Synchronous Counter (Parallel Counter)

วงจรนับแบบไม่เข้าจังหวะ (Asynchronous Counter) ที่ได้ศึกษามาแล้วนั้นใช้ได้ดีกับความถี่ต่ำๆ เนื่องจากปัญหาความล่าช้าของสัญญาณเอาท์พุตหรือเกิดเวลาหน่วงในการส่งข้อมูลจากอินพุตไปยังเอาท์พุต ของฟลิปฟลอปแต่ละตัว (Propagation deley) ถ้าผลรวมของเวลาที่หน่วงของฟลิปฟลอปทุกตัวค่าน้อยกว่าเวลาที่เกิดสัญญาณคล็อก (Clk) ในหนึ่งลูกคลื่น ก็จะไม่เกิดปัญหาในการนับ จากตัวอย่างเวลาการเกิดหนึ่งลูกคลื่นของสัญญาณคล็อก คือ 1000 ns ฟลิปฟลอปแต่ละตัวมี เวลาหน่วง (Propagation deley) 50 ns ใช้ฟลิปฟลอป 3 ตัว เวลาหน่วงรวม 150 ns ตรงสัญญาณคล็อกลูกที่ 4 จะเห็นว่าเอาท์พุตของฟลิปฟลอปจะเปลี่ยนสถานะได้พอดีและถูกต้องแต่ถ้าความถี่คล็อกสูงขึ้น เวลาที่เกิดหนึ่งลูกคลื่นจะสั้นลง เช่น จากตัวอย่าง 1000 ns เปลี่ยนเป็น 120 ns จะทำสถานะเอาท์พุตของฟลิปฟลอป จะไปเปลี่ยนตรงสัญญาณคล็อกลูกที่ 5 นั่นแสดงว่าวงจรทำงานผิดพลาดสำหรับการทำงานของวงจรนับที่ความถี่สูงๆ จำเป็นที่จะต้องให้ฟลิปฟลอปได้รับสัญญาณกระตุ้นไปพร้อมๆ กันเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดจากการหน่วงเวลาของฟลิปฟลอป วงจรนับชนิดนี้เรียกว่า วงจรนับแบบเข้าจังหวะ (Synchronous Counter)

รูปวงจรนับแบบเข้าจังหวะ (Synchronous Counter) 4 บิท โดยใช้ J-K ฟลิปฟลอป ขา Clk ทุกตัวต่อรวมกัน และต่อเข้าสัญญาณคล๊อก

• เงื่อนไขการเปลี่ยนสถานะของฟลิปฟลอป คือ J-K มีค่าลอจิกเป็น " 1" (Toggle state)
• และ Clk มีขอบขาลง ( Tailing edge หรือ Negative edge) ถ้ายังไม่มี Clk ขอบขาลง สถานะของ FF นั้นยังคงเดิม

FF-A0	J-K ให้มีค่าลอจิกเป็น " 1" (Toggle state) จะเปลี่ยนสถานะทุกครั้งที่ Clk มีขอบขาลง
FF-A1	J-K มีค่าลอจิกเป็น " 1" เมื่อ A0 เป็น " 1" และมี Clk ขอบขาลงเกิดขึ้น A1 จะเปลี่ยนสถานะทันที
FF-A2	J-K มีค่าลอจิกเป็น " 1" เมื่อ A0 และ A1 เป็น " 1" และมี Clk ขอบขาลงเกิดขึ้น A2 จะเปลี่ยนสถานะทันที
FF-A3	J-K มีค่าลอจิกเป็น " 1" เมื่อ A0, A1 และ A2 เป็น " 1" และมี Clk ขอบขาลงเกิดขึ้น A3 จะเปลี่ยนสถานะทันที
ให้พิจารณาจากไดอะแกรมของเวลา และตารางความจริง ของวงจรนับเลขฐานสองแบบเข้าจังหวะข้างล่าง

วงจรนับเลขฐานสอง 4 บิท แบบเข้าจังหวะ

ลำดับ A3 A2 A1 A0 0 1 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 4 5 6 7 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 8 9 10 11 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 12 13 14 15 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1

ไดอะแกรมของเวลา วงจรนับเลขฐานสอง 

แหล่งที่มา http://www.utcbanyat.com/Web%20_Digital/Data/Count7.html

ป้ายกำกับ Digital,ดิจิตอล,Application