40.Несимметричные триггеры (Триггеры Шмита).

Триггер Шмидта на транзисторах.

Нужен для ускорения сигнала.

ТЛ2 – шесть двухвходовых

ТЛ3 (ТЛ1 654 серии) – четыре двухвходовых

Эти триггеры также обладают двумя устойчивыми состояниями, смена которых происходит скачкообразно под действием входных сигналов, основу несимметричных триггеров, как и симметричных составляет двухкаскадный УПТ охваченный ПОС.

Они не обладают памятью, и используются не для обработки и хранения информации, а в качеств пороговых устройств и формирователей прямоугольных импульсов из сигналов произвольной формы.

Особенно полезны при установке их на входе устройств при медленно изменяющихся и зашумленных входных сигналов.

Могут выполняться на свободных логических элементах, в этом случае оказывается возможным регулировать напряжение вкл. и выкл., а также ширину петли гистерезиса(для ТТЛ – в небольших пределах).

Триггер Шмидта на логических элементах:

	КМОП	ТТЛ
R1	(10 50)k	(200 500)k
R2	(0,1 1)k	(2,2 3,3)k

41.Счетчики импульсов. Двоичные счетчики и счетчики с произвольным коэффициентом счета. Принцип действия, структурные и принципиальные схемы, временные диаграммы работы счетчиков, их основные параметры. Разновидности счетчиков, особенности использования счетчиков при создании цифровых систем управления.

Счетчиком называется устройство, сигналы на выходе которого в определенном коде отображают число импульсов, поступивших на счетный вход. Счетчик, образованный цепочкой из m триггеров может подсчитать в двоичном коде импульсов. Каждый из триггеров называется разрядом счетчика. Число называется коэффициентом или модулем счета.

Информация может сниматься с прямых и инверсных выходов триггеров. Когда число входных импульсов , то при n входа равном Kсч происходит переполнение, счетчик возвращается в нулевое состояние и повторяет цикл. Каждый разряд счетчика делит частоту входных импульсов пополам. Для периодических сигналов .

Коэффициент счета называют коэффициентом деления, следовательно каждый счетчик может использоваться как делитель частоты.

Обозначения:

СТ 2 – двоичный

СТ10 – двоично-десятичный

СТ2/10 – переключающийся

Основные параметры: емкость и быстродействие. Емкость численно равна коэффициенту счета и характеризует число импульсов, доступных счету за 1 цикл. Быстродействие определяется двумя параметрами: разрешающей способностью и временем установления.

Под разрешающей способностью подразумевают минимальное время между двумя сигналами, при которых еще не возникают сбои в работе tразр.сч.

Время установления кода tуст равно времени между моментом поступления входного сигнала и переходом счетчика в новое состояние.

Счетчики классифицируются следующим образом:

1. по модулю счета:

   • двоичные

   • двоично-десятичные

   • с произвольным фиксированным модулем счета

   • с переменным модулем

2. по направлению счета:

• суммирующие

• вычитающие

• реверсивные

3. по способу организации внутренних связей

• с последовательным переносом (асинхронные)

• с параллельным переносом (синхронные)

• с комбинированным переносом

• кольцевые

Классификационные признаки независимы и могут встречаться в разных комбинациях.

Число, записанное в счетчик, определяется по формуле:

где m – номер триггера,

Q – может принимать значение «1» и «0»,

– вес младшего разряда.

Введением дополнительных логических связей (обратных и прямых) счетчики могут быть обращены в недвоичные, для которых . Например, двоично-десятичные с Ксч=10 (двоичный по коду счета, десятичный по числу состояний). Организуется из 4-х разрядных двоичных путем исключения избыточных состояний за счет введения дополнительных связей. Когда счетчик используется в качестве делителя, направление счета роли не играет.

Счетчики с последовательным переносом представляют собой цепочку триггеров, в которых импульсы, подлежащие счету, поступают на вход 1-го триггера, а сигнал переноса передается последовательно от одного разряда к другому.

