Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Счетчики с последовательным переносом

Счетчики с последовательным переносом

Первый разряд счетчика, будучи счетным триггером, переключается каждым входным импульсом. Каждый последующий разряд счетчика получает переключающий перепад (1/0 или 0/1) от предыдущего разряда – переключающий перепад распространяется вдоль цепочки триггеров счетчика последовательно.

Счетчики с последовательным переносом - №1 - открытая онлайн библиотека

Структура суммирующего счетчика. Схема суммирующего счетчика с последовательным переносом приведена на рис. 4.3.1, а. С поступлением каждого входного импульса число в счетчике увеличивается на единицу. Если в данном разряде присутствует 1, то под воздействием перепада, поступающего от предыдущего, он обнуляется, и единица переносится в следующий разряд. Если же в данном разряде 0, то в него записывается 1.

На рис. 4.3.1, б представлено условное изображение 4-разрядного счетчика. На счетный С-вход поступают импульсы. Лог. 1 на входе R сбрасывает все разряды счетчика в нуль. По входам предварительной установки Do – D3 в счетчик может быть записано число, его занесение должно сопровождаться лог. 1 на вхо­де разрешения V. Число, занесенное в счетчик, фиксируется на его выходах двоичным кодом с «весами» разрядов 1–2–4–8, что отмечено на правом поле рис. 4.3.1, б. На выходе Р+ появляется лог. 1 с поступлением на вход 16-го импульса, т. е. вслед за тем, как предыдущими 15-ю импульсами все разряды счетчика были установлены в 1.

Суммирующий счетчик функционирует по правилам сложения двоичных чисел. Это легко проследить по временной диаграмме, изображенной на рис. 7.3, где крестиками отмечены переключающие перепады 1/0. Рассмотрим действие на счетчик, к примеру, шестого импульса. По его спаду триггер Т1 устанавливается в 0, перепад 1/0 на его выходе Q, переключает в 1 триггер Т2, а триггер Тъ остается в прежнем (единичном) состоянии, так как перепад 0/1 на выходе Q2 не является переключающим. Аналогично можно рассмотреть действие и других импульсов.

Счетчики с последовательным переносом - №2 - открытая онлайн библиотека

Из временных диаграмм (см. рис. 4.3.2) можно сделать следующие выводы:

– с наибольшей частотой (равной частоте входных импульсов) переключается входной триггер счетчика;

– частота импульсов на выходе каждого триггера вдвое меньше частоты импульсов на его входе, а n разрядов счетчика делят частоту входных импульсов в 2 n раз. При поступлении на вход рассмотренного счетчика восьми импульсов (в общем случае 2 n ) на выходе Q3 формируется один импульс; таким образом, счет­чик является делителем числа входных импульсов с коэффициентом деления (пересчета), равным емкости счетчика Ксч;

– при поступлении на вход суммирующего счетчика 2 n импульсов (для трехразрядного счетчика – восьми) он переполнется: все триггеры устанавливаются в 0 (счетчик обнуляется). Девятым импульсом рассмотренный счетчик вновь начинает заполняться;

– максимальное число, которое может содержать счетчик, на единицу меньше его емкости N= Кcч – 1 = 2 n – 1. Максимальное число в трехразрядном счетчике (когда на всех прямых выходах разрядов присутствуют единицы) равно 7 (2 3 – 1);

Читайте так же:
Дверцы чтобы спрятать счетчик

– в момент, предшествующий переключению очередного разряда, все предыдущие разряды счетчика находятся в состоянии 1.

Если в счетчике использованы триггеры, переключающиеся перепадом 0/1, то вход последующего триггера нужно соединить с инверсным выходом предыдущего, на котором формируется этот перепад, когда по основному выходу триггер переключается из 1 в 0.

Классификация счетчиков

Счетчики, как любые достаточно сложные устройства, можно классифицировать по множеству параметров. Три наиболее обобщенных способа классификации приведены ниже.

· По коэффициенту счета: двоичные; двоично-десятичные (декадные) или с другим основанием счета; с произвольным постоянным модулем; с переменным модулем.

· По направлению счета: суммирующие, вычитающие, реверсивные.

· По способу организации внутренних связей: с последовательным переносом; со сквозным переносом; с параллельным переносом; с комбинированным переносом; кольцевые.

Для двоичного счетчика с Ксч = 2 m , состоящего из m триггеров, зная номера триггеров и состояния выходов Q, можно определить записанное в счетчик число:

где m – номер триггера старшего разряда; 2 mi – вес соответствующего разряда.

