Johnson Ring Sayacı

Sıralı Mantık Devreleri
Sıralı Mantık DevreleriShift RegisterT-tipi Flip Flop
JK Flip FlopJohnson Ring SayıcıD-tipi Flip Flop
MultivibratörlerFlip-Flop Dönüşümleri

Bugünkü yazımızda Johnson Ring Sayacı konusunu işleyeceğiz. İşte bu konuda başlı başına çok önemli bir yere sahiptir. O zaman gelin başlayalım.

Eğer bir SISO Shift Register için seri veri sinyali uygularsak, Son Flip-Flop‘un çıkışında da aynı veri dizisi olacağını, geçmiş yazılarımızda gördük.

Bu seri veri hareketi, önceden belirlenmiş sayıda saat döngüsü boyunca bir direnç üzerinden gerçekleşmektedir. Böylece SISO registerinin, orijinal giriş veri sinyaline bir tür zaman gecikmesi devresi olarak hareket etmesine izin vermektedir..

Ama eğer bu shift register çıkışını girişine geri bağlarsak, bu sayede son flip-flop’tan çıkmakta olan çıkış verisi QD, ilk flip-flop olan QA’nın giriş verisi olacaktır. Daha sonra, dizisinin her durumu için sürekli bir döngü etrafında aynı veri bitini “devridaim eden” bir kapalı döngü devresine sahip olacağız ve bu bir halka sayacının ana işlemidir.

Daha sonra çıkışı girişe geri döndürerek (geri bildirim) standart bir shift register devresini bir halka sayacına dönüştürebiliriz. Aşağıdaki devreden de daha rahat anlaşılabilir:

4-Bit Halka (Ring) Sayacı

johnson ring sayacı
4-Bit Halka (Ring) Sayacı

Yukarıdaki senkron halka sayacı örneği, registerdeki tam olarak bir veri bitinin “1” mantığına ayarlanacağı ve diğer tüm bitlerin “0”a sıfırlanacağı şekilde önceden ayarlanmıştır. Çıkışlarını mantık” 0 “seviyesine” sıfırlamak “için önce tüm Flip-Floplara bir sinyal uygulanmaktadır. Daha sonra saat darbeleri uygulanmadan önce ilk Flip-Flop’un (FFA) girişine bir ” önceden ayarlanmış ” darbe uygulanmaktadır. Bu daha sonra halka (Ring) sayacının devresine mantık “1” değeri yerleştirir.

Böylece her bir ardışık saat darbesinde, sayaç her dördüncü saat döngüsünde “halka” etrafında tekrar tekrar dört flip-flop arasında aynı veri bitini dolaştırmaktadır. Ancak verileri sayacın etrafında doğru bir şekilde döndürmek için önce sayacı uygun bir veri desenine sahip olmalıdır. Çünkü her saat döngüsünde çıkan tüm mantık “0” veya tüm mantık “1”, halka sayacını geçersiz kılacaktır.

Bir Halka Sayacının Dönme Hareketi

johnson ring sayacı
Bir Halka Sayacının Dönme Hareketi
johnson ring sayacı

Yukarıda gösterilen halka sayacı örneği dört farklı duruma sahiptir. Bu sebepten ötürü her bir flip-flop çıkışının ana saat frekansının dörtte birine veya dörtte birine (1/4) eşit bir frekans değerine sahip olduğu bir “modulo-4” veya “mod-4” sayacı olarak da bilinmektedir.

Bir sayacın “MODULO” veya “modülü”, sayacın kendisini tekrarlamadan önce saydığı veya sıraladığı durumların sayısıdır. Herhangi bir modulo numarasını çıkarmak için bir halka (ring) sayacı yapılabilir. Bir” mod-n ” halka sayacı, “n” farklı çıkış durumları sağlayan tek bir veri bitini dolaştırmak için birbirine bağlı “n” sayıda Flip-Flop gerektirmektedir.

Örneğin, mod-8 halka sayacı sekiz flip-flop gerektirir ve mod-16 halka sayacı on altı flip-flop gerektirir.

Johnson Ring Sayacı

Johnson halka sayacı veya” bükülmüş halka sayaçları”, yukarıdaki standart halka sayacı ile tam olarak aynı geri bildirime sahip başka bir shift registerdir, Ancak bu sefer son flip flop’un ters çevrilmiş Q’nun çıkışı, aşağıda gösterildiği gibi ilk flip flop’un D girişine geri bağlanmaktadır.

Bu tip halka sayacının ana avantajı, standart halka sayacına kıyasla sadece yarım flip flop sayısına ihtiyaç duymasıdır. Daha sonra modül numarası yarıya indirilir. Bu nedenle, bir” n-aşaması “Johnson sayacı, 2n farklı durum dizisi veren tek bir veri biti dolaşır ve bu nedenle bir”mod-2n sayacı ” olarak düşünülebilir.

4-bit Johnson Ring Sayacı

johnson ring sayacı
4-bit Johnson Ring Sayacı

D girişine geri beslenmeden önce Q’nun bu inversiyonu, sayacın farklı bir şekilde sayılmasına neden olmaktadır. 4 bitlik bir sayaç gibi sabit bir desen kümesinden saymak yerine, “0001”(1), “0010”(2), “0100”(4), “1000”(8) gibi böylece tekrar etmektedir. Johnson sayacı, ilk mantık “1”, Önceki mantık “0”yerine sağdan geçerken yukarı ve aşağı sayar. 4 bitlik bir Johnson halka sayacı, dört mantık “0” ve daha sonra dört mantık “1” bloklarını geçirir ve böylece 8 bitlik bir desen üretir. Ters çevrilmiş Q çıkışı d girişine bağlandığında, bu 8 bitlik desen sürekli olarak tekrarlanır.

4-Bit Johnson Ring Sayacı Doğruluk Tablosu

johnson ring sayacı
Doğruluk Tablosu

Verileri sürekli bir döngü etrafında saymanın veya döndürmenin yanı sıra halka sayaçları, bir veri kümesindeki çeşitli kalıpları veya sayı değerlerini tespit etmek için kullanılmaktadır. AND veya OR kapıları gibi basit mantık kapılarını parmak arası terlik çıkışlarına bağlayarak, devre belirli bir sayı veya değeri tespit etmek için yapılabilir.

Standart 2, 3 veya 4 kademeli Johnson Ring sayaçları, geri besleme bağlantılarını değiştirerek saat sinyalinin frekansını bölmek için de kullanılabilmektedir.

Örneğin 3 aşamalı bir Johnson halka sayacı A, B ve NOT-B’deki veri çıkışlarına bağlanarak 3 fazlı, 120 derece faz kaymalı Kare Dalga jeneratörü olarak kullanılabilir. Yaygın olarak bulunan CD4017 gibi standart 5 aşamalı Johnson sayacı genellikle senkron bir on yıl sayacı/bölücü devresi olarak kullanılır.

“Dörtlü” (sinüs/kosinüs) osilatör veya Jeneratör olarak da adlandırılan daha küçük 2 aşamalı devre gibi diğer kombinasyonlar, aşağıda gösterildiği gibi 4 fazlı bir zamanlama sinyali üretmek için her biri 90 derece “faz dışı” olan dört ayrı çıkış üretmek için kullanılabilir.

2-Bit Dörtlü Jeneratör

johnson ring sayacı
2-bit dörtlü Jeneratör
johnson ring sayacı

A’dan D’ye dört çıkış birbirine göre 90 derece faz kaydırıldığından, konum kontrolü için 2 fazlı tam adımlı bir step motoru sürülebilmektedir. Bunun yanı sıra motoru aşağıda gösterildiği gibi belirli bir konuma döndürme yeteneği için ek devre ile kullanılabilirler.

Step Motor Kontrolü

johnson ring sayacı
2 fazlı (tek kutuplu) tam adımlı step motor