Kaj je Johnsonov števec?

Johnsonov števec, znan tudi kot zvit obroč ali pult za sprehajalni obroč , je vrsta sinhronega zaporednega logičnega vezja, ki ustvari edinstveno zaporedje izhodnih stanj. Tu je razčlenitev njegovih ključnih lastnosti in kako deluje:

Ključne značilnosti:

* Register Shift s povratnimi informacijami: V bistvu gre za register premikov z zadnjim izhodnim bitjem, ki se je vrnil na prvi vhod, vendar z inverzijo, uporabljeno za povratne informacije.

* Ciklično zaporedje: Izhodna stanja tvorijo ciklično zaporedje, kar pomeni, da se ponovi po določenem številu ure ciklov.

* Samozakonitve: Za razliko od nekaterih drugih nasprotnih vezij, Johnsonov števec ne potrebuje določenega začetnega stanja; se samo začne in začne ustvarjati svoje edinstveno zaporedje.

* Dolžina štetja: Število edinstvenih stanj v zaporedju je polovica števila flip-flops v pultu. Na primer, 4-bitni Johnsonov števec ustvari 8 edinstvenih stanj (2^4/2).

Kako deluje:

1. Začetno stanje: Števec se začne v poljubnem stanju. Predpostavimo, da so vsi flip-ovci sprva ponastavljeni (vsi ničli).

2. Urni utrip: Na prvem utripu se podatki premaknejo desno, zadnji bit (obrnjen) pa se je vrnil v prvi flip-flop. To obrne prvo vrednost flip-flopa.

3. Prestavljanje in inverzija: Naslednji urni impulzi še naprej spreminjajo podatke, povratna zanka pa neprestano obrne prvi izhod Flip-Flop.

4. Edinstvena stanja: Ta proces premikanja in inverzije ustvarja edinstveno zaporedje stanj. Za 4-bitni Johnsonov števec bi bilo zaporedje:

`` `

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

`` `

Aplikacije:

Johnsonovi števci se uporabljajo v različnih digitalnih aplikacijah, vključno z:

* frekvenčna delitev: Uporabljajo jih lahko za delitev frekvence urnega signala s faktorjem, ki je enak številu flip-flops v pultu.

* Digitalni krmilni sistemi: Za nadzor različnih digitalnih operacij lahko ustvarijo časovne zaporedje.

* Generacija valovnih oblik: Lahko proizvajajo izhode kvadratnih valov s specifičnimi delovnimi cikli in širino impulzov.

* Pretvorba podatkov: Za zagotavljanje časovnih signalov se lahko uporabljajo v analognih in digitalnih pretvornikih.

Prednosti:

* Enostavnost: V primerjavi z drugimi vrstami števcev Johnsonov števci zahtevajo manj logičnih vrat.

* Samozakonitve: Ne potrebujejo določenega začetnega stanja, kar olajša izvajanje.

* Prilagodljiv: Z lahkoto jih je enostavno spremeniti, da ustvarijo različne sekvence.

Slabosti:

* Razpon omejenega štetja: Dolžina štetja je vedno polovica števila flip-flops.

* Interpretacija izhoda: Izhodno zaporedje morda ni enostavno binarno število.

Razumevanje zaporedja in način delovanja povratnih informacij je ključnega pomena za učinkovito uporabo Johnsonovih števcev v različnih digitalnih aplikacijah.