Введением дополнительных логических связей – обратных и прямых – двоичные счетчики могут быть обращены в недвоичные – десятичные (декадные). Десятичный счет осуществляется в двоично-десятичном коде (двоичный по коду счета, десятичный по числу состояний). Десятичные счетчики организуют из 4 разрядных двоичных счетчиков. Избыточные 6 состояний исключаются введением дополнительных связей.

Возможны 2 варианта построения схем десятичных счетчиков:

· счет циклически идет от 0000 до 1001 и

· исходным состоянием служит 01102 = 610, и счет происходит до 11112 = 1510.

Первый вариант применяют чаще.

В суммирующем счетчике каждый входной импульс увеличивает число, записанное в счетчике на 1 (табл.7.1). В вычитающем счетчике – наоборот – уменьшает на 1.

Реверсивный счетчик может работать в качестве суммирующего и вычитающего. Эти счетчики имеют дополнительные входы для задания направления счета. Когда счетчик используется в качестве делителя, направление счета не имеет значения.

Счетчик с последовательным переносом – цепочка триггеров, в которой импульсы, подлежащие счету, поступают на вход 1 триггера, а сигнал переноса передается последовательно от одного разряда к другому. Главное достоинство таких счетчиков – простота схемы. Такой счетчик мало нагружает предыдущий каскад.

Недостаток – сравнительно низкое быстродействие. Именно поэтому асинхронные счетчики с последовательным переносом выпускаются разрядностью не более четырех. Другой недостаток – возможное появление ложных импульсов на выходе дешифраторов счетчиков.

Счетчики с параллельным переносом строят из синхронных триггеров. Счетные импульсы подаются одновременно на все тактовые входы, а каждый из триггеров цепочки служит по отношению к последующим только источником информации. Срабатывание триггеров параллельного счетчика происходит синхронно и задержка переключения всего счетчика равна задержке переключения для одного триггера. Счетчики с параллельным переносом применяют в быстродействующих устройствах.

Читайте так же:
По логам есть счетчику нет

Счётчики со сквозным переносом более быстродействующие, чем счетчики с последовательным переносом, но уступают в быстродействии счётчикам с параллельным переносом.

Счетчики – делители, оформленные как самостоятельные изделия, имеются в составе многих серий микросхем.

Номенклатуру счетчиков отличает большое разнообразие. Многие из них обладают универсальными свойствами и позволяют управлять коэффициентом и направлением счета, вводить до начала цикла исходное число, прекращать счет по команде, наращивать число разрядов и т. п.

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.

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:

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 > в двоичном коде .

Читайте так же:
Счетчик се 303 s31 503 jayvz

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

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

где ТП 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:

где m — число групп с параллельным переносом.

При сквозном межгрупповом переносе разрешающее время счетчика определяется из соотношения:

где Тл — 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

Цифровые устройства

, где Р12 – сигнал переноса из первого разряда во второй; Р23 – сигнал переноса из второго разряда в третий и т.п.

Для любого разряда Pn(n+1) = Q1  Q2  Q3, …, Qn  C . В схеме счетчика с параллельным переносом сигналы переноса в каждый разряд формируются согласно приведенным формулам.

Схема счетчика с параллельным переносом показана на рис 1.1.4.14.

Время установления кода при параллельной организации переноса определяется задержкой переключения одного триггера и временем задержки срабатывания схем И и существенно меньше, чем при последовательном переносе.

Читайте так же:
Счетчиков се 101 схема включения счетчиков се 101

Недостатком параллельного переноса является то, что при большом числе разрядов требуются схемы И с большим числом входов.

2. Суммирующий счетчик со сквозным переносом.

При сквозном переносе триггеры счётчика объединяются в группы, внутри каждой группы осуществляется параллельный перенос, а между группами – последовательный. На рис 1.14.15 представлена схема счетчика со сквозным переносом, каждая группа которого содержит по два триггера. При такой организации переноса все схемы умножения должны быть двухвходовыми. Время установления кода в счетчике со сквозным переносом определяется задержкой переключения триггера, задержка переключения схем И и инвертора в одной группе и количеством групп. Таким образом, быстродействие такого счетчика является промежуточным между быстродействиями счетчиков с последовательным и параллельным переносом.

4. Реверсивный счётчик.

Для построения вычитающего счетчика достаточно подать сигнал переноса на триггер старшего разряда не с прямого выхода предыдущего триггера, а с инверсного.