Достоинства: простота схемы и увеличение разрядности.

Недостатки: низкое быстродействие из-за последовательного принципа работы.

Счетчики с параллельным переносом.

У них счетные импульсы подаются одновременно на все тактовые входы, а каждый из триггеров цепочки служит по отношению к последующему только источником информационных сигналов. Срабатывание триггеров параллельного счетчика происходит синхронно, а задержка переключения всего счетчика равна задержке одно триггера.

В счетчике с параллельно-последовательным переносом триггеры соединены в группы так, что отдельные группы образуют счетчики с параллельным переносом внутри группы, а группы соединяются в счетчик с последовательным переносом. Общий коэффициент счета равен произведению коэффициентов счета всех групп.

42.Счетчики ТТЛ с последовательным переносом

Суммирующие счетчики-делители с последовательным переносом типа К155ИЕ2, К155ИЕ4 и К155ИЕ5 близки по логическим структурам и принципу действия. Они состоят из четырех одинаковых JK-триггеров, используемых в зави­симости от внутренней структуры микросхемы по прямо­му назначению либо как T-триггеры. Опрокидывание триг­геров происходит по отрицательным перепадам (от 1 к 0) входных сигналов. Триггеры включены двумя секциями. Три триггера соединены в последовательную цепочку, чет­вертый — выполнен самостоятельным. Такая структура позволяет использовать секцию раздельно, а также по-разному включать их между собой.

Помимо триггеров, в схемы входят логические элемен­ты с самостоятельными входами. С помощью логических элементов осуществляется одновременная установка всех триггеров в определенное состояние, а также остановка счета.

В микросхеме К155ИЕ5 цепочка из трех триггеров (DD2—DD4) образует счетчик-делитель на 8. При последовательном включении всех триггеров (выход Q1 соединяется с входом T2) получается счетчик-де­литель в коде 8421 с коэф­фициентом счета (деления) до 16.

Логический элемент DD5 обеспечивает одновремен­ную принудительную уста­новку триггеров в нулевое состояние и прекращение счета на время действия уп­равляющего сигнала.

Путем определенных соединений входных (T1, Т2, R₀₁, R₀₂) и выходных (Ql, Q2, Q3, Q4) выво­дов можно обеспечить различные коэффициенты счета (деления), меньшие 16. Рассмотренный выше метод проектирования по­следовательных счетчи­ков-делителей полностью применим и к этой микросхеме. Поскольку логический эле­мент DD5 — двухвходовый, с его помощью могут быть ор­ганизованы такие коэффициенты счета (деления), которые в двоичном коде содержат две единицы: 3₁₀=011₂; 5₁₀ = 101₂; 6₁₀=110₂; 9₁₀=1001₂;

10₁₀= 1010₂; 12₁₀=1100₂.

Для других коэффициентов счета (деления) двух вхо­дов логического элемента недостаточно. Добавив еще одну микросхему — логический расширитель по И — можно обес­печить и другие коэффициенты деления: 7, 11, 13, 14 и 15.

Когда счетчик используется в качестве делителя часто­ты, то, немного усложнив схему, можно получать на выхо­де кратковременные импульсы вместо обычного перепада напряжения. Установка нуля счетчика проис­ходит в этом случае через триггер DD4, DD5. С приходом следующего входного импульса триггер возвращается в исходное состояние. Сигналы на выходах триггера по дли­тельности равны входным.

Последовательным соединением нескольких делителей можно увеличить общий коэффициент деления, который будет равен произведению отдельных K_дел.

ИЕ4 (ИЕ5)

ИЕ4

Микросхема К155ИЕ4 отличается от рас­смотренной тем, что триггеры DD2 и DD3 охвачены цепью обратной связи, за счет которой их общий модуль счета равен 3. Цепочка DD2—DD4 образует, таким образом, счетчик-делитель с модулем К_сч=6, а при совместном включении ее с триггером DDI — счетчик-де­литель с модулем К_сч=12.

