Двоичные суммирующие счетчики с непосредственной связью

Двоичные счетчики производят счет поступающих импульсов в двоичной системе счисления. Основным узлом счетчика является тригер со счетным запуском. Осуществляющий подсчет импульсов по модулю 2.

Многоразрядные двоичные суммирующие счетчики с непосредственной связью выполняются путем последовательного соединения счетных триггеров. Счетные импульсы подаються на счетный вход первого тригера. Счетные входы последующих триггеров связаны непосредственно с прямыми входами предыдущих триггеров: вход второго триггера с выходом первого, вход третьего с выходом второго и т.д. Принцип действия рассмотрим на примере 4-разрядного счетчика рис.3.20.а,б.

Перед поступлением счетных импульсов все разряды счетчика установливаются в состояние 0 (Q₁= Q₂ = Q₃ = Q₄ =0) подачей импульса на вход «Установка ну вызывает ля». При поступлении первого счетного импульса первый разряд подготавливается к переключению в противоположное состояние и после окончания действия входного импульса переходит в состояние Q₁=1. В счетчике записывается число 1. Уровень 1

с выхода Q₁ воздействет на счетный вход второго триггера, подготавливая его к переключению. По окончанию второго счетного импульса первый разряд счетчика переходит в состояние 0, а второй разряд переключается в состояние 1. В счетчик записывается число 2 с кодом 0010. По окончании 15-го импульса все разряды счетчика установливаются в состояние 1, а 16-й импульс переключает первый разряд в состояние 0. Уровень Q₁=0 переводит второй разряд счетчика в состояние Q₂=0 , что в свою очередь Q₃=0, а за тем и Q₄=0, т.е. счетчик переходит в исходное состояние. В соответствии с рис. 3.20,б и табл.1 установка в исходное состояние 0двух последовательно включенных триггеров (Т₁, Т₂) осуществляется 4–м счетным импульсом, трех триггеров (Т₁,-Т₃) 8-м счетным импульсом и четырех (Т₁ –Т₄) – 16-м счетным импульсом.

Рис. 3.20,а,б. Схема двоичного счетчика и его временные диаграммы.

. Из этого следует, что модуль счете двухразрядного, трехразрядного, четырехразрядного двоичного счетчика равен соответсивенно 4,8,16. Модуль счета двоичного счетчика находят из соотношения К_сч =2^N, где N – число разрядов счетчика.

В процессе работы двоичного счетчика частота следования импульсов на входе каждого последующегл триггера уменьшается вдвое по сравнению с частотой его входных импульсов. Это свойство схемы используется дляпостроения делителей частоты. При использовании схемы вкачестве делителя частоты входной сигнал подают на счетный вход первого триггера, а выходной снимают с последнего триггера.

Таблица .1

Максимальное время установки в двоичных счетчиках с непосредственной связью характеризуется суммарной задержкой в последовательной передаче информации от младшего к старшему разряду счетчика Таким образом, параметр t_ус.мах, определяется временим перехода счетчика их кода 2^N -1 в код 0000. Его находят из соотношение

t_ус.мах = Nt_з.т, где t_з.т задержка переключения переключения после окончания счетного импульса. Время установки возрастает с увеличением числа разрядов, что сказывается на быстродействии счетчика. Максимальная частота следования счетных импульсов ограничивается величиной f_вх=1/( t_и+ t_ус.мах). При работе счетчика в режиме делителя частоты его предельная частота определяется предельной частотой переключениятриггера первого разряда f_вх=1/( t_и+ t_з.т).

Счетчики с коэффициентом счета К_сч /=2^N.

В рассматриваемых раннее счетчиках коэффициент счета связан определенной зависимостью с числом разрядов счетчика К_сч =2^Nи может быть равна 2,4,8,16 и т.д. Однако на практике часто возникает необходимость в счетчиках с коэффициентом счета не соответсвующим указанным значениям. Возникает необходимость в счетчиках с коэффициентом счета 3,10, и т.д. т.е. счетчик в процессе работы принимает 3,10 состояний.

