Основные характеристики счетчиков.

Основными характери­стиками счетчика явля­ются:

- модуль счета (период счета или коэффициент пересчета);

- разрешающая способность;

- время ре­гистрации;

- емкость;

2.3.1. Модуль счета характеризует число устойчивых состояний счетчика, т. е. предельное число вход­ных сигналов, которое может сосчитать счетчик.

2.3.2. Разрешающая способность — минимально допустимый период следований вход­ных сигналов, при котором обеспечивается надежная работа счет­чика. Чем больше частота поступления счетных сигналов, тем боль­шее быстродействие требуется от счетчика.

2.3.3. Время регистрации — интервал времени между моментами поступления входного сигнала и окончания самого длинного переходного процесса в счетчике.

2.3.4. Емкость счетчика — максимальное число единичных сигналов, которое может быть зафиксировано на счетчике. Эта характеристи­ка счетчика зависит от основания системы счисления и числа раз­рядов.

 

3.4. Схема счетчика с непосредственными связями с последовательным пе­реносом

Схема несинхронизированного двоичного четырехразрядного суммирующего счетчика на JK-триггерах с последовательным переносом сигнала и временная диаграмма его работы приведена на рис. 3.1. В этих счетчиках каждый последующий триггер (i—1)-го разряда запускается от информационных выходов

 

 

Рис.3.1. Схема несинхронизированного двоичного четырехразрядного суммирующего счетчика на JK-триггерах с последовательным переносом сигнала

_

(Qi, Qi) преды­дущего триггера i-го разряда, а счетный сигнал поступает на вход триггера первого разряда.

Состояния триггеров счетчика при воздействии серии входных сигналов Х сч, подаваемых на счетный вход первого разряда отражены в таблице 1.

Х сч	Q4	Q3	Q2	Q1	Х сч	Q4	Q3	Q2	Q1

 

 

Рассмотрим работу счетчика, полагая, что в исходном состоянии в нем записан код 0000. В счетчике выход каждого предыдущего триггера Q i-1 соединен с входом синхронизации С i последующего триггера. На входы Jи К. триггеров подаются сигналы 1. Первый входной сигнал Х сч установит триггер Тг 1 счетчика в состояние 1, все же остальные триггеры счетчика останутся в состоянии 0. Вто­рой входной сигнал установит триггер Тг1 в состояние 0; третий — вновь в состояние 1 и т. д. Входными сигналами триггера Тг2 будут уже сигналы, снимаемые с прямого выхода триггера Тг1. Таким об­разом, первый раз в состояние 1 триггер Тг2 установится только после того, как на выходе триггера Тг1 пройдет первый сигнал, а в состояние 0 — после того как пройдет второй сигнал, и т. д. Вход­ными сигналами триггера ТгЗ будут уже сигналы, снимаемые с прямого выхода триггера Тг2, и т. д. После того как на вход счет­чика будет подана серия сигналов (импульсов), например, пройдет пять входных импульсов, на выходе триггеров счетчика установится код 0101, что и будет соответствовать цифре 5. Таким образом, счет­чик подсчитывает количество импульсов, поданных на его вход.

Обычно счетчик имеет цепь установки в состояние 0 (установка триггеров в 0). Но начальное состояние триггеров не обязательно должно быть нулевое. В счетчик может быть записано заранее не­которое число и уже с него начинается операция счета единиц.

Недостаток несинхронизированного счетчика с последователь­ным переносом заключается в том, что он имеет зависимость дли­тельности переходного процесса, определяющего время регистра­ции, от его разрядности. С ростом разрядности счетчика понижается предельная частота его работы. Это связано с тем, что возрастает задержка поступления сигнала на вход С некоторого i -го разряда относительно времени поступления входного сигнала Хсч на вход С младшего разряда счетчика. Из временной диаграммы видно, что такая задержка может привести к искажению информации в счет­чике (момент времени t=8).

 

Счетчики с параллельным переносом. Для повышения быстро­действия счетчики выполняются с параллельным переносом. На рис.3.2. изображена схема четырехразрядного счетчика на JK триггерах с параллельным переносом. В качестве схем И использованы входы триггеров &J и &K.