Эти счетчики применяются преимущественно в прибо­рах измерения времени.

Когда обе секции включаются с триггером DDI на вхо­де, счетчик работает в коде 6421 («вес» сигналов на вы­ходах Q4, Q3, Q2, Q1); если DD2 служит входным тригге­ром, a DDI — выходным, то сигналы на выходах Ql, Q4, Q3 и Q2 формируются согласно коду 6321.

Изменить коэффициент пересчета возможно с помощью R(S)-входов.

ИЕ2

Микросхема К155ИЕ2 представляет собой двоично-десятичный счетчик. Здесь триггеры DD2—DD4 образуют счетчик-делитель с модулем счета К_сч =5. При последовательном соединении обеих секций микросхема работает как десятичный (децималь­ный) счетчик. Еще одна особенность микросхемы — нали­чие второго логического элемента, DD5, при помощи ко­торого счетчик можно устанавливать в состояние, соответ­ствующее числу 9 в двоичном коде (Q4 =Ql = l; Q3=Q2=0).

Второй логический элемент придает дополнительную гибкость счетчику, позволяя, например, переходить в состояние 9 (1001), минуя промежуточные числа. При этом обеспечивается повышенное быстродействие при переходе от состояния 1001 к 0000, так как триггеры DDI и DD4 ра­ботают синхронно и задержка переключения равна задер­жке одного триггера. Логический элемент DD6 служит для установки в нулевое состояние и действует, как в двух рассмотренных выше микросхемах. Поскольку логические элементы формируют различные состояния счетчика, их одновременное включение недопустимо.

При последовательном соединение (Q₁ к С₂) схема работает как 10-ый счетчик в коде 8-4-2-1, но на выходе не получается меандр.

Если Т1 включен последним, счетчик работает в коде 5-4-2-1 и на выходе будет меандр.

43.Счетчик ТТЛ с параллельным переносом

Двоично-десятичный суммирующий счетчик с параллельным переносом типа К155ИЕ9 отличается от рассмот­ренных ранее счетчиков с последовательным переносом бо­лее высоким быстродействием, а также некоторыми функ­циональными особенностями.

Помимо счетного входа Т и входа установки нуля R микросхема имеет четыре входа Dl, D2, D4, D8 для зада­ния счетчику желаемого состояния от 0 до 9, минуя вход Т (так называемая предварительная установка), вход VI вво­да в счетчик информации со входов D1, D2, D4, D8, вход разрешения счета V2, разрешения переноса V3, прямые выходы от разрядов счетчика Ql, Q2, Q4, Q8, а также вы­ход переноса Р.

Нормальный счет (без ввода информации со входов Dl, D2, D4, D8) происходит при V1 = V2=V3=R=>1, ког­да входные импульсы поступают на вход Т. Состояния вы­ходов Ql, Q2, Q4, Q8 при этом будут изменяться в двоич­но-десятичном коде от 0 до 9. Смена состояний происходит по фронту 0,1 счетных импульсов (за счет инвертора на входе). Синхронное переключение триггеров предотвраща­ет ложные импульсы, обусловленные временными задерж­ками.

На выходе переноса Р импульс U¹ формируется с 9-м входным импульсом (т.е. при Q4=Q1= 1 и Q3=Q2==0). По длительности он равен сигналу Q1=l (без учета за­держки во внутренних элементах). Этот импульс исполь­зуется при каскадировании (наращивании) счетчиков, а также при использовании их в качестве делителей. Вход V3 является разрешающим по отношению к выходу Р.

Сигнал V2=0 прерывает счет. Информация на выходах Ql, Q2, Q4, Q8 при этом сохраняется.

Вход R обладает приоритетом по отношению ко всем остальным входам. Установка нулевого состояния Q1=Q2=Q3=Q4=0 обеспечивается сигналом R=0.