Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
41. Вычитающий последовательный двоичный счетчик.
При построении вычитающих счетчиков необходимо обеспечить режим обратного счета, когда каждый очередной входной счетный импульс должен уменьшать результат счета на единицу. Направление обратного счета в вычитающих счетчиках достигается за счет изменения характера межкаскадных соединений в цепях последовательного переноса сигнала. Чтобы счетчик был вычитающим, следует для формирования переноса использовать сигналы с инверсных выходов каждого триггера.
Схема вычитающего двоичного счетчика с инверсным динамическим управлением, а также организация в нем межкаскадных связей показана на рис. 14.3, а. Для организации режима вычитания необходимо инверсный выход каждого предыдущего триггера соединить с входом Т последующего триггера.
Рис. 14.3. Асинхронный вычитающий двоичный счетчик:
а – структурная схема счетчика, б – временные диаграммы
Работа счетчика начинается с установки всех триггеров в нулевое состояние. Первый счетный импульс C, поступивший на вход T, по отрицательному фронту устанавливает на выходах счетчика Q2Q1Q0 комбинацию 111. Каждый следующий входной импульс уменьшает содержимое счетчика на единицу. При поступлении восьмого импульса все триггеры счетчика устанавливаются в нулевое состояние и цикл счета повторяется.
Временные диаграммы, поясняющие работу вычитающего счетчика, приведены на рис. 14.3, б. Режимы счета суммирующего и вычитающего 3разрядного двоичного счетчика характеризует табл. 14.1. При замене в схеме асинхронного счетчика (рис. 14.3, а) инверсного динамического входа на прямой динамический вход, счетчик становится суммирующим.
Вычитающие счетчики промышленностью не выпускаются, при необходимости организации режима вычитания применяются реверсивные счетчики, работающие в режиме обратного счета.
42. Синхронные (параллельные) счетчики, схемы, временные диаграммы работы.
Синхронные параллельные счетчики характеризуются тем, что переключение триггеров всех разрядов осуществляется синхронно (параллельно) по единому входному счетному сигналу, поступающему на синхронизирующий вход C (в зарубежных аналогах этот вход обозначают буквами CLK).
По сравнению с асинхронными последовательными счетчиками управление работой синхронных счетчиков гораздо сложнее. Для одновременного переключения триггеров всех разрядов необходимо с помощью комбинационной логики сформировать сигнал переноса и определить вид связей между разрядами, которые будут определять порядок переключения триггеров до прихода очередных счетных импульсов.
Разрядные триггеры счетчика переключаются каждым счетным импульсом, поданным на тактовый вход. В таком режиме счетчик осуществляет подсчет входных импульсов и фиксирует их в двоичном коде. Счет импульсов может производиться на увеличение (суммирование) или уменьшение (вычитание), начиная с предварительно установленного числа (кода).
Серийно выпускаемые промышленностью синхронные счетчики имеют прямой динамический вход. Сигналы на их выходах изменяются на нарастающем положительном фронте (от лог. 0 к лог. 1) входного счетного сигнала, поступающего на вход C (CLK). Если используемые в счетчике разрядные триггеры переключаются отрицательным перепадом сигнала, то для обеспечения синхронной работы схемы счетные импульсы подаются через внутренний инвертор, входящий в состав микросхемы. Реализуются синхронные счетчики в основном на D- и JK-триггерах, которые работают в счетном режиме. Большинство счетчиков имеют дополнительные входы установки сброса, причем сброс в состояние лог. 0 может быть как синхронным (ИМС ИЕ18), так и асинхронным (ИМС ИЕ10).
Счетчики по способу формирования сигналов переноса и организации связей между разрядами подразделяются на следующие группы:
– счетчики с последовательным переносом;
– счетчики с параллельным переносом;
– счетчики с комбинированным переносом.
Рассмотрим структурную схему двоичного 4-разрядного синхронного счетчика с параллельным переносом сигналов, представленную на рис. 14.10, где показано, какие соединения необходимо осуществить, чтобы счетчик был суммирующим и осуществлял параллельный перенос сигналов. Счетчик реализован на синхронных Т-триггерах, роль комбинационных схем выполняют многовходовые логические элементы И.
Счетные импульсы поступают параллельно на входы С всех триггеров через инвертор, который в данной схеме осуществляет согласование инверсного динамического входа С триггера и прямого динамического входа счетчика, обеспечивая работу схемы по единому фронту счетного импульса.
Рис. 14.10. Синхронный счетчик с параллельным переносом сигналов
Из приведенных диаграмм следует, что изначально все разряды счетчика должны быть установлены в нулевое состояние. Первый счетный импульс переключит триггер младшего разряда T1 в единичное состояние перепадом положительного фронта счетного импульса, поступившего на вход C. В счетчике на выходах Q8 Q4 Q2 Q1 установится код 00012 = 110.
Рис. 14.11. Временные диаграммы 4-разрядного синхронного
двоичного счетчика с прямым динамическим управлением
Последующие триггеры любого старшего разряда будут переключаться перепадом положительного фронта очередного счетного импульса, если сигнал разрешения EN имеет единичное значение и все триггеры младших разрядов установлены в единицу. Если на одном из входов элемента И будет присутствовать уровень лог. 0, то сигнал переноса не формируется и триггер данного разряда сохраняет прежнее состояние.
Время установления выходного кода в синхронном счетчике с параллельным переносом сигналов равно
tуст. сч = tуст. тр. (14.5)
Рассмотренный синхронный счетчик (см. рис. 14.11) обладает согласно выражению (14.5) самым высоким быстродействием, которое не зависит от разрядности n. Однако с ростом числа разрядов реализация счетчика затруднена ввиду усложнения комбинационной логики и применения многовходовых логических элементов, увеличивающих нагрузку на выходы разрядных триггеров. Поэтому количество разрядов в синхронных счетчиках обычно не превышает четырех.