Отличительной особенностью схемы является то, что сигналы с выходов i-х разрядов подаются на информационные входы J и K триггеров (i+1)-х разрядов.

Из схемы на рис. 3.2. видно, что с возрастанием порядкового но­мера триггера увеличивается число входов в элементах И JK-триггеров. Так как количество входов J и К, и нагрузочная способ­ность выходов триггеров

 

Рис. 3.2.. Схема четырехразрядного двоичного счетчика на JK-триггерах с параллельным переносом

 

 

ограничены, то и разрядность счетчика с параллельным переносом невелика и равна обычно четырем. Поэто­му при числе разрядов счетчика, большем максимального числа входов J и K, счетчик разбивается на группы и внутри каждой груп­пы строятся цепи параллельного переноса. Подобным способом ор­ганизуется счетчик с частично параллельным переносом. Длитель­ность переходного процесса в таком счетчике равна сумме длитель­ностей переходного процесса в каждой группе разрядов.

Количество просчитанных счетчиком импульсов можно опреде­лить по коду, записанному в триггеры счетчика. Код в счетчике точ­но соответствует числу поступивших на вход импульсов, выражен­ному в двоичном коде. Если после полного заполнения счетчика еди­ницами (код 111...1) не прекратится подача входных импульсов, то после перехода счетчика через состояние 0 во всех разрядах подсчет импульсов начинается сначала. Этот режим работы счетчика назы­вается циклическим. За один цикл работы на счетчик поступает 2ⁿ импульсов (п — количество разрядов счетчика). Иногда требуется, чтобы число импульсов в цикле было отличным от 2ⁿ , например если нужно организовать пересчет на десять (количество разрядов этого счетчика должно быть равно четырем, так как ближайшее число 2ⁿ, большее 10, равно 16). Чтобы цикл пересчета был равен десяти, необходимо после каждого десятого импульса установить все разря­ды счетчика в 0. Пересчет на N не равно 2ⁿвсегда приводит к некоторому усложнению схемы счетчика из-за необходимости организации ус­тановки в 0 отдельных триггеров счетчика. Коэффициент пересчета является одной из характеристик счетчика. Если обычный сумми­рующий счетчик имеет п разрядов, то лишь после подачи 2ⁿ входных импульсов образуется перенос из старшего разряда. Следовательно, коэффициент пересчета такого счетчика равен 2ⁿ. Коэффициент пе­ресчета Kcч счетчика определяет отношение частоты импульсов, подаваемых на его вход, к частоте импульсов, образующихся на выходе его старшего раз­ряда.

Считывание числа, записанного в счет­чике, производится так же, как и в регистрах, т. е. с единичных вы­ходов триггеров или с нулевых выходов триг­геров, если на выходе должен быть инверсный код.

Быстродействие рассмотренных счетчиков зависит как от ско­рости переброса триггера младшего разряда, так и от времени рас­пространения сигнала переноса по цепи переноса.

 

ДЕШИФРАТОРЫ

Определение

Дешифратор — логическая схема, соджержащая n входов и 2ⁿ выходов b преобразующая n-разрядное двоичное слово в соответствующий управляющий сигнал, который возникает только на одном из его выходов. Другими словами, дешифратор представля­ет собой совокупность схем И, формирующих управляющий сиг­нал на одном из выходов, в то время как на остальных выходах сиг­налы отсутствуют.

В табл.2. отражены возможные состояния дешифратора на три входа (п=3) и восемь выходов.

Таблица 2

Х1	Х2	Х3	Y0	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7

 

Выходы дешифратора имеют нумерацию, совпадающую с деся­тичным представлением двоичного числа от 0 до п—1. Если, на­пример, слово на входе имеет код 101 (табл.), то единичный сигнал будет только на

__

пятом выходе дешифратора, т.е Y5=1.Действительно, если на элемент И5 поступает код X1X2X3 (X1=1, X2=0, X3=1), то на всех выходах дешифратора, кроме Y5, будут ло­гические 0.