카운터
플립플롭의 대표적은 응용 기술에는 입력되는 펄스의 수를 세는 카운터 counter가 있습니다.
카운터는 일반적으로 입력 한 개와 출력 n개로 구성되고 이를 n비트 카운터라고 부르게 됩니다. 0비트 카운터는 0부터 2^n - 1까지 셀 수 있습니다.
카운터는 동기 방식에 따라 비동기식 카운터와 동기식 카운터(asynchronous counter and synchronous counter)로 나누어집니다.
비동기식 카운터는 직렬 카운터라고도 부르며 플립플롭들을 종속 관계로 연결한 구조를 가져 카운터 내부의 플립플롭들이 공통된 클록펄스를 갖지 않아 플립플롭들의 상태가 동시에 변하지 않고 순차적으로 변합니다. 지연 시간을 가지게 되므로 고속 동작에는 부적합니다.
동기식 카운터는 병렬 카운터라고도 부르며 플립플롭들이 공통된 클록펄스를 가져 동시에 동작(트리거)합니다. 고속 동작에 적합하지만 구조가 복잡해집니다.
카운터는 다시 수를 세어 올라가는 상향 카운터와 세어 내려가는 하향 카운터 방식으로도 나뉘어집니다.
비동기식 카운터
비동기식 카운터는 첫 번째 플립플롭의 CP에만 클록펄스가 입력되고 다음 플립플롭들은 이전 플립플롭의 출력을 CP 입력으로 사용하는 구조를 갖습니다.
비동기식 상향 카운터
다음 회로도와 타이밍도는 4비트 비동기식 상향 카운터를 나타냅니디.
위 카운터는 2진수 0000부터 1111까지 카운트하는 상태 수가 16개이기에 mod-16 카운터(16진 카운터)라고도 부릅니다.
비동기식 하향 카운터
다음 회로도와 타이밍도는 4비트 비동기식 하향 카운터는 나타냅니다.
상향에서는 Q를 다음 플립플롭의 클록펄스로 입력했으나 하향 방식에서는 Q'를 다음 플립플롭의 클록펄스로 입력하여 작동시킵니다.
여기서는 1111에서 시작하여 0000으로 내려가면서 카운트를 하게 됩니다.
이미지 출처
https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-11/asynchronous-counters/
동기식 카운터
동기식 카운터는 모든 플립플롭에 공통으로 클록펄스를 인가시켜 동작시킵니다. 이 덕분에 비동기식보다 고속 카운팅에서 유리한 면을 보여줄 수 있습니다.
동기식 상향 카운터
다음 회로도와 타이밍도는 4비트 동기식 상향 카운터를 나타냅니다.
모든 플립플롭에는 공통된 클록펄스가 인계됩니다. 첫 번째 클록펄스의 J, K에는 1이 인가되어 토글 동작을 하고, 두 번째 이후의 클록 펄스는 Q 출력이 입력으로 사용됩니다.
동기식 하향 카운터
다음 회로도는 4비트 동기식 하향 카운터를 나타냅니다.
동일하게 공통 클록 펄스가 인가되고 두 번째 플립플롭부터는 J, K에 Q'가 입력됩니다.
이미지 출처
https://www.electronics-tutorials.ws/counter/count_3.html
