Характерной чертой асинхронного счётчика является то, что импульсы счёта поступают только на триггер младшего разряда. Счётный же вход каждого последующего триггера соединён с выходом предыдущего.

Работа счётчика может быть описана с помощью временных диаграмм:
C
1 2 3 4 … 8 t Первый импульс установит младший
Q₁ триггер счётчика в состояние 1. Поскольку
0 1 0 1 0… 1 t фронт импульса тригггерами не восприни-
Q₂ нимается, то в результате счётчик перехо-
0 0 1 1 0… 1 t дит из начального состояния в первое: на
Q₃ выходе код единицы.

0 0 0 0 1 1 t Вторым импульсом младший триггер переключается в противоположное состояние, формируя на своём выходе срез импульса. В результате второй триггер перейдёт в состояние 1, а счётчик – во второе состояние: на выходе код числа 2.

Третий триггер установится в единичное состояние лишь четвёртым по счёту импульсом, когда младшие триггеры последовательно переключатся в нулевое состояние.

Далее младшие триггеры повторят цикл счёта с первого по третий импульсов. В результате после седьмого по счёту импульса все триггеры счётчика будут установлены в единичное состояние: на выходе счётчика код числа 7.

Восьмой импульс переведёт счётчик в начальное состояние, после чего он будет готов к счёту новой последовательности из восьми импульсов.

Таким образом, модуль счёта рассмотренного счётчика равен восьми.

 

Следует отметить, что при использовании триггеров, управляемых фронтом счётных импульсов, счётный вход каждого последующего триг-гера необходимо соединить с инверсным выходом предыдущего.

 

Работу рассмотренного счётчика можно также представить как процесс суммирования предыдущего его состояния с единицей. Тогда процесс переключения триггеров можно сопоставить с процессом распространения переноса при суммировании двоичных чисел. Т.е. считать, что каждый последующий триггер переключается сигналом переноса, формируемым на выходе предыдущего триггера.

Поскольку этот процесс протекает последовательно от триггера к триггеру, то подобные схемы счётчиков называются счётчиками с последовательным переносом.

 

Из временных диаграмм следует, что в наихудшем случае (например, переход в начальное состояние) новое состояние n-разрядного счётчика устанавливается с задержкой nt_П, где t_П – время переключения триггера. Следовательно, допустимая частота входных импульсов равна 1/nt_П.

 

Более высоким быстродействием обладают синхронные счётчики:

Q₁ Q₂ Q₃
Характерным для син-
& & хронных счётчиков явля-
ется то, что импульсы
ТТ V TT V TT счёта поступают на все
T триггеры одновременно.
T T Логические элементы
C И используются для формирования сигналов переноса.

 

Из схемы видно, что новый импульс счёта, изменяющий состояние старшего триггера, может поступить только после того, как сформируется разрешающий сигнал сначала на выходе первого элемента И, затем второго и т.д.

Следовательно, перенос остался последовательным.

Время установки состояния такого счётчика при n разрядах определяется выражением: t_П + (n – 1)t_И, где t_И – время задержки переключения логического элемента И.

Поскольку t_И<t_П, то быстродействие синхронного счётчика с последовательным переносом существенно выше, чем асинхронного.

 

Для дальнейшего увеличения быстродействия организуется параллельный перенос:

Q₁ Q₂ Q₃ В этом случае задержка

установки состояния счёт-

чика определяется суммой

& & t_П + t_И и не зависит от чис-

ла его разрядов.
ТТ V TT V TT
T Однако при этом необ-
T T ходимо использовать эле-
C менты И с нарастающим от разряда к разряду числом входом.

В результате нарушается регулярность (однотипность), структуры счётчика, что снижает технологичность изготовления много разрядных счётчиков в виде интегральных микросхем.

Поэтому при построении много разрядных счётчиков используются схемы с параллельно-последовательным переносом:

Вх. С СТ2 1 С СТ2 1 В этой схеме счётчики небольшой раз-

2 2 рядности с параллельным переносом сое-

4 4 динены между собой последовательно.

Сбр. R 8 R 8 Задержка установки состояния такого

многоразрядного счётчика пропорцио-нальна числу составляющих его счётчиков.

 

Вычитающие двоичные счётчики имеют следующие свойства:

- начальным является единичное состояние;

- очередное число в последовательности чисел, формируемой счётчиком, получается вычитанием 1 из предыдущего.

 

Таким образом, если считать, что суммирующий счётчик формирует числовую последовательность в прямом коде, то вычитающий счётчик будет формировать ту же последовательность чисел, но в обратном коде.

Следовательно, схемы вычитающего счётчика отличаются от схем суммирующего счётчика лишь тем, что в качестве выходов используются инверсные выходы триггеров.

Кроме того, поскольку речь идёт о вычитании, сигнал переноса называется займом.

 

Реверсивные двоичные счётчики.