Двоичные счетчики с параллельным переносом
Выше рассмотрены схемы двоичных последовательных счетчиков, то есть таких счетчиков, в которых при изменении состояния определенного триггера возбуждается последующий триггер, причем триггеры меняют свои состояния не одновременно, а последовательно. Если в данной ситуации должны изменить свои состояния n триггеров, то для завершения этого процесса потребуется n интервалов времени, соответствующих времени изменения состояния каждого из триггеров. Такой последовательный характер работы является причиной двух недостатков последовательного счетчика: меньшая скорость счета по сравнению с параллельными счетчиками и возможность появления ложных сигналов на выходе схемы. В параллельных счетчиках синхронизирующие сигналы поступают на все триггеры одновременно.
Последовательный
характер переходов триггеров счетчика
является источником мощных сигналов
на его выходах. Например, в счетчике,
ведущем счет в четырехразрядном двоичном
коде с “весами” 8-4-2-1, при переходе от
числа 
к
числу 
на
выходе появится следующая последовательность
сигналов:
0111 ->ð 0110 ->ð 0100 ->ð 0000 ->ð 1000
Это означает, что при переходе из состояния 7 в состояние 8 на входах счетчика на короткое время появятся состояния 6; 4; 0. Эти дополнительные состояния могут вызвать ложную работу других устройств.
С целью уменьшения времени протекания переходных процессов можно реализовать счетчик в варианте с подачей входных импульсов одновременно на все триггеры. В этом случае получим счетчик с параллельным переносом.
Здесь на информационные входы триггеров подаются сигналы, являющиеся логической функцией состояния счетчика и определяющие конкретные триггеры, которые изменяют свое состояние при данном входном импульсе. Принцип стробирования сводится к следующему: триггер меняет свое состояние при пропускании очередного импульса синхронизации, если все предыдущие триггеры находились в состоянии логической единицы.
Параллельные счетчики имеют более высокое быстродействие по сравнению с последовательными, поскольку синхронизирующие импульсы поступают на все триггеры одновременно.
Максимальным быстродействием обладают синхронные счетчики с параллельным переносом, структуру которых найдем эвристически, рассмотрев процессы прибавления единицы к двоичным числам и вычитания ее из них.
JK-триггер.
В JK – триггере устранена неопределенность, возникающая в RS-триггере, когда S = R == 1. . JK -триггер можно получить из двухступенчатого RS -триггера, состоящего из главного и вспомогательного RS -триггеров.
Kill - убить, Jert - включить, Toggle - релаксация, переключение, Delay - задержка, Valve - разрешение, клапан, вентиль.
Для этого на входе главного триггера нужно иметь два S и два R входа и связать дополнительные входы крест-накрест с выходными зажимами вспомогательного триггера (рис. 17).
Рассмотрим
действие дополнительных связей, полагая,
что Q=1.
В этом случае при подаче сигнала С=1 и К=1 произойдет совпадение трех сигналов равных единице только на входах элемента 2. На его выходе появится ноль. В результате главный триггер установится в состояние Q1-0. После окончания тактового импульса, при С=0, состояние Q1 будет переписано в вспомогательный триггер, в результате установится Q=0.
Таким образом, действие входа К подобно R. К – установочный вход нуля. J – установочный вход единицы. Это несложно доказать.
Аналогично можно показать, что при воздействии на входы C=J=K=1 появится низкий уровень только на выходе элемента 2, и схема установится в состояние Q=0.
При подаче J=K=1 и действии синхроимпульса С=1 происходит изменение состояния JK-триггера на противоположное.
Регистры хранения
Основу регистра хранения составляют одноступенчатые асинхронные RS-триггеры. Каждый триггер служит для хранения одного разряда числа A = {aN ... a2a1}, так что количество триггеров в регистре равно N (рас. 2.38).
|
Рис. 2.38. Регистр хранения: а – функциональная схема; б – условное обозначение
Перед записью информации положительным импульсом по шине «Уст. 0» все триггеры устанавливаются в нулевое состояние. Число А подводится к триггерам через схемы совпадения, управляемые сигналом С3«Запись». При сигнале С3 = 1 информация попадает на входы триггеров и записывается в регистр. При сигнале Сз = 0 обеспечивается режим хранения записанной информации.
Информация из регистра может выводиться в прямом и обратном коде через схемы совпадения, управляемые сигналами Ссч1 и Ссч2. Для считывания информации в требуемом коде на соответствующую шину необходимо подать единичный сигнал. Таким образом, для записи, хранения и считывания одного разряда слова необходим элемент памяти и логические элементы на входе и выходе. Эту элементарную часть схемы регистра будем называть разрядом регистра.