أو تمكين التحكم إذا لزم الأمر.
→ اختبر تسلسل العد الكامل.
التطبيقات الشائعة للعدادات غير المتزامنة
عد النبضات
العد النبضي يعني أن العداد غير المتزامن يعد النبضات الواردة واحدة تلو الأخرى. كل نبضة ساعة تغير العد بخطوة واحدة.
عد الأحداث
يسجل عد الأحداث عدد مرات حدوث إشارة أو فعل. يزداد أو ينخفض العداد مع استقبال كل إشارة حدث.
تقسيم التردد
تقسيم التردد يقلل من تردد الإدخال إلى تردد خرج أقل. كل مرحلة من مراحل الفليب فلوب تقسم الإشارة أكثر.
قسم الساعة 6.4
تقسيم الساعة ينتج إشارات ساعة أبطأ من إدخال ساعة أسرع. وهذا مفيد عندما تحتاج الدائرة إلى إشارة توقيت أبطأ.
دوائر المؤقت
تستخدم دوائر المؤقت عدادات غير متزامنة لعد نبضات الساعة عبر الزمن. يمكن لقيمة العد دعم عمليات توقيت بسيطة.
شاشات عد LED 6.6
تعرض شاشات عد LED قيم العد باستخدام المخرجات الرقمية. يمكن توصيل بتات الإخراج بدوائر العرض لعرض حالات العد المتغيرة.
المقارنة: العدادات غير المتزامنة مقابل العدادات المتزامنة
| ميزة | العداد غير المتزامن | العداد المتزامن |
|---|---|---|
| طريقة التوقيت | تموج عبر المراحل | ساعة مشتركة لجميع المراحل |
| توقيت الإخراج | ليس في نفس الوقت | تقريبا في نفس الوقت |
| السرعة | أقل | أعلى |
| التعقيد | أبسط | أكثر تعقيدا |
| تأثير التأخير | أكثر وضوحا | تحكم أفضل |
| أفضل استخدام | العد بالسرعة المنخفضة | أنظمة رقمية أسرع |
الخاتمة
العدادات غير المتزامنة هي دوائر عد بسيطة تعمل عن طريق تمرير تغييرات الساعة من فليب فلوب إلى آخر. وهي مفيدة لعد النبضات، عد الأحداث، تقسيم الترددات، تقسيم الساعة، المؤقتات، شاشات LED، ومنطق التحكم في السرعة المنخفضة. حدودها الرئيسية هي التأخير التموجي، الحالات الزائفة المؤقتة، وسرعة أقل. بالنسبة للدوائر التي تحتاج إلى تغيير المخارج معا، عادة ما تكون العدادات المتزامنة أكثر ملاءمة.
الأسئلة الشائعة [الأسئلة الشائعة]
كم عدد الحالات التي يمكن أن يكون فيها عداد غير متزامن؟
يمكن أن يكون للعداد غير المتزامن حالات 2ⁿ، حيث n هو عدد الفليب فلوبس.
ما هو بت العداد؟
بت العداد هو مخرج واحد من فليب-فلوب واحد.
ما هي حالة العد؟
حالة العد هي القيمة الثنائية الكاملة التي تتكون من جميع مخرجات الفلاب-فلوب.
هل يمكن أن يبدأ العداد غير المتزامن فوق الصفر؟
نعم. يمكن للمدخلات المحددة/الواضحة أن تضبط العداد على قيمة ابتدائية محددة.
ماذا يحدث بعد أعلى عد؟
يتدحرج العداد ويعود إلى العد الابتدائي.
لماذا يكون أول فليب-فلوب هو أدنى بت؟
يتغير مع كل نبضة ساعة، لذا يمثل أصغر قيمة ثنائية.
