Cos'è un contatore Johnson?

Un contatore Johnson, noto anche come contatore ad anello ritorto o un contatore di anelli ambulanti , è un tipo di circuito logico sequenziale sincrono che produce una sequenza unica di stati di uscita. Ecco una ripartizione delle sue caratteristiche principali e di come funziona:

Caratteristiche principali:

* Registro a turni con feedback: È essenzialmente un registro a scorrimento con l'ultimo bit di uscita restituito al primo ingresso, ma con un'inversione applicata al feedback.

* Sequenza ciclica: Gli stati delle uscite formano una sequenza ciclica, ovvero si ripete dopo un certo numero di cicli di clock.

* Avvio automatico: A differenza di altri circuiti contatore, un contatore Johnson non richiede uno stato iniziale specifico; si avvia automaticamente e inizia a generare la sua sequenza unica.

* Lunghezza conteggio: Il numero di stati univoci nella sequenza è la metà del numero di flip-flop nel contatore. Ad esempio, un contatore Johnson a 4 bit produce 8 stati univoci (2^4/2).

Come funziona:

1. Stato iniziale: Il contatore inizia in uno stato arbitrario. Supponiamo che tutti i flip-flop siano inizialmente resettati (tutti zeri).

2. Impulso dell'orologio: Al primo impulso di clock, i dati si spostano a destra, con l'ultimo bit (invertito) restituito al primo flip-flop. Questo inverte il valore del primo flip-flop.

3. Spostamento e inversione: I successivi impulsi di clock continuano a spostare i dati e il circuito di feedback inverte continuamente l'uscita del primo flip-flop.

4. Stati unici: Questo processo di spostamento e inversione genera una sequenza unica di stati. Per un contatore Johnson a 4 bit, la sequenza sarebbe:

```

0000 -> 1000 -> 1100 -> 1110 -> 1111 -> 0111 -> 0011 -> 0001 -> 0000 ...

```

Applicazioni:

I contatori Johnson sono utilizzati in varie applicazioni digitali, tra cui:

* Divisione di frequenza: Possono essere utilizzati per dividere la frequenza di un segnale di clock per un fattore pari al numero di flip-flop nel contatore.

* Sistemi di controllo digitale: Possono generare sequenze temporali per il controllo di varie operazioni digitali.

* Generazione di forme d'onda: Possono produrre uscite a onda quadra con cicli di lavoro e ampiezze di impulso specifici.

* Conversione dati: Possono essere utilizzati nei convertitori analogico-digitali per fornire segnali di temporizzazione.

Vantaggi:

* Semplicità: Rispetto ad altri tipi di contatori, i contatori Johnson richiedono meno porte logiche.

* Avvio automatico: Non richiedono uno stato iniziale specifico, il che li rende più facili da implementare.

* Flessibile: Possono essere facilmente modificati per produrre sequenze diverse.

Svantaggi:

* Intervallo di conteggio limitato: La lunghezza del conteggio è sempre la metà del numero di infradito.

* Interpretazione dell'output: La sequenza di output potrebbe non essere un semplice conteggio binario.

Comprendere la sequenza e il funzionamento del ciclo di feedback è fondamentale per utilizzare in modo efficace i contatori Johnson in varie applicazioni digitali.