계수기

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
이동: 둘러보기, 검색

계수기(counter, 카운터)란 클럭펄스를 세어서 수치를 처리하기 위한 논리 회로 (디지털 회로)이다. 계수기가 계수한 이진수이진화 십진수가 디코더를 통해서 7 세그먼트 발광 다이오드에 표시되는 숫자로 변환하여 인간이 알아볼 수 있는 정보가 된다. 또한 인코더가 정보를 이진수로 변환한 것을 계수기를 통해 계수 처리를 실시할 수 있다.

수정진동자를 이용한 발진 회로를 통해 만들어진 매우 높은 주파수 (예시로 32.768 KHz)의 전기신호를 낮은 주파수 (예시로 1 Hz)의 신호로 변환하기 위해서도 사용된다. 그렇기 때문에 이런 회로를 분주기라고 부른다.

계수기의 종류[편집]

필요한 출력, 잡음특성, 속도등에 대응해서 다양한 계수기가 사용된다.

가중 계수기[편집]

가중 계수기(weighting counter)란 각 비트의 수치화 평가가있어서 변화의 주기가 다른 것이다.

이진 계수기[편집]

이진 계수기란 이진수를 출력하는 계수기이다. D 플립플롭\bar{Q}출력을 D입력 및 다음단의 클럭입력에 연결해서 각 플립플롭에서 Q출력을 설계한 회로이다. 이러한 접속에 의하여 첫 번째 소자에 입력된 클럭펄스가 1개씩 증가할 때마다 Q출력이 0에서 1로 반전을 반복하기 때문에 첫 번째 소자부터 출력은 입력된 클럭펄스의 수를 이진수로 표시했을 경우에 최하위 자리수가 되고 두 번째 소자는 두 번째 자리수가 되듯이 이진수로 출력을 나타낼 수 있다.

n단의 이진 계수기는 클럭의 주파수를 1 \over 2n으로 변환한다고 볼 수도 있다. 이진화 십진수로 계수기 동작을 실시하려면 각 비트의 출력이 1010 (십진수 "10")이 되었을 경우 0000으로 초기화 (리셋)하는 회로가 필요하다. 동일한 치수를 검출해서 리셋하는 것으로 클럭펄스의 주파수를 1/(임의의 수)로 변환할 수 있다.

4단 (비트) 이진 계수기의 출력[편집]
   0123456789ABCDEF
-------------------
Q1 0101010101010101
Q2 0011001100110011
Q3 0000111100001111
Q4 0000000011111111

그레이코드 계수기[편집]

그레이코드 계수기란 동시에 하나의 비트만 변하지 않게 코드를 할당해서 디코드시의 스태틱 하자드 (단시간의 스파이크장의 잡음)를 방지한 것이다.

4단 그레이코드 계수기의 출력[편집]
   0123456789ABCDEF
-------------------
Q1 0011001100110011
Q2 0111100001111000
Q3 1110000000011111
Q4 1111111000000001

비가중 계수기[편집]

비가중 계수기(nonweighting counter)란 각비트에 수치화 평가가 없는 것이다. 선형 피드백 시프트 레지스터(Linear feedback Shift Register)라고 불리는 임의의 값을 적재한 플립플롭의 비트열을 클럭펄스마다 이웃의 플립플롭으로 이동해 가는 회로가 기본이 된다.

링 계수기[편집]

링 계수기란 특정 초기치를 플립플롭에 적재해서 플립플롭의 비트열을 클럭펄스마다 이웃의 플립플롭으로 이동해 가는 것이다.

존슨 계수기[편집]

존슨 계수기란 두 개의 비트를 디코드하는 것만으로 임의의 신호를 꺼낼 수 있도록 코드를 할당한 것이다. "1"과 "0"의 기간이 같은 대칭형과 불균일한 비대칭형이 있다.

4비트 대칭형 존슨 계수기의 출력[편집]
   01234567
-----------
Q1 01111000
Q2 00111100
Q3 00011110
Q4 00001111

원핫 상태 계수기[편집]

원핫 상태 계수기란 디코드가 필요하지 않기 때문에 클럭펄스의 수에 일치한 플립플롭의 출력만을 1 그외에는 0으로 하는 것이다. 세는 수만큼 플립플롭이 필요하기 때문에 계수기 본체의 회로규모가 가장 커진다.

4비트 원핫 상태 계수기[편집]

   0123
-------
Q1 1000
Q2 0100
Q3 0010
Q4 0001

필드코드 계수기[편집]

필드코드 계수기 (filled code counter)란 비트열의 편성을 모두 사용하는 것이다. 비트열을 모두 사용하기 때문에 계수기 본체의 게이트 규모가 작다.

  • 이진 계수기
  • 그레이코드 계수기
  • 2비트 존슨 계수기

언필드코드 계수기[편집]

언필드코드 계수기 (unfilled code counter)란 비트열 편성의 일부만을 사용하는 것이다. 사용하지 않는 조합이 되었을 경우의 회복회로가 필요하다. 계수기 본체의 게이트 규모가 커지지만 디코드 회로가 작게 고속화가 가능하다.

  • 선형 시프트 레지스터
  • 링 계수기
  • 3비트 이상의 존슨 계수기
  • 원핫 상태 계수기

각종 기능[편집]

계수기는 그 밖에도 다음과 같은 기능이 있다.

  • 업 다운기능
  • 일반적인 계수기는 수치를 순서대로 더해서 계수하는 것이지만, 반대로 수치를 빼서 계수하는 계수기나 이러한 기능을 변경해서 카운트할 수 있는 계수기도 있다.
  • 프리셋 기능
  • 0 이외의 초기값을 미리 설정해서 그 값으로부터 계수를 실시하는 기능이다.

같이 보기[편집]