Лекция №17(самотоятельно) кольцевой счетчик

Кольцевой счетчик можно собрать на базе регистра сдвига. Для этого достаточно:

• соединить все входы уст. "0";

• счетные входы и вход D первого триггера соединить с выходом последнего триггера.

Рис. 12.12 Кольцевой счетчик

Принцип работы: перед началом счета импульсов начальной установки в нулевой ряд Q₀ записывается логическое "1", в остальные разряды – логические "0". Затем каждый приходящий импульс Т перезаписывает "1" в следующий триггер, и число поступающих импульсов определяется по номеру выхода, на который Q_i=1. Предпоследний импульс (N-1) переводит последний триггер в "1", после чего N-ый импульс перенесет "1" – на выход Q₀ и счет начнется сначала. Таким образом, можно построить кольцевой счетчик с произвольным коэффициентом счета.

Недостаток такого счетчика – большое число триггеров.

Для обеспечения работой (правильной) счетчиков, выполненных на КМОП технологии (серии К176, 561, 564), необходимо после включения питания устанавливать их в исходное нулевое состояние (R=1). В противном случае счетчики могут работать по случайному закону.

В настоящее время на базе КМОП технологии разработаны ИС счетчики с дешифратором, что упрощает принципиальные схемы отображения регистрируемой информации. Широко применяются такие программные счетчики-делители, например: К561ИE15 c K=3...15999.

Микросхемы К155ИЕ2, К155ИЕ4 и К155ИЕ5

Эти микросхемы выполняют функцию 4-хразрядного счетчика (двоичного) прямого счета.

Все счетчики построены на JK-триггерах и в них реализован последовательный перенос.

Все три типа счетчиков состоят из двух отдельных частей.

Первая часть у всех схем одинакова – младший разряд счетчика (Н=2) с отдельным выходом С₁.

Рис. 12.13 4-хразрядный счетчик (двоичного) прямого счета

Вторая часть счетчика ИЕ5 (по модулю 8) – последовательно соединенные 3 JK-триггера.

Если соединить выход первого триггера Q₁ с С₂, получим 4-хразрядный двоичный счетчик.

Общий вид микросхемы К155ИЕ5 приведен ниже. Временные диаграммы работы.

Рис. 12.14 Временные диаграммы работы микросхемы К155ИЕ5

Для всех счетчиков серии МС К155 время задержки составляет 135 нс.

Формирование триггера с К_сч=5 приведено ниже.

Рис. 12.15 Общий вид микросхемы К155ИЕ5

В справочнике по цифровой схемотехнике (Зубчук и др. страница 192) приведены также счетчики с К_сч=6, 7, 9, 10.

Кроме последовательно включенных N триггеров счетчик с дешифратором содержит логическую схему, декодирующую состояние К_сч и формирующую сигналы сброса всех разрядов в состояние "0". Пример десятичного счетчика с регулярной сменой состояний приведен ниже.

Рис. 12.16 Пример десятичного счетчика с регулярной сменой состояний

Тактовый сигнал реверсивных счетчиков можно представить в виде дизъюнкции двух сигналов:

,

где C(clock) – тактовый сигнал, ;

(U – Up – сложение, D – Down – вычитание).

При работе реверсивных счетчиков должно выполняться условие:

.

Таким образом, счетчик должен иметь 2 входа для тактовых сигналов CU и CD.

Рассмотрим принцип работы двоичного реверсивного 4-хразрядного счетчика 155ИЕ7.

Эпюры напряжения.

Временные диаграммы 155ИЕ7.

Рис. 12.17 Временные диаграммы 155ИЕ7

Рис. 12.18 Временные диаграммы 155ИЕ7

1. установка "0". R=1.

2. запись (предустановка) двоичного кода. ; С₁=С₂=1.

Счет начинается с записанного числа по импульсам низкого уровня, подаваемым на вход С₁ (режим сложения) или С₂ (режим вычитания).

Рис. 12.19 Временная диаграмма

Общий вид микросхемы 155ИЕ7 приведен ниже.

Из временных диаграмм видно, что еще до переключения выхода Q₁ триггера счетный импульс Т через ЛЭ "И" поступает в виде импульса переноса Р₁ на вход второго разряда.

Если Q₂=1, то счетный импульс проходит дальше через ЛЭ и т. д. Счетный импульс Т проходит до ЛЭ, на второй вход которого поступает Q_i=0. При этом триггеры с первого до (i-1)-го устанавливаются в "0", а i-триггер в "1".