Асинхронные суммирующие счетчики с последовательным переносом

Счетчик с коэффициентом счета К_сч = 2^m представляет собой последовательную цепочку из m триггеров. С помощью дополнительного логического элемента можно изменять К_сч (деления) в пределах 2^m-1<K_сч<2^m, для чего входы логического элемента подключаются к выходам определенных триггеров, а его выход – ко входам R установки триггера в нулевое состояние, а иногда и ко входам S – установки в 1.

Работу такого счетчика рассмотрим на примере счетчика с К_сч = 5 (рис. 7.1).

При этом следует помнить, что на схеме младший раздел счётчика (т.е. триггер, но который поступают счётные импульсы) находится слева, а старший разряд права. В то же время, при записи двоичного числа, младший разряд изображается справа, а старший слева. Таким образом, двоичное число записанное в счётчик на рис 7.1, будет изображаться следующим образом:

M=Q₂2²+ Q₁2¹+ Q₀2⁰

а б

Рис. 7.1. Схема счетчика с коэффициентом счета К_сч = 5 (а) и его временная диаграмма (б)

Для получения такого К_сч достаточно 3 триггеров. Из таблицы состояний (см. табл. 7.1) видно, что после 5-го импульса счетчик будет иметь состояние 101. Чтобы организовать обратную связь и исключить лишние импульсы путем сброса счетчика в исходное состояние, подадим на 3 входовый элемент И–НЕ три высоких уровня со всех трех триггеров. Только в этом случае ячейка совпадения единиц И–НЕ даст 0 на выходе, который и сбросит триггеры в исходное состояние.

Другой пример: счетчик с К_сч = 13 (рис. 7.2). для реализации такого счётчика необходимо 4 тригера. Максимальное число, которое может быть записано в такой счётчик 1111₍₂₎ или 15₍₁₀₎.

Рис. 7.2. Схема счетчика с коэффициентом счета Ксч = 13

Коэффициенту счета К_сч = 13 = 8 + 4 + 1 = 1·2³ + 1·2² + 0·2¹ + 1·2⁰ (1101₂) соответствуют состояния Q₃ = Q₂ = Q₀ = 1 (табл. 7.2).

Рис. 7.3. Временная диаграмма работы счетчика с коэффициентом счета 13

За цикл счета элемент DD5 сработает только 1 раз. Выходной сигнал 0 с элемента DD5 подается на R-входы всех триггеров, в том числе и на 2-й триггер. Сделано это для того, чтобы исключить ложное срабатывание DD2 после перехода DD1 в нулевое состояние, т. к. этот перепад после 13-го импульса подобен полезному сигналу. Временная диаграмма работы счетчика представлена на рис. 7.3.

Проектирование счетчика сводится к определению числа триггеров, виду логического элемента, организации связей между триггерами и логическим элементом.

Рассмотренные счетчики имеют коэффициент счета К_сч=5 и К_сч=13, т.е. выходной сигнал счетчика будет после 5-го или 13-го импульса. Выходным сигналом является переход с 1 на 0 сигнала Q₂ (Q₃).

Таблица 7.2

Если нужен не перепад, а импульс, то его можно получить с помощью схем формирования импульсов или других схем. Одну из таких схем рассмотрим далее на базе счетчика К155ИЕ5, логическая схема которого представлена на рис. 7.4.

Рис. 7.4. Логическая схема счетчика К155ИЕ5

В микросхеме К155ИЕ5 две группы триггеров: отдельный триггер DD1 и цепочка из трех триггеров (DD2 – DD4), которая образует счетчик с коэффициентом счета К_сч = 8. При последовательном включении всех триггеров получится счетчик с коэффициентом деления 16. Работа счетчика в этом случае определяется табл. 7.2.

В структуре счетчика имеется логический элемент DD5, который позволяет управлять режимами работы счетчика. В зависимости от комбинации входных сигналов возможны режимы, которые представлены в табл. 7.3. Этот элемент может быть использован и для получения требуемых коэффициентов деления.

Таблица 7.3

.

Когда счетчик используется в качестве делителя частоты, то, немного усложнив схему, можно получить на выходе кратковременные импульсы вместо обычного перепада напряжения. Схема формирования кратковременного импульса на выходе микросхемы К155ИЕ5 (К_дел = 14 или 1110₂) представлена на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Схема формирования короткого импульса

Установка нуля счетчика происходит в этой схеме через триггер DD4, DD5. С приходом следующего входного импульса триггер возвращается в исходное состояние.

Поиск по сайту: