순차회로 설계 - 카운터 예비보고서

목차

1. 실험 목표

2. 예비 이론 : 카운터
1) 동기식 카운터
2) 비동기식 카운터
3) 존슨 카운터
4) 링 카운터

3. 실험 내용
1) 실험 1. 8비트 비동기식 업카운터 설계
(1) 소스 코드
(2) Wave Form
2) 실험 1. 8비트 동기식 다운카운터 설계
(1) 소스 코드
(2) Wave Form
3) 실험 3. 8비트 존슨 카운터 설계
(1) 소스 코드
(2) Wave Form
4) 실험 4. 8비트 링 카운터 설계
(1) 소스 코드
(2) Wave Form
5) 실험 5. 주기가 10ns인 클럭을 1/50으로 분주하기
(1) 소스 코드
(2) Wave Form

4. 출처 (Reference)

5. 고찰

본문내용

1. 실험 목표
- 카운터의 종류와 각각의 기능에 대해서 이해를 하고, 이해한 내용을 바탕으로 VHDL 코딩 실습을 한다. 또 클럭 분주기의 기능을 이해하고 VHDL 코딩의 시뮬레이션에 활용한다.

2. 예비 이론 : 카운터
- 카운터는 계수기라고도 하며, 단순히 입력 펄스의 수를 세는 데는 물론 디지털 계측기와 디지털 시스템에도 널리 사용된다. 클럭펄스처럼 펄스의 주기가 일정할 때는 1초 동안에 입력되는 펄스의 수를 세어 해당 펄스 신호의 주파수를 알 수 있고 주기도 알 수 있다.
- 카운터는 보통 입력 한 개와 출력 n개가 있는데, 이를 n비트 카운터라고 한다. 예를 들어, 8비트 카운터로는 0에서부터 255까지 셀 수 있다.
- 카운터는 클록과 동기 방식에 따라 비동기식 카운터와 동기식 카운터 두 가지로 구분한다. 비동기식 카운터는 직렬 카운터라고도 하며 F/F을 다수 종속으로 연결한 구조로, 카운터에 있는 F/F들이 공통의 CP를 갖지 않으므로 F/F들의 상태가 동시에 변하지 않는다. 즉 각 단의 F/F출력은 CP에 동기되지 않는다. 1단을 통과할 때마다 지연시간이 누적되므로 고속 카운팅에는 부적절하다.
- 이에 반해 동기식 카운터는 병렬 카운터라고도 하며 카운터에 있는 F/F들이 공통의 CP를 통해 트리거(trigger)되어 고속 동작에 적합하지만 비동기식 카운터에 비해 회로가 복잡하다는 단점이 있다.
- 또 수를 세어 올라가는 상향 카운터와 수를 세어 내려오는 하향 카운터로 분류된다.
1) 동기식 카운터
- F/F에서 출력은 입력의 변화에 따라 즉각적으로 변하지 못하므로 전파지연 tPD가 필요하다. 따라서 F/F n개를 종속 연결한 비동기식 카운터의 전체 전파지연은 ntPD가 된다. 따라서 비동기식 카운터는 이러한 지연 때문에 고속으로 동작하는 응용분야에는 적합하지 않다. 이 결점을 피하려면 입력 클록펄스를 모든 F/F에 공통으로 인가하는 동기식 카운터를 사용해야 한다.

참고 자료

아이캠퍼스(논리회로설계실험) 11주차 강의자료 : www.icampus.ac.kr
존슨카운터 : http://dawnsea.tistory.com/107
링카운터 : http://dawnsea.tistory.com/108