Qué es Johnson Counter: diagrama de circuito, tabla de verdad y sus aplicaciones

En electrónica digital, los contadores Johnson se utilizan para almacenar, procesar o contar el número de eventos que han ocurrido en el circuito. Es uno de los circuitos lógicos secuenciales digitales que cuenta múltiples pulsos. Estos están diseñados con un grupo de chanclas con una señal de reloj adicional. En toda lógica digital e informática, estos se utilizan para contar el evento o pulso específico que ocurre en el circuito y también siguen una secuencia determinada o cualquier secuencia aleatoria basada en el diseño. Hay diferentes tipos, como contadores síncronos, contadores asíncronos/ondulados, contadores ascendentes/descendentes, contadores de anillo, contadores Johnson, contadores de décadas, contadores de módulos, contadores en cascada.

¿Qué es el contador Johnson?

Definición: También se conoce como contador de timbre modificado. Está diseñado con un grupo de flip-flops, donde la salida invertida del último flip-flop está conectada a la entrada del primer flip-flop. Generalmente, se implementa utilizando flip-flops D o flip-flops JK. También se conoce como medidor de retroalimentación inversa o medidor de anillo torcido. Esto sigue la secuencia de patrones de bits. En comparación con el contador de anillos, solo usa la mitad de chanclas. Así, la MOD será 2n, si hay n flip-flops.

Plan

los diagrama de circuito del medidor johnson es la disposición en cascada de 'n' flip-flops. En tal diseño, la salida del flip-flop anterior se retroalimenta como la entrada del siguiente flip-flop. Por ejemplo, la salida invertida del último flip-flop 'Q̅n' se retroalimenta al primer flip-flop en el patrón de bits de secuencia. El contador registra los ciclos en lazo cerrado, es decir que circula en el circuito.

Considere el contador Johnson de 4 bits, contiene 4 flip flops D, llamado contador Johnson de 4 bits. Posee pines predefinidos y claros para inicializar o iniciar y resetear el contado.

El pin de reinicio actúa como un interruptor de encendido/apagado. Entonces, los conmutadores se pueden activar haciendo clic en el interruptor de reinicio.

El pin CLK se usa para observar cambios en la salida de flip-flops.

Los contadores Johnson estándar de 2, 3 y 4 etapas se utilizan para dividir la frecuencia de las señales de reloj mediante conexiones de retroalimentación variable. Por ejemplo, un medidor Johnson de 3 etapas se puede usar como un generador de onda cuadrada de cambio de fase de 120 grados de 3 fases. El contador Johnson de 5 etapas se utiliza como contador de décadas síncrono (CD4017) o circuito divisor. 2 etapas actúan como un oscilador o generador de cuadratura que produce señales de salida individuales de 90 grados cada una con respecto a la señal de entrada.

Mesa de la verdad

Considere la tabla de verdad del contador Johnson de 3 bits. La salida del flip flop anterior se conecta como la entrada del siguiente flip flop. La señal de reloj (CLK) se utiliza para conocer los cambios en la salida. Contiene 3 flip-flops, Q0, Q1, Q2 son las salidas de los flip-flops. El contador cuenta el estado de los ciclos en un bucle cerrado continuo.

La entrada D está justo antes del flanco ascendente del reloj (CLK), indicado como Q0.

Cuando ocurre el flanco ascendente CLK, la salida Q1 toma el valor de Q0.

Cuando no hay pulso de reloj (0), la salida del contador es 000.

Cuando CLK=1, la salida del contador es 100.

Cuando CLK=2, la salida del contador es 110.

Cuando CLK=3, la salida del contador es 111.

Cuando CLK=4, la salida del contador es 011.

Cuando CLK=5, la salida del contador es 001.

El MOD del contador Johnson de 3 bits es 6. Por lo tanto, hay 6 números únicos de estados. El proceso completo está en el modelo de secuencia binaria.

Código Verilog de Johnson Meter

Si el número de bits o flip-flops es 'n', entonces el contador Johnson cuenta 2n eventos, estados o ciclos.