Связи между триггерами реверсивного счётчика соответствуют как суммирующему, так и вычитающему счётчику, но работает только одна из связей, которая определяется командой «Реверс» и подается на элемент И–НЕ, включенные в цепи передачи сигнала переноса. Схема реверсивного счётчика показана на Рис 1.14.16.

Пример синтеза двоично-десятичного счетчика.

Пусть требуется синтезировать асинхронный счетчик, работающий в коде 5-2-1-1. В соответствии с заданным кодом заполняем левую часть табл. 1 функционирования счётчика (столбцы Q4, Q3, Q2, Q1, n).

В таблице n – номер состояния счетчика, меняющийся на единицу при подаче каждого счетного импульса; Q1, Q2, Q3 и Q4 – логические переменные на выходе четырех триггеров, первый триггер с выходом Q1 соответствует первому младшему разряду; J и K – значения соответствующих сигналов на соответствующих входах JK – триггеров.

Каждый из универсальных триггеров может переключаться при подаче на вход С положительного («одиночного») импульса либо при подаче сигнала на вход С с выхода другого триггера. При этом переключение последующего триггера происходит тогда, когда предыдущий переключается из «1» в «0». Учитывая это, находим необходимое место подключения входов С всех четырех триггеров. Первый триггер должен переключаться при подаче первого, пятого и нулевого (десятого) импульса. Ни один из последующих триггеров не может обеспечить всех трех переключений. Поэтому на вход С первого триггер нужно подавать счетные импульсы. Они обеспечивают максимальную частоту переключений, а выборка нужных моментов переключения обеспечивается подачей сигналов на вход J и K .

На вход с второго триггера также нужно подать счетные импульсы, так как выходные сигналы ни одного из триггеров не обеспечат его переключения в нужный момент.

Читайте так же:
Счетчики импульсов с выходным сигналом

Вход С третьего триггера нужно соединить с выходом второго, так как его переключение при подаче третьего, пятого, восьмого триггера в эти моменты времени из «1» в «0».

По тем же соображениям выход третьего триггера нужно соединить со входом четвертого. Для определения сигналов на входах J и K заполняют правую часть табл. 1, используя таблицу функционирования JK – триггера (табл. 2). Почерк в таблице показывает, что значение сигнала в данном виде не вызывает изменения или сохранения состояния триггера. Например, для переключения первого триггера из «0» в «1» при подаче первого счетного импульса требуется, чтобы J1 = 1 в позиции n = 0,а значения K1 может быть любым, что означает прочерк. Если при очередном такте работы на какой – либо триггер сигнал переноса не подается, т.е. триггер, с которого он может прийти, не сбрасывается в «0», то в соответствующих клетках J и K можно ставить прочерки, так как при любых значениях J и K триггер не переключается. Таким способом заполняется в

Перенесем теперь данные правой части табл. 1 на диаграммы Вейча. В табл. 3 приведена диаграмма Вейча для четырех логических переменных. Принимаем за логические переменные значения сигналов на выходах триггеров и заполним восемь диаграмм Вейча (табл. 4), по которым определим сигналы на входах J и K четырех триггеров. При заполнении диаграмм единицы, нули или прочерк ставятся в тех клетках, в которых находятся соответствующие комбинации выходных переменных Q.

1
1

В клетках, в которых функция не определена или её значение не играет роли (т.е. ставится прочерк), можно помещать любые значения переменных, чтобы объединить контуром наибольшее количество клеток. Так, в табл. 4 для J1 во всех клетках можно поставить единицы и объединить одним контуром. Это означает, что J1 = 1.из всех других диаграмм следует, что K1 = Q2Q3 , J2 =Q1 , K2 = 1, J3 = 1, K3 =1, J4 =1, K4 = 1. Следовательно, на входы J1, K2, J3, K3, J4, K4 надо подать единицы, на вход K1 – конъюнкцию сигналов с прямых выходов второго и третьего триггеров, а вход J2 соединить с прямым выходом первого триггера. Если какой либо вход не куда не подключен, это эквивалентно подаче на этот вход единицы. Таким образом, счетчик синтезирован. Его схема показана на рис. 1.14.17.

Синтез синхронных счетчиков производится аналогично, но счетные импульсы подаются на входы С всех триггеров, поэтому при подаче каждого счетного импульса в каждом триггере нужно обеспечивать нужные значения J и K.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector