مقسم فرکانسی به عنوان شمارنده باینری

مقسم فرکانسی به عنوان شمارنده باینری:
یک شمارنده، چیزی بیش از یک رجیستر (Register) یا مولد الگو (Pattern Generator) نیست که الگوی خروجی مخصوص یا رشته ای از مقادیر باینری را با استفاده از یک سیگنال پالس ورودی (که کلاک نامیده می شود.)، تولید می کند.

بنابراین، سیگنال کلاک در این کاربرد برای اننتقال داده مورد استفاده قرار می گیرد. معمولا شمارنده ها مدارات منطقی هستند که یا به صورت افزایشی (Increment) و یا کاهشی (Decrement) یکی یکی شمارش را انجام می دهند.

اما زمانی که به عنوان شمارنده های تقسیم کننده بر n آسنکرون مورد استفاده قرار می گیرند، قادرند که پالس کلاک ورودی را بر عدد n تقسیم کنند.

شمارنده ها از طریق اتصال فلیپ فلاپ ها به یکدیگر ایجاد می شوند. هر تعداد از فلیپ فلاپ ها می توانند به صورت آبشاری به یکدیگر متصل شوند و یک شمارنده تقسیم کننده بر n باینری را تشکیل دهند که در آن n تعداد طبقات فلیپ فلاپی مورد استفاده را نشان می دهد که Modulus نامیده می شود.

Modulus یا MOD مربوط به یک شمارنده برابر با تعداد حالت های خروجی شمارنده است که قبل از صفر شدن مقدار شمارنده (پایان یک چرخه کامل) طی می شوند.

بنابراین یک شمارنده مانند شمارنده بالا با سه فلیپ فلاپ، از صفر تا مقدار2n−1=7 می شمارد و سپس دوباره به صفر باز می گردد.

این شمارنده هشت حالت مختلف برای خروجی دارد که نشان دهنده اعداد دسیمال 0 تا 7 هستند، بنابراین به آن شمارنده MOD-8 گفته می شود. شمارنده ای که دارای 4 عدد فلیپ فلاپ باشد، از صفر تا 15 را می شمارد و به آن شمارنده MOD-16 می گویند. مثال های این شمارنده ها به صورت زیر هستند:

• شمارنده باینری سه بیتی =23= MOD-8.
• شمارنده باینری چهار بیتی =24= MOD-16.
• شمارنده باینری هشت بیتی =28= MOD-256.

تعداد MOD ها را می توان با افزودن فلیپ فلاپ های بیشتر به شمارنده به صورت آبشاری افزایش داد. به سادگی می توان گفت که رابطه MOD = 2 n در این مدار برقرار است.

شکل زیر نمایی از شمارنده چهار بیتی MOD-16 و شکل موج های کلاک ورودی و خروجی ها را نشان می دهد.

شمارنده های آسنکرون چند بیتی (Multi-bit Asynchronous Counter) که به این شیوه به یکدیگر متصل شده اند نیز شمارنده های موجی یا مقسم های موجی نامیده می شوند؛ زیرا تغییر در وضعیت هر طبقه به صورت موجی و از خروجی کم ارزش تر (LSB) به خروجی با ارزش تر (MSB) منتقل می شود.

شمارنده های موجی به فرم آی سی های استاندارد نیز موجود هستند که از آن جمله می توان به شمارنده چهار بیتی دوتایی 74LS393 شاره کرد.

همچنین آی سی 74HC4060 یک شمارنده 14 بیتی موجی و دارای نوسان ساز کلاک داخلی است و تقسیم فرکانسی بسیار مناسبی را از فرکانس های پایه ایجاد می کند.