Контрольне завдання

1. За допомого довідникової літератури виписати УГП, таблицю істинності та призначення виводів для мікросхеми КР1533ТВ9. Охарактеризувати режими її роботи.

2. За допомого довідникової літератури виписати УГП, таблицю істинності та призначення виводів для мікросхеми КР1533ТМ2. Охарактеризувати режими її роботи.

Тема 4.3. Лічильники.

Лекція №16с. Лічильники на ІМС. Побудова схем електричних принципових різних варіантів лічильників.

Лічильником називається автомат, призначений для виконання мікрооперації лічби та зберігання слів.

Кількість дозволених станів лічильника називають його періодом або модулем.

За характером мікрооперації лічби лічильники поділяють на інкрементні, декрементні, реверсивні. У моменти надходження чергового лічильного сигналу стан інкрементного лічильника змінюється на +1, а декрементного на -1. Реверсивний лічильник може виконувати мікрооперацію інкременту або декременту залежно від значення сигналу на вході управління.

Залежно від основи системи числення, у якій виконується мікрооперація лічби, розрізняють двійкові, двійково-десяткові, двійково-п'ятіркові лічильники тощо.

Лічильники бувають асинхронні та синхронні.

В асинхронних лічильниках на тактові входи синхронних тригерів або на інформаційні входи асинхронних тригерів надходять сигнали з виходів сусідніх розрядів. Тригери в таких лічильниках спрацьовують не одночасно, оскільки перемикання одних тригерів починається тільки після зміни стану інших.

У синхронних лічильниках усі тригери перемикаються одночасно під дією спільного синхронізуючого сигналу, що надходить на тактові входи усіх тригерів.

Для побудови лічильників на потенціальних елементах переважно застосовують синхронні тригери з внутрішньою затримкою.

Узагальнена структура синхронного лічильника на JK – тригерах зображена на рис.1.1., де Х – лічильний сигнал, Y – сигнал мікрооперації (Y = 1 – інкремент, Y = 0 – декремент), - значення розрядів (стан) лічильника.

Для встановлення лічильника у початковий стан перед виконанням операції використовують асинхронні входи та тригерів.

Рис.1.1. Узагальнена структура синхронного лічильника

Комбінаційна схема (КС) формує функції збудження тригерів, що відіграють роль сигналів переносів ( - перенос в і-й розряд лічильника).

Перемикання тригера молодшого розряду лічильника здійснюється з надходженням кожного лічильного сигналу Х, а решти тригерів – тільки у тому випадку, коли всі тригери молодших розрядів встановлені в 1 (інкрементний лічильник) або в 0 (декрементний лічильник).

За способом організації переносу (позики) між розрядами лічильники поділяють на такі типи:

з послідовним переносом;

з наскрізним переносом;

з паралельним переносом;

з груповим переносом.

У лічильниках з послідовним переносом перенос (позика) у сусідній старший розряд формується тільки після перемикання тригера в попередньому (молодшому) розряді. Такі лічильники є асинхронними. У цьому випадку тригери перемикаються не одночасно (несинхронно).

У випадку наскрізного переносу кола переносу організують таким чином, щоб значення функції переносу і-го (молодшого) розряду лічильника було аргументом функції переносу і + 1 (старшого) розряду. У цьому випадку сигнали переносів для кожного розряду лічильника формуються почергово, починаючи з молодших розрядів.

У лічильниках з паралельним (одночасним) переносом аргументами функцій переносів для кожного розряду є сигнали на виходах тригерів попередніх (молодших) розрядів. Переноси для всіх розрядів лічильника формуються одночасно (за умови, що всі логічні елементи у схемі мають однаковий час перемикання).

У лічильниках з груповим переносом розряди розбивають на групи і у межах однієї групи організують паралельний перенос, а між групами - послідовний або наскрізний.

Функціональна схема n - розрядного інкрементного лічильника з послідовним переносом, побудованого на синхронних Т-тригерах показана на рис.1.2.

Рис. 1.2. Організація послідовного переносу

Тригери такого лічильника перемикаються за заднім фронтом тактового сигналу, часова діаграма без урахування часу перемикання тригера показана на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Часова діаграма лічильника з послідовним переносом

Якщо схема лічильника реалізує звичайний (природний) порядок лічби з модулем 2ⁿ і має кола паралельного переносу, то функції переносу F_i мають такий вигляд.

Для інкрементного лічильника

(перемикання і-го розряду здійснюється, тільки у тому випадку, коли всі тригери молодших розрядів встановлені в «1»). Приклад лічильника з паралельним переносом наведено на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Функціональна схема інкрементного лічильника

з паралельним переносом на JK - тригерах

Для декрементного лічильника

(перемикання і-го розряду здійснюється, тільки у тому випадку, коли всі тригери молодших розрядів встановлені в «0»).

Для реверсивного лічильника

(при Y = 1 виконується мікрооперація інкременту, а при Y = 0 - декременту).

Для лічильників з наскрізним переносом перемикальні функції F_i мають вигляд:

а) для інкрементного лічильника

б) для декрементного лічильника

в) для реверсивного лічильника

де

Приклад реверсивного лічильника з модулем 16 (n = 4) наведено на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Функціональна схема реверсивного лічильника

з наскрізним переносом на Т – тригерах

Лічильники з наскрізним переносом потребують меншої кількості логічних елементів для організації кіл переносу, але поступаються лічильниками з паралельним переносом швидкодією.

Приклад реалізації групового переносу наведено на рис. 1.6. У межах групи реалізовано паралельний перенос, а між групами – наскрізний (Р₄ – перенос з молодшої тетради у старшу, Р₈ – вихідний перенос лічильника).

Рис. 1.6. Реалізація групового переносу

Основними часовими характеристиками лічильників є:

- максимальна частота надходження лічильних сигналів;

- час переходу лічильника з одного стану в інший.

Параметр характеризує мінімально допустимий період надходження лічильних сигналів, при якому лічильник працює без збоїв.

Час переходу лічильника з одного стану в інший – це інтервал часу між моментами надходження лічильних сигналів, при якому лічильник без збоїв, переходить з одного стану в інший.

Параметр залежить від типу тригера та організації переносу між розрядами лічильника.

Для лічильника з послідовним переносом , де - розрядність лічильника, а - час перемикання тригера.

Для лічильника з паралельним переносом де - час затримки поширення сигналу у логічному елементі (наприклад, у елементі І, див. рис. 1.4).

Для лічильника з наскрізним переносом , а для лічильника з груповим переносом (рис. 6) , де - кількість груп.

33