3 位二进制计数器:从 000 数到 111 再回到 000。切到异步(纹波)模式,可以看到 3 变 4 时出现的瞬间错误值。
逢二进一:最低位 Q0 每个时钟翻转一次;高位在自己所有低位都是 1、且低位要翻回 0 的时候才翻转。于是 000→001→010→011→100 一路走下来,Q0 每拍都翻,Q1 每两拍翻一次,Q2 每四拍翻一次。这也是波形里最直观的现象:越往高位,方波的周期越长、频率越低,正好是二分频链。
同步方式:三个触发器挂在同一个时钟上,由组合逻辑提前算好「这一拍谁该翻转」,时钟沿一到大家一起翻,输出在同一个瞬间完成切换。实际芯片(如 74HC163)都是同步计数器。
异步纹波与毛刺:异步方式下,时钟只进第一级,后一级靠前一级的输出翻转来触发,于是翻转一级一级往高位传递。数到 011 变 100 时,你会看到计数显示短暂地闪过 010 和 000 这两个根本不该出现的中间值,然后才稳定到 100。位数越多,传递延迟累积越久,中间的错误值存在时间越长。如果用这个输出去控制别的电路,毛刺就可能造成误动作。
进位与分频:数到 111 再走一拍回到 000,此时进位输出闪一下,可以接到下一级计数器构成更多位。同时,Q0 输出频率是时钟的 1/2,Q1 是 1/4,Q2 是 1/8——把计数器的各位当分频器用,是得到低频方波最常用的办法。
发布日期: 2026-09-04
描述: 三位二进制计数器在线演示,解决看不出计数器各位是二分频关系、不知道异步纹波计数为什么有毛刺的问题。同步与异步两种方式对比计数,异步 3 变 4 时能亲眼看到瞬间中间错误值。
使用方法: 1. 默认同步方式,连点「单步时钟」看计数从 000 走到 111 再回 000,回绕时进位灯闪一下;2. 对照时序图确认 Q0、Q1、Q2 频率依次减半;3. 点「工作方式」切到异步纹波,数到 3 后再打一拍,盯住十进制读数闪过的 010 和 000 中间值;4. 「自动时钟」连续计数,「复位清零」重来。
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