Счетчики с параллельным и групповым переносом

       Счетчики этого типа являются наиболее быстродействующими, однако их разрядность, как правило, невелика (4...6 разрядов). Последнее объясняется сложностью цепей переноса и большой нагрузкой на схему, формирующую входные счетные импульсы.

     На рис. 10.20. представлена схема 4-разрядного двоичного суммирующего счетчика с параллельным переносом, который построен на основе двухступенчатых универсальных JK -триггеров. Цепи параллельного переноса счетчика организованы с использованием встроенной логики триггеров по J - и К -входам.

 

Рис. 10.20. Суммирующий двоичный счетчик с параллельным переносом на двухступенчатых JK -триггерах со встроенной логикой

 

 

Триггеры ТТ1,...,ТТ4 счетчика рис. 10.20 имеют встроенные трехвходовые логические элементы И по входам J и К. Логику работы такой схемы триггера поясняет рис. 10.21.(а, б). Из схемы рис. 10.21(6) видно, что J *= J ₁ · J ₂ J _{3 ,} a K *= K ₁ · K ₂ · K ₃. При реализации на входах триггера комбинации сигналов J ₁ = J ₂ = J ₃ = K ₁ = K ₂ = K ₃ = l данный триггер переходит в режим работы счетного Т -триггера, а при формировании сигналов J *= K *=0 - он реализует режим хранения информации.

52

 

Возможность реализации указанных выше двух режимов работы JK -триггера со встроенной логикой была положена в основу построения схемы суммирующего счетчика рис. 10.20, в которой управление режимом работы j -ro триггера определяется следующим соотношением:

 

     где Jj *, Kj * - сигналы на J - и К -входах j -ro триггера счетчика.

В счетчике рис. 10.20 первый триггер ТТ1 не требует подачи управляющих сигналов, поэтому на его J - и К- входах реализовано J ₁ *= K ₁ *=" l "= const. Благодаря этому триггер ТТЛ переключается каждым тактирующим импульсом, поступающим на его вход С. Для второго ТТ2, третьего ТТЗ и четвёртого ТТ4 триггеров счетчика имеем соответственно:

(10.43)

 

Из (10.43) следует, что в суммирующем счетчике рис.10.20 j -й триггер может переключаться только тогда, когда все триггеры с меньшими номерами находятся в «единичном» состоянии. Такой алгоритм функционирования счетчика обеспечивает представление результатов счета на его выходах { Q ₃ Q ₂ Q ₁ Q ₀ } в двоичном коде {8421}.

Одной из особенностей рассматриваемой схемы является то, что все триггеры счетчика, которые подготовлены к переключению в данном

 

53

 

 

такте переключаются одновременно при поступлении на их синхровходы тактового сигнала С. Это обеспечивает высокое быстродействие счетчиков с параллельным переносом, для которых имеем

Т_Р = Т_П + Т _О                    (10.44)

где Т_П - время задержки переключения одного триггера счетчика; Т _О -заданное время фиксации каждого состояния счетчика.

Вместе с тем, анализ соотношений (10.42), (10.43) показывает, что с увеличением числа разрядов счетчика организация параллельного переноса становится более сложной и громоздкой. Поэтому в счетчиках с большим модулем счета К прибегают к применению параллельно- последовательного переноса (группового, комбинированного переноса).

При этом схему разбивают на группы, содержащие не более 4-6 триггеров. В пределах группы соединения выполняют по принципу реализации в ней параллельного переноса. В свою очередь, группы соединяют друг с другом таким образом, чтобы между ними осуществлялся последовательный, либо сквозной перенос информации. В случае последовательного межгруппового переноса оценка быстродействия счетчика выполняется по формуле:

Т_р= m· Т_П + Т _О                              (10.45)

где m - число групп с параллельным переносом.

При сквозном межгрупповом переносе разрешающее время счетчика определяется из соотношения:

Т_р  = Т_П +(m -2)Т_л+ Т _О                          (10.46)

где Т_л - время задержки распространения сигналов в одном логическом элементе цепи сквозного переноса.

На рис 10.22 приведена схема 8-разрядного синхронного двоичного суммирующего счетчика с групповым переносом. Счетчик содержит две 4-разрядные группы триггеров с параллельным переносом. Первая группа включает триггеры ТТ1, ТТ2, ТТЗ и ТТ4, которые тактируются входной последовательностью импульсов. Во вторую группу входят триггеры ТТ5, ТТ6, ТТ7, ТТ8, тактирование которых осуществляется сигналами переноса первой группы, поступающими на синхровходы С триггеров второй группы с прямого выхода триггера ТТ4 первой группы. Таким

54
образом, изменение состояния во второй группе счетчика будет происходить всякий раз при переполнении его первой группы. При этом порядок работы каждой параллельной группы аналогичен описанному выше для схемы рис.10.20.

Тр= m Тп+То

Рис. 10.22.Суммирующий двоичный счетчик с последовательно-параллельным переносом на JK-триггерах со встроенной логикой

 

55