Счетчики с последовательным переносом на Т-триггерах.

С приходом очередного счётного импульса Т0 к содержимому счётчика прибавляется единица.

Схема суммирующего счетчика с последовательным переносом на Т-триггерах приведена на рисунке 1.1.а, диаграмма работы суммирующего счетчика – на рисунке 1.1.б.

 

а)	б)
Рис. 1.1 – Суммирующий счетчик с последовательным переносом (а), диаграмма его работы (б)

Максимальная частота работы такого счетчика определяется максимально допустимой частотой переключения его младшего разряда. Частота следования сигналов счета составляет Fсч ≤ 1/ (tсч + tзд.тр).

Числа, формируемые счетчиком, могут быть выведены из него параллельным кодом (прямым или обратным) посредством одновременного опроса состояний всех разрядов счетчика. Такой опрос может происходить только в паузе между сигналами счета, т.е. после того, как завершится переходной процесс, связанный с переключением триггерной схемы.В этом случае минимальный период следования счетных импульсов должен быть увеличен на время, необходимое для полного переключения всех m разрядов счетчика и опроса его состояния:Тсч ≥ tсч + m*tзд.тр + tопр, где tсч – длительность счетного импульса Т0;

tзд.тр – время переключения триггера;tопр – длительность сигнала опроса.

На рисунке 1.2 представлена функциональная схема (а) и условное обозначение (б) суммирующего двоичного счетчика с последовательным переносом с предварительной установкой в нулевое состояние.

Для установки исходного состояния служит шина «Уст.0», в которой объединены установочные R-входы всех триггеров. Используя установочные входы RS-триггера, можно осуществить установку счетчика в любое начальное состояние.

 

Рис. 1.2 – Функциональная схема суммирующего двоичного счетчика с последовательным переносом с предварительной установкой в нулевое состояние Построение недвоичных асинхронных счетчиков.

Способ 1.

Если использовать дополнительные (установочные) входы S Т-триггера, то сигнал окончания счета формируется, как логическое произведение счетного импульса и сигналов с единичных выходов тех разрядов счетчика, которые соответствуют единицам в двоичном числе равном К-1, где К – коэффициент пересчета.

На рисунке 1.1 приведена схема счетчика с коэффициентом счета равным 6.

Рис. 1.1 – Счетчик с коэффициентом счета 6

 

В схеме на рисунке 1.1 управляющим сигналом, передаваемым в другую схему, служит сигнал Ксч = 6 уровня логической 1.

На рисунке 1.2 приведена диаграмма работы данного счетчика.

Рис. 1.2 – Диаграмма работы счетчика, организованного на триггерах с дополнительными входами S, с коэффициентом счета 6

 

Способ 2.

Если триггеры не имеют дополнительных входов для установки в единичное состояние, но имеют выходы для установки в состояние 0, то счетчик с произвольным коэффициентом счета строится следующим образом: сигнал окончания счета представляет собой логическое произведение единичных разрядов счетчика, которые соответствуют единицам в двоичном числе Ксч.

Полученный сигнал может быть использован для установки в 0 всех разрядов счетчика.

На рисунке 1.3 приведена схема счетчика с коэффициентом счета 5.

Рис. 1.3 – Счетчик с коэффициентом счета 5

 

На рисунке 1.4 приведена диаграмма работы данного счетчика.

Рис. 1.4 – Диаграмма работы счетчика, организованного на триггерах с дополнительными входами R, с коэффициентом счета 5

 

Из диаграммы видно, что длительность сигнала, формируемого для одновременного сброса разрядов счетчика в нулевое состояние, будет определяться временем переключения самого быстродействующего Т-триггера и может оказаться недостаточной для более медленных триггерных схем.

Для обеспечения более надежной работы схемы может быть использован асинхронный RS-триггер, который запоминает сигнал окончания счета до поступления следующего счетного импульса.

Схема такого счетчика приведена на рисунке 1.5.

Рис. 1.5 – Счетчик с коэффициентом счета 5 с асинхронным -триггером

 

Асинхронный двоичный счетчик. Асинхронный двоичный счетчик представляет собой совокупность последовательно соединенных триггеров (D- или JK), каждый из которых ассоциируется с битом в двоичном представлении числа. Если в счетчике m триггеров, то число возможных состояний счетчика равно 2^m, следовательно, и модуль счета М также равен 2^m. Счетная последовательность в двоичном суммирующем счетчике начинается с нуля и доходит до максимального числа 2^m – 1, после чего снова проходит через нуль и повторяется. В вычитающем двоичном счетчике последовательные двоичные числа перебираются в обратном порядке и при повторении последовательности максимальное число следует за нулем.Рассмотрим устройство двоичного суммирующего счетчика по модулю М = 16, выполненного на базе JK-триггеров (рис. 3.33, а, б, в).Как видно из рис. 3.33, а, синхронизирующие входы всех триггеров, кроме крайнего левого (Т1), соединены с выходами предыдущих триггеров. Поэтому состояние триггера меняется в ответ на изменение состояния предыдущего триггера.Из таблицы состояния счетчика (рис. 3.33, б) легко заметить, что значение разряда в выбранной позиции меняется тогда, когда в соседней справа позиции состояние переходит из «1» в «0», управление триггерами осуществляется задним фронтом синхроимпульсов (отрицательным перепадом напряжения импульса синхронизации).Временные диаграммы, поясняющие работу асинхронного суммирующего счетчика, приведены на рис. 3.33, в.

 

 

Рис. 3.33

Синхронный последовательный счетчик. По способу подачи синхроимпульсов такие счетчики параллельные, т.е. синхроимпульсы поступают на все триггеры счетчика параллельно, а по способу управления (подача управляющих импульсов) – последовательные. Схема синхронного последовательного счетчика, реализованного на JK-триггерах, приведена на рис. 3.35.

 

Рис. 3.35

Синхронный последовательный счетчик обладает повышенным быстродействием, но за счет последовательного формирования управляющих уровней на входы «J» и «К» счетных триггеров это быстродействие несколько уменьшается. Этот недостаток отсутствует у параллельных синхронных счетчиков, в которых формирование управляющих уровней и их подача на соответствующие входы триггеров счетчика осуществляется одновременно, т. е. параллельно. Пример реализации параллельного синхронного счетчика проиллюстрирован рис. 3.36.

 

Рис. 3.36

Поскольку счетчик имеет одну общую линию синхронизации, то состояние триггеров меняется синхронно, т. е. те триггеры, которые по синхроимпульсу должны изменить свое состояние, делают это одновременно, а это существенно повышает быстродействие синхронных счетчиков.