Синхронные двоичные счётчики

Синхронные счётчики строят таким образом, чтобы обеспечить воз­можность одновременного переключения триггеров в каждом разряде. Это достигается благодаря подключению шины тактирования CLK к каждому разряду, как это показано на рис.10.15 на примере двухразрядного счётчи­ка на двухступенчатых триггерах Т - типа.

Рис. 10.15

Счётчик рис. 10.15 работает следующим образом. Полагаем, что к началу рассмотрения его работы счётчик находится в 0 - состоянии и на Т - входе первого триггера ТТ1 реализуется сигнал Т = 1. Тогда при поступ­лении положительного фронта первого тактового импульса CLK 1 триггер ТТ1 опрокидывается в "единичное" состояние, однако на его выходе Q ₀ состояние Q ₀ =1 формируется только по завершении импульса CLK 1 (см.рис.10.16). Последнее вытекает из особенностей работы двухступенча­тых Т - триггеров, логическая структура одного из которых приведена на рис.10.17.

Рис. 10.16

45

До прихода второго тактового импульса CLK 2 счётчик будет сохра­нять состояние { Q ₁ Q_o } = {01}, вследствие чего к моменту прихода поло­жительного фронта CLK 2 "единичное" состояние будет иметь место на Т - входах обоих триггеров счётчика. Действительно, T ₁ ="1"= const, a Т₂ = Qo ="1" в данное время. Поэтому положительный фронт сигнала CLK 2 вызывает оптюкидывание триггера ТТ1 в "нулевое" состояние, а триггера ТТ2 - в "единичное" состояние и по завершении импульса CLK 2 (по его срезу) на выходах счётчика устанавливается состояние { Q ₁ Q_o } = {10}.

Таким образом, перед приходом тактового сигнала С L К3 имеем Т₁="1"= const, T ₂ = Q ₀ =0, вследствие чего к переключению будет подго­товлен только триггер ТТ1, который опрокидывается в "1" — состояние по положительному фронту сигнала CLS 3. Реализованное при этом состояние счётчика { Q ₁ Q_o }={11} будет иметь место до прихода фронта сигнала CLK 4, который вызовет опрокидывание триггеров ТТ1 и ТТ2 в "О" - со­стояние. В момент завершения среза сигнала CLK 4 на выходе счётчика реализуется кодовая комбинация { Q ₁ Q_o } = {00}, то есть счётчик возвраща­ется в исходное состояние и дальнейшее поступление счётных импульсов будет вызывать изменение его состояний аналогично описанному выше.

Отметим некоторые особенности построения и функционирования рассмотренной схемы счётчика рис. 10.15:

• Переключение какого-либо триггера счётчика осуществляется в момент поступления на его синхровход С фронта тактового импульса CLK при наличии "единичного" сигнала на Т - входе данного триггера.

• • Формирование сигналов Q ₀, Q ₁ на выходах двухступенчатых триг­геров осуществляется с запаздыванием на время, равное длительности так­тового импульса CLK. В связи с этим в схеме рис.10.15 перенос сигналов реализован с прямого выхода Q предыдущего триггера на Т - вход после­дующего, а не с инверсного выхода , как это имело место в описанной ранее асинхронной схеме рис. 10.13, построенной на одноступенчатых триг­герах. Заметим, что в отсутствии указанной выше задержки формирования сигналов Q ₀, Q ₁ счётчик рис.10.15 становится неработоспособным.

В зависимости от принципов организации цепей переноса (займа) различают следующие разновидности синхронных счётчиков:

• Счётчик со сквозным переносом 

• Счётчик с параллельным переносом

• Счётчик с параллельно-последовательным (комбинированным; групповым) переносом

46

 

Рис. 10.17. Логическая структура двухступенчатого Т - триггера (а) и его обозначение (б).

Т_Р =Т_П+(п-2)Т_Л+Т_О

Рис. 10.18. Суммирующий счетчик числа импульсов на двухступенчатых Т - триггерах со сквозным переносом.

                            47