数字逻辑中的纹波计数器

先决条件 – 计数器，n 位约翰逊计数器
计数器基本上用于计算应用于触发器的时钟脉冲数。它还可用于分频器、时间测量、频率测量、距离测量以及生成方波。在这种情况下，触发器是异步计数器并提供不同的时钟信号，产生输出可能会有延迟。
此外，需要一些逻辑门来设计异步计数器。所以它们在设计上是基本的，而且也更便宜。

纹波计数器 –
n 位纹波计数器最多可计数 2 ⁿ个状态。它也称为 MOD n 计数器。它被称为纹波计数器，因为时钟脉冲通过触发器的方式纹波。纹波计数器的一些特点是：

1. 它是一个异步计数器。
2. 不同的触发器与不同的时钟脉冲一起使用。
3. 所有触发器都用于切换模式。
4. 只有一个触发器被施加外部时钟脉冲，另一个触发器时钟是从前一个触发器的输出中获得的。
5. 施加外部时钟脉冲的触发器在计数序列中充当 LSB(最低有效位)。

计数器可以是向上计数的向上计数器，也可以是向下计数的向下计数器，或者可以进行向上计数和向下计数，这取决于输入控件。计数序列通常在限制后重复。向上计数时，对于 n 位计数器，计数序列从 000, 001, 010, … 110, 111, 000, 001, … 等等。向下计数时，计数序列以相反的方式进行：111, 110, … 010 , 001, 000, 111, 110, … 等。

使用 JK 触发器的 3 位纹波计数器 –

在上图所示的电路中，Q0(LSB) 将针对每个时钟脉冲进行切换，因为当 J 和 K 均应用于 1、1 或高输入时，JK 触发器工作在切换模式。当前一个计数器从 1 变为 0 时，以下计数器将切换

真值表——

上述电路中使用的 3 位纹波计数器有八种不同的状态，每一种状态代表一个计数值。类似地，具有 n 个触发器的计数器最多可以有 2 次 n 次幂状态。计数器拥有的状态数称为其模(模)数。因此，3 位计数器是 mod-8 计数器。

mod-n 计数器也可以描述为除以 n 的计数器。这是因为最高有效触发器(距原始时钟脉冲最远的触发器)在最低有效触发器(由时钟脉冲触发的触发器)的时钟输入处每 n 个脉冲产生一个脉冲。因此，上述计数器是 4 分频计数器的一个示例。

时序图——让我们假设时钟是负边沿触发的，所以上面的计数器将作为一个向上计数器，因为时钟是负边沿触发的，输出来自 Q。

计数器经常用于分频时钟频率，它们的用途主要涉及数字时钟和多路复用。计数器的广为人知的例子是并行串行数据转换逻辑。