以三位二进制异步加法计数器为例,如图8.4.1所示。该电路由3个上升沿触发的D触发器组成,具有以下特点:每个D触发器输入端接该触发器Q 端信号,因而Q n+1=Q n,即各D触发器均处于计数状态;计数脉冲加到最低位触发器的C端,每个触发器的Q 端信号接到相邻高位的C端。
假设各触发器均处于0态,根据电路结构特点以及D触发器工作特性,不难得到其状态图和时序图,它们分别如图8.4.2和图8.4.3所示。其中虚线是考虑触发器的传输延迟时间tpd后的波形。
由状态图可以清楚地看到,从初始状态000(由清零脉冲所置)开始,每输入一个计数脉冲,计数器的状态按二进制递增(加1),输入第8个计数脉冲后,计数器又回到000状态。因此它是23进制加计数器,也称模八(M=8)加计数器。
从时序图可以清楚地看到Q0,Q1,Q2的周期分别是计数脉冲(CP)周期的2倍,4倍、8倍,也就是说Q0,Q1,Q2,分别对CP波形进行了二分频,四分频,八分频,因而计数器也可作为分频器。
需要说明的是,由图8.4.3中的虚线波形可知,在考虑各触发器的传输延迟时间tpd时,对于一个n 位的二进制异步计数器来说,从一个计数脉冲(设为上升沿起作用)到来,到n 个触发器都翻转稳定,需要经历的最长时间是ntpd ,为保证计数器的状态能正确反应计数脉冲的个数,下一个计数脉冲(上升沿)必须在ntpd 后到来,因此计数脉冲的最小周期Tmin=ntpd 。