El código verilog HDL del contador de 3 bits de Johnson se muestra a continuación,

///////Código Verilog Johnson

módulo johnson_counter(out,reset,clk);

clk entrada, reinicio;

producción [3:0] afuera;

Registrarse [3:0] q;

siempre @(posege clk)

comenzar

si (restablecer)

q=4'd0;

otro

comenzar
q[3]<= q[2];

q[2]<= q[1];

q[1]<= q[0];

q[0]<=(~ q[3]);
final

final

asignar salida=q;

módulo final

//////Final////

Contador Johnson de 4 bits

El contador Johnson de 4 bits contiene 4 flip-flops D y cuenta 8 ciclos. La salida invertida del último flip-flop se retroalimenta a la entrada del primer flip-flop.

• De la figura, ABCD corresponde a las salidas de flip-flop en el modelo de 4 bits.
• El valor de entrada de 'D' es la salida invertida del último flip-flop.
• El 'CLK' se utiliza para contar los estados o ciclos del contador, que es de bucle cerrado.
• El pin de reinicio se utiliza como un interruptor de encendido/apagado.
• Como los datos girarán en torno a un bucle cerrado continuo, también se puede utilizar un contador para detectar varios patrones o valores en los datos.
• Por ejemplo, cuando hay un pulso de reloj, el patrón de salida de los flip-flops sería 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001
• Cuando no hay pulso de reloj, la salida será 0000.

Diferencia entre el contador de anillos y el contador de Johnson

La diferencia entre el contador de anillo y el contador de Johnson es que la salida del inversor del último flip flop se vuelve a conectar como la entrada del primer flip flop.

En el contador de anillo, el número de pulsos de reloj de entrada dados a los biestables es igual al número de etapas. Esto significa que la MOD del contador de anillo de n bits es 'n'.

En el contador de Johnson, el número de pulsos de reloj de entrada se divide por un factor dos veces igual al número de etapas. Esto significa que el MOD del contador Johnson de n bits es '2n'.

Ventajas/desventajas del medidor Johnson

Los pros y los contras son los siguientes.

Ventajas

Las ventajas son

• El contador Johnson cuenta el número de etapas dos veces igual al número de pulsos de reloj dados a los flip-flops.
• Cuenta eventos continuos de bucle cerrado en el circuito.
• Se puede diseñar usando chanclas D y JK
• Se puede utilizar como un circuito de autodescodificación.

Desventajas

Las desventajas son

• No se puede usar para contar secuencias binarias.
• No utiliza todos los pasos iguales al número de pasos en el contador.
• Solo necesita la mitad del número de flip-flops en la mitad del número de señales de tiempo
• Se utiliza en cualquier secuencia de tiempo.

Aplicaciones

los aplicaciones del medidor johnson somos

• Los contadores de Johnson se utilizan como divisores de frecuencia y reconocedores de patrones.
• Se utiliza como una década sincrónica. contador y circuito divisor
• Se puede utilizar para crear máquinas complejas de estados finitos en el diseño de lógica de hardware.
• El contador Johnson de 3 bits se utiliza como un generador de onda cuadrada de 3 fases para producir un cambio de fase de 120 grados.
• La frecuencia de la señal del reloj se divide variando su retroalimentación.

preguntas frecuentes

1). ¿Cuál es la diferencia entre el contador de anillo y el contador de Johnson?

El MOD de contador de anillo de n bits es 'n' mientras que el MOD de contador de Johnson de n bits es '2n'.

2). ¿Qué es el flip-flop D?

El D-FLIP FLOP también se denomina flip-flop sincronizado o flip-flop de retardo, que sigue la entrada y hace que las transiciones sean iguales a la entrada D.

3). ¿Qué es un contador asíncrono?

Entra en un flip-flop y controla las salidas independientemente de los pulsos de reloj de entrada aplicados.

4). ¿Para qué sirve una tabla de verdad?

La tabla de verdad contiene varias filas y columnas con variables lógicas y combinaciones para conocer el funcionamiento lógico del circuito. Proporciona todos los valores posibles en la función lógica del circuito.

5). ¿Cuál es la forma completa del flip-flop D?

La forma completa del d-flip flop es Data-flip flop, que almacena el valor que está en la línea de datos.

Esta es la operación, el circuito y la tabla de verdad del contador de Johnson. El propósito del contador de Johnson es contar o almacenar el número de eventos cuando la salida invertida se da como entrada al primer flip-flop y también se conoce como modificación. Aquí hay una pregunta para usted: "¿Qué es el contador Johnson de 8 bits?".