南邮数电第5章-(4)异步计数器的分析和设计

1异步计数器的分析和设计2一、异步计数器的分析特点：各触发器的CP脉冲不是同一个，以至状态翻转不在同一时刻发生。优点：同样性能的计数器，异步计数器结构比同步计数器简单。缺点：分析与设计比同步计数器复杂些。3123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2002SheetofFile:C:\WINDOWS\StartMenu\Programs\Protel99\library\lib1.ddbDrawnBy:C1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCP例1：分析下图所示的异步计数器：4123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2002SheetofFile:C:\WINDOWS\StartMenu\Programs\Protel99\library\lib1.ddbDrawnBy:C1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCP解：1）Ji=Ki=12）Q1n+1=[Q1n]·CPQ2n+1=[Q2n]·Q1nQ3n+1=[Q3n]·Q2nZ=Q3Q2Q15序号Q3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Z00000010100101002010011030111000410010105101110061101110711100013）列状态转移表：6电路的工作波形图CPQ1Q2Q3Z123456780101010100110011000011110002分频4分频8分频逢八进一7M=2n的异步二进制加法计数器的一般规律：（1）由n个T’FF构成。（2）计数脉冲接第一级触发器的时钟CP0。（3）后一级输出Qi+1是前一级输出Qi的二分频，且在Qi的下降沿触发，因此对于JKFF：QiCPi+1对于DFF：QiCPi+1进位信号Z=Q1Q2…Qn8用DFF构成的3位二进制异步加法计数器电路，如图6.5.5所示。图6.5.5用DFF构成的3位二进制异步加法计数器123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:2-Apr-2002SheetofFile:E:\DesignExplorer99SE\Library\YangHengXin\MyDesign.ddbDrawnBy:1DC11DC11DC1QQQ123CP912345678CPQ0010101010Q1011001100Q2011110000异步二进制减法计数器的波形图10M=2n的异步二进制减法计数器的一般规律：（1）由n个T’FF构成。（2）计数脉冲接第一级触发器的时钟CP1。（3）后一级输出Qi+1是前一级输出Qi的二分频，且在Qi的上升沿触发，因此对于JKFF：QiCPi+1对于DFF：QiCPi+1进位信号Z=Q1Q2…Qn11123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2002SheetofFile:C:\WINDOWS\StartMenu\Programs\Protel99\library\lib1.ddbDrawnBy:RC11K&1JC1R1J1KC1R1J1KCPRD例2：分析下图异步计数器的功能12123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2002SheetofFile:C:\WINDOWS\StartMenu\Programs\Protel99\library\lib1.ddbDrawnBy:RC11K&1JC1R1J1KC1R1J1KCPRD解：1）激励方程：J1=Q3nK1=1J2=K2=1J3=Q1n·Q2nK3=Q1n2）次态方程Q1n+1=[Q3nQ1n]·CPQ2n+1=[Q2n]·Q1n=[Q2n]·Q1nQ3n+1=[Q2nQ3nQ1n+Q1nQ3n]·CP13序号Q3Q2Q101234000011010101100偏离状态0010001100101111100103）列状态转移表：4）该计数器为M=5具有自启动性的异步计数器14异步计数器的设计在异步二进制计数器的基础上，用脉冲反馈法实现任意进制计数器。15例：用脉冲反馈法设计异步8421BCD码计数器。解：1）首先用4个T’FF实现M=16的异步计数器2）用异步复0法实现M=10的计数器，用基本SRFF实现可靠复位。16123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2002SheetofFile:C:\WINDOWS\StartMenu\Programs\Protel99\library\lib1.ddbDrawnBy:C1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCPC1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCPC1R1J1KC1R1J1KC1R1J1KQ1Q2Q3RDCPC1R1J1KQ4&&&SRQQDD1电路图为：17123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:26-Apr-2002SheetofFile:C:\WINDOWS\StartMenu\Programs\Protel99\library\lib1.ddbDrawnBy:C1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCPC1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCPQ0Q1Q3Q2CRR1234T213AQ0Q1Q3Q2CRR1234T213A&CPCP用T213构成M=12的异步计数器