Такие счетчики выполняются на основе двоичных счетчиков. Общий принцип их построения основывается на исключении у счетчика с К_сч =2^Nсоответствующего числа избыточных состояний. Число избыточных состояний определяется разностью

S=2^N-К_сч, где 2^N – количество состояний двоичного счетчика, К_сч – требуемый коэффициент счета. Например, при построении счетчика с К_сч =3 на двух триггерах следует исключить 1состояние. Основными способами построения таких счетчиков являются, способ принудительной установки в состояние 0 всех разрядов двоичного счетчика и способ принудительного насчета. По первому способу реализуются счетчики с естественным порядком счета, по второму- счетчики с принудительным насчетом.

В счетчиках с естественным порядком счета порядок счета такой ж, как в двоичных счетчиках. Отличие заключается в том, что путем введения дополнительных связей счет заканчивается раньше значения 2^N. Так у счетчика с К_сч =10 переход разрядов в состояние будет происходить с приходом не 16-го, а 10-го счетного импульса.

В счетчиках с принудительным насчетом исключение избыточных состояний двоичного счетчика осуществляется путем пртинудительной установки отдельных разрядов в состояние 1в процессе счета. Принудительный насчет осуществляется путем введения обратных связей со старших разрядов двоичного счетчика в младшие, благодаря чему младшие разряды вне очереди переключаются в состояние 1. Такие счетчики относятся к классу счетчиков с произвольным порядком счета. Схема такого счетчика приведена на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Структурная схема декадного счетчика с принудительным насчетом

Счетчики с К_сч =10 называются десятичными или декадными. Схема такого счетчика показана на рис. 3.22.

Рис. 3.22. Схема последовательного соединения декадных счетчиков

Регистры

Регистры – это функциональные узлы, предназначенные для приема, хранения, передачи и преобразования информации. В зависимости от способа записи информации различают параллельные, последовательные, параллельно-последовательные регистры.

Параллельные регистры. В таких регистрах запись двоичного числа осуществляется параллельным кодом, т.е. во все разряды регистра одновременно. Таким образом, они выполняют функцию приема, хранения и передачи информации. Связи с этим такие регистры часто называюся регистрами памяти. Схема, такого регистра приведена на рис. 3.23.

Рис. 3.23. Структурная схема параллельных регистров

Последовательные регистры(регистры сдвига) . В таких регистрах запись числа производится последовательным кодом. Регистр состоит из последовательно соединенных двоичных ячеек памяти, состояние которых передаются на последующие ячейки под действием тактовых импульсов. Эти импульсы управляют работой регистра. Регистры могут управляться одной последовательностью тактовых импульсов. В этом случае они называются однотактными. Могут быть и многотактными. Схема последовательных однотактных регистров, приведена на рис. 3.24.

Рис 3.24 . Структурная схема последовательных однотактных регистров и их временные

диаграммы

Параллельно-последовательные и реверсивные регистры. Такие регистры сочетаю в себе свойства последовательного и параллельного регистров. Они позволяют осуществлять запись информации как в последовательном, так и в параллельном коде, в связи с чем могут быть использованы для преобразования кодов из последовательного впараллельный и наоборот. Схема такого регистра показана на рис. 3.25.

Рис. 3.25. Структурная схема параллельно-последовательных регтстров

Комбинационные схемы

Примером комбинационной схемы являетсядешифратор. Он предназначен для преобразования одиночного сигнала на П входах, представленного в двоичном коде в сигнал на одном из виходов, который отвечает десятичной записи числа.

Пример. Дешифратор имеет 3 входа и 5 виходов.

Виходное состояние можно задать при помощи табл. истинности 2 Построим логическую функцію используя СДНФ или СКНФ. ДОпустим, что используем СДНФ. Запись этой функции нприведена в таблице 1. По полученным выражениям и будем строить автоматотриманому виразу й був побудований автомат (рис.3.26.) .

Рис.3.26. Схема дешифратора

Мультиплексор.Это функциональный узел, который обеспечивает передачу цифровой информации , поступающей по нескольким входам на одну выходную линию. Обобщенная схема мультиплексора приведена на рис.3.27.

Рис. 3.27. Структурная схема мультиплексора.

Поиск по сайту: