Синхронды және асинхронды санағыштар.

Тақырып: Синхронды және асинхронды санағыштар

 

---

 

 Кіріспе

 

Санағыштар – сандық электрониканың негізгі құрылғыларының бірі және кіріс сигналдарының санын есептеу үшін қолданылады. Олар деректерді өңдеуде, уақытты бақылауда және әртүрлі жүйелерде импульстерді санау үшін кеңінен қолданылады. Санағыштар екі негізгі түрге бөлінеді: синхронды және асинхронды санағыштар. Бұл санағыштардың әрқайсысының жұмыс принциптері мен қолдану аймақтары әртүрлі, және оларды жүйенің қажеттіліктеріне қарай таңдайды.

 

 1. Асинхронды санағыштар

 

Асинхронды санағыштар (кейде "толқын тәрізді" санағыштар деп те аталады) әрбір триггердің шығысын келесі триггердің сағат кірісіне жалғау арқылы құрылады. Бұл санағыштарда әрбір триггер алдыңғы триггердің шығыс сигналымен синхрондалады, яғни олардың сағат сигналдары бірдей емес. Осы себепті, импульс кірістен соңғы триггерге жеткенге дейін аздап кідіріс болады, себебі импульс әрбір триггерден өтуі қажет.

 

 1.1 Асинхронды санағыштардың схемотехникасы

 

Асинхронды санағыштарда триггерлер каскадты түрде жалғанады. Әрбір триггер келесі триггерге сағат сигналын жіберу үшін алдыңғы триггердің шығысымен синхрондалады. Асинхронды санағыштар көбінесе T триггерлерді пайдаланып жасалады, себебі олар әрбір импульсті есептеуге өте ыңғайлы.

 

Мысалы, төрт разрядты асинхронды санағышты T триггерлер арқылы құруға болады:

- Бірінші триггердің сағат кірісі негізгі кіріс сигналымен байланысады.

- Екінші триггердің сағат кірісі бірінші триггердің шығысына қосылады және осылайша жалғасады.

 

 1.2 Асинхронды санағыштардың жұмыс істеу принципі

 

Асинхронды санағыштардың жұмыс принципі қарапайым: әрбір кіріс импульсі келгенде, алғашқы триггердің шығысы өзгереді, ал бұл сигнал келесі триггердің сағат кірісіне беріледі. Осылайша, әрбір триггер өз алдындағы триггердің күйіне тәуелді болады. Нәтижесінде, санағыш әрбір кіріс импульсін есептейді, бірақ кідіріс пайда болады, себебі сигнал триггерлер арасында тізбектеліп өтеді.

 

Асинхронды санағыштың ерекшелігі – оның қарапайымдылығы, бірақ кідірістердің жинақталуы. Әрбір триггердегі кідіріс санағыштың жылдамдығына әсер етеді, сондықтан асинхронды санағыштарды жоғары жылдамдықты жүйелерде пайдалану қиын.

 

 1.3 Асинхронды санағыштардың артықшылықтары мен кемшіліктері

 

Артықшылықтары:

- Қарапайым схемотехника.

- Кішігірім қуат тұтыну.

 

Кемшіліктері:

- Кідірістің жинақталуы (propagation delay), әсіресе үлкен санағыштарда.

- Жоғары жылдамдықта қолдану қиын.

 

 2. Синхронды санағыштар

 

Синхронды санағыштарда барлық триггерлер бір уақытта бірдей сағат сигналымен синхрондалады. Бұл схемада әрбір триггердің сағат кірісі бірдей сағат сигналымен басқарылады, сондықтан әрбір триггер импульс келгенде бір уақытта жұмыс істейді. Бұл кідірісті азайтып, санағыштың жылдамдығын арттырады.

 

 2.1 Синхронды санағыштардың схемотехникасы

 

Синхронды санағыштардың схемасы күрделірек, себебі әрбір триггер сағат сигналымен тікелей басқарылады. Синхронды санағыштар әдетте қосымша логикалық элементтерді пайдалана отырып, триггерлердің жұмысын үйлестіреді. Логикалық элементтер триггерлердің белгілі бір комбинацияда қосылуын қамтамасыз етеді.

