15.3.3. Синхронные счетчики
Особенность синхронных счетчиков заключается в том, что счетные импульсы поступают на входы синхронизации всех триггеров одновременно. На рис. 15.12, а приведена таблица истинности для трехразрядного двоичного суммирующего и вычитающего счетчиков. Из таблицы истинности следуют правила, которые выделены в таблице горизонтальными линиями. Они заключаются в том, что выходная переменная Q при подаче очередного счетного импульса поменяет свое значение только после того, как все соседние с ней переменные более низких разрядов будут равны 1 (для суммирующего счетчика) или 0 (для вычитающего счетчика).
Принцип построения синхронных счетчиков следует из вышеприведенных правил. Пусть в суммирующем четырехразрядном счетчике (рис. 15.12, б) срабатывание счетных триггеров, выполненных на базе JK-триггеров, происходит по фронту импульсов, поданных на вход синхронизации, когда значения всех меньших разрядов равны 1. Отсюда следует, что информационные Т-входы триггеров должны иметь следующие значения:
T1 = 1; T2 = Q1; T3 = Q1∙Q2; T4 = Q1·Q2·Q3.
Приведенные формулы можно обобщить на произвольное число разрядов:
.
Рис. 15.12. Синхронные счетчики:
таблица истинности трехразрядного счетчика (а); схема четырехразрядного счетчика (б)
Следовательно, для суммирующего счетчика информационный сигнал T, подаваемый на данный разряд, формируется путем логического умножения выходных сигналов всех младших разрядов, образованных в предыдущем такте, поэтому в схему (рис. 15.12, б) суммирующего счетчика введены ЛЭ 2И и 3И.
Для вычитающего счетчика информационный сигнал T, подаваемый на данный разряд, формируется путем логического умножения инверсных выходных сигналов всех младших разрядов, образованных в предыдущем такте:
.
Для того чтобы преобразовать суммирующий счетчик в вычитающий, надо в схеме (рис. 15.12, б) заменить все ЛЭ И на ЛЭ ИЛИ-НЕ.
На рис. 15.13, а приведено УГО ИС КР1554ИЕ6, которая представляет собой двоично-десятичный синхронный реверсивный счетчик. Счетчик выполняет следующие основные функции:
- предварительную параллельную запись четырехразрядного числа, поданного на информационные входы D путем подачи напряжения низкого уровня на статический вход L;
- суммирование тактовых импульсов по динамическому входу С+ и вычитание – по входу C-. При этом на другой тактовый вход необходимо подать высокий уровень напряжения. Счет будет вестись от того числа, которое было предварительно записано в счетчик.
Рис. 15.13. ИС 1554ИЕ6: УГО (а); таблица истинности (б)
С целью управления несколькими декадами счетчики каскадируют. Для чего с выходов P+ и P- тактовые сигналы прямого и обратного переноса предыдущего счетчика подаются на входы C+ и C- последующего счетчика. Режимы работы счетчика представлены в таблице истинности (рис. 15.13, б). Счетчик КР1554ИЕ7 отличается от КР1554ИЕ6 лишь коэффициентом счета Kc = 16.
Синхронные счетчики являются самыми быстродействующими. К недостаткам синхронных счетчиков следует отнести их схемную сложность при большом числе разрядов.