异步计数器是异步时序电路,其主要特点是内部各触发器的时钟脉冲端CP不全都连接在一起,因此各触发器的翻转时刻有先有后,其输出可能会产生干扰毛刺现象,但其电路结构简单。
异步
二进制计数器在做加法计数时是以从低位到高位逐位进位的方式T作的。因此,其中的各个触发器不是同步翻转的。按照
二进制加法计数规则,第i位如果为1,则再加上1时应变为0,同时向高位发出进位信号,使高位翻转。若使用T'触发器构成计数器电路,则只需将低位触发器的Q(或Q)端接至高位触发器的时钟输入端即可实现进位。当低位由1变为0时,Q端的下降沿正好可以作为高位的时钟信号(若采用下降沿触发的T'触发器),或者Q端的上升沿作为高位的时钟信号(若采用上升沿触发的T'触发器)。
按照二进制减法计数规则,若低位触发器已经为0,则再输入一个减法计数脉冲后应翻转为1,同时向高位发出借位信号,使高位翻转。若使用T’触发器构成计数器电路,则只需将低位触发器的Q(或Q)端接至高位触发器的时钟输入端即可实现进位。当低位由0变为1时,Q端的下降沿正好可以作为高位的时钟信号(若采用下降沿触发的T’触发器),或者Q端的上升沿作为高位的时钟信号(若采用上升沿触发的T’触发器)。
异步十进制加法计数器是在4位异步二进制加法计数器的基础上得到的,具体如图1所示。修改时主要解决的问题是如何使4位二进制计数器在计数过程中跳过1010~1111这6个状态。假定所选用的触发器都是TTL,电路J、K悬空时相当于逻辑1电平。
如果计数器从Q3Q2Q1Q0-0000开始计数,由图1可知,触发器FF0、FF1和FF2的信号输入端J、K始终为1,即为T’触发器,在输入第8个计数脉冲之前,其工作过程和异步二进制加法计数器相同。在此期间虽然Q0输出的脉冲也送给了触发器FF3,但是由于每次Q的下降沿到达时J3=Q2Q1=0,K3=1,所以触发器FF3一直保持0状态不变。
当第8个计数脉冲输入时(此时计数器的状态为Q3Q2Q1Q0-0111),由于J3=K3=1,所以Q0的下降沿到达后Q3由0变为1。同时J1也随着Q3变为0。第9个计数脉冲输入以后,电路状态变为Q3Q2Q1Q0-1001。第10个计数脉冲输入后,触发器FF0翻转成0,同时Q0的下降沿使
触发器FF3置0,于是电路从1001返回到0000,跳过了1010~1111这6个状态,成为十进制计数器。
图2所示为异步二一五一十进制计数器74290的引脚排列图和逻辑功能示意图。它由三个JK型触发器、一个RS型触发器及几个附加门组成。R01和R02为异步清零端:S91和S92为异步置9端。整个电路可看作由两个独立的计数器组成。计数器I是由一个触发器构成的一位二进制计数器,其时钟脉冲端为CP0,状态输出端为Q0;计数器II是由三个触发器构成的五进制异步计数器,它的时钟脉冲端为CP1,状态输出端为Q1Q2Q3。