 

Мысалы, төрт разрядты синхронды санағышты қарастырайық:

- Барлық триггерлердің сағат кірісі бір сағат сигналына қосылады.

- Бірінші триггер әрбір сағат импульсінде күйін өзгертеді, ал келесі триггерлер логикалық элементтер арқылы қосылып, тек белгілі бір комбинацияларда өзгертіледі.

 

 2.2 Синхронды санағыштардың жұмыс істеу принципі

 

Синхронды санағыштың жұмыс істеу принципі барлық триггерлердің бір сағат сигналымен бір уақытта жұмыс істейтінінде. Әрбір кіріс импульсі келген сайын барлық триггерлер бір мезгілде өзгерістер жасайды, бұл кідірісті жояды және сигналдың барлық триггерлерде бір уақытта өңделуін қамтамасыз етеді.

 

Синхронды санағыштар жоғары жылдамдықты жүйелерде кеңінен қолданылады, себебі олардың жұмысында кідіріс болмайды. Бұл санағыштар үлкен жылдамдықпен жұмыс істейтін цифрлық жүйелер үшін өте тиімді.

 

 2.3 Синхронды санағыштардың артықшылықтары мен кемшіліктері

 

Артықшылықтары:

- Жоғары жылдамдық, себебі барлық триггерлер бір уақытта жұмыс істейді.

- Кідіріс жоқ немесе минималды.

 

Кемшіліктері:

- Схемотехникасы күрделі.

- Қуат тұтынуы асинхронды санағыштарға қарағанда жоғары болуы мүмкін.

 

 Синхронды және асинхронды санағыштарды салыстыру

 

| Сипаттамасы           | Асинхронды санағыш                     | Синхронды санағыш                      |

|------------------------|---------------------------------------|----------------------------------------|

| Сағат сигналы      | Триггерлердің өзара қосылуы           | Барлық триггерлер бір сағат сигналымен басқарылады |

| Кідіріс            | Кідіріс жинақталады                   | Кідіріс жоқ немесе аз                  |

| Жылдамдық          | Төмен жылдамдық                       | Жоғары жылдамдық                       |

| Схемотехникасы     | Қарапайым                             | Күрделі                               |

| Қуат тұтыну        | Төмен                                 | Жоғары                                 |

| Қолданылуы         | Төмен жылдамдықты жүйелерде           | Жоғары жылдамдықты жүйелерде           |

 

 Санағыштардың қолдану саласы

 

Санағыштар сандық электрониканың әртүрлі салаларында қолданылады, олардың негізгі қолдану аймақтары мыналар:

 

1. Жад құрылғыларында: Санағыштар жад ұяшықтарына реттік түрде кіруді басқару үшін қолданылады.

2. Сандық сағаттар: Уақытты есептеу және көрсету үшін санағыштар қолданылады, әсіресе синхронды санағыштар.

3. Деректерді өңдеу жүйелерінде: Импульс есептеу, сигналды синхрондау және уақытты есептеу үшін.

4. Сандық автоматтар: Әрбір кезеңде қажетті операцияларды орындау үшін қажет уақытты есептеу мақсатында.

5. Жүйені синхрондау: Әртүрлі сандық құрылғылар арасында деректерді бір уақытта жіберу және қабылдау үшін.

 

 Қорытынды

 

Синхронды және асинхронды санағыштар – сандық электрониканың маңызды құрылғылары, олар импульстерді санау, уақытты бақылау және әртүрлі операцияларды басқару үшін кеңінен қолданылады. Асинхронды санағыштар қарапайым құрылымымен ерекшеленсе, синхронды санағыштар жоғары жылдамдықты жүйелер үшін тиімді. Санағыштарды таңдау жүйенің қажеттілігіне және жұмыс жылдамдығына байланысты жүзеге асырылады, себебі әр типтің өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар.