18 Программируемые делители

Цифровое устройство, называемое делителем, предназначено для деления числа входных импульсов или частоты их следования на заданный коэффициент. Строятся делители на основе счетчиков любых типов, хотя предпочтение отдается двоичным. Делители, как правило, не имеют промежуточных выходов, а лишь один основной. Коэффициент деления может иметь постоянное или переменное значение, например, задаваемое программой. Делители с переменным коэффициентом деления К_дел, называемые ДПКД, могут быть построены по различным схемотехническим вариантам, например, с предварительной установкой счетчика в некоторое исходное состояние от которого ведется счет до переполнения счетчика при суммировании, либо обнуление при вычитании, либо с установкой промежуточного значения коэффициента счета, после которого произойдет сброс счетчика в нулевое состояние и начнется новый цикл. Кроме того, возможно построение ДПКД на основе кольцевых счетчиков, у которых возможно изменение схемы обратных связей.

18.1 Программируемые делители с предварительной установкой

Пример программируемого делителя, построенного по варианту с предварительной установкой, приведен на рисунке 18.1. На входы предустановки ИС К564ИЕ11 подают код, соответствующий числу «лишних» состояний 2ⁿ – K_дел. Запись числа во все триггеры происходит параллельно через входы D с поступлением на вход «Разрешение установки» Е уровня лог. 1. Этот импульс приходит с инвертора, подключенного к выходу переноса РО. Тактовые импульсы поступают на вход С, переключение триггеров в счетчике происходит по положительному фронту. При подаче на вход  1 высокого уровня счетчик производит сложение последовательности импульсов (входного числа), подаваемых на тактовый вход С, с числом записанным в счетчике. Счетчик проходит состояния от исходного, предварительно установленного, до конечного, при котором он заполняется единицами и формирует на выходе РО сигнал переноса. Этим сигналом разрешается запись в счетчик исходного кода, и цикл повторяется. На выходе инвертора получим импульсную последовательность, частота которой будет равна F_вх /K_дел. При подаче на вход  1 низкого уровня напряжения счетчик производит вычитание из числа, записанного в счетчике К_уст (код установки) последовательности импульсов, подаваемых на вход С. В этом случае сигнал переноса формируется при обнулении счетчика и, следовательно, коэффициент деления будет равен коду, установленному на входах D, а частота выходного сигнала будет равна F_вх /K_уст.

Установление всех разрядов счетчика в нулевое состояние можно осуществить путем подачи на вход R лог.1, причем вход R имеет абсолютный приоритет по отношению к любому другому входу. В счетчике предусмотрены вход и выход переноса (Р1 и Р2) , что позволяет увеличить разрядность обрабатываемых чисел путем последовательного соединения нескольких счетчиков с помощью входов Р1 и выходов Р2.

Рисунок 18.1 – Делитель на ИС К564ИЕ11 с предварительной установкой.

Принцип предустановки можно использовать при построении многоразрядных программируемых делителей (рисунок 18.2). Для этих целей удобно использовать МСХ К555ИЕ9 . Чтобы получить указанный режим, достаточно сигнал переноса старшего разряда, через инвертор, подать на V вход разрешения записи всех счетчиков, а на информационные входы D1–D8 подать двоичный код, определяющий коэффициент пересчета. При установке счетчика в процессе счета в состояние все «девятки» счетчик перейдет в режим параллельной записи и при подаче следующего тактового импульса вместо перехода в 00…0 произойдет запись параллельного кода, поданного на входы D1 – D4 каждой микросхемы. В результате общий коэффициент пересчета N уменьшится на величину K и составит

N = 10 ^m – K,

где m – число микросхем в делителе.

Коэффициент пересчета может меняться в делителе для выхода 2 в пределах 1…10^m, так как длительность выходных импульсов положительной полярности равна длительности паузы между положительными импульсами входной последовательности. Для выхода 1 коэффициент пересчета меняется в пределах 20 ^m , поскольку длительность импульсов отрицательной полярности равна периоду входных импульсов.

Рисунок 18.2 – Делитель с управляемым коэффициентом деления с предустановкой на ИС К555ИЕ9

Программируемый делитель с цифровым компаратором. Вариант ДПКД с использованием цифрового компаратора приведен на рисунке 18.3.

Рисунок 18.3 – Программируемый делитель на счетчике и цифровом компараторе

На входы А0 – А3 цифрового компаратора подан код предустановки, соответствующий К_дел. При достижении счетчиком состояния, код которого равен установленному, компаратор на выходе А=В формирует сигнал выходного уровня и переводит SR-триггер в единичное состояние. По цепи обратной связи сигнал с выхода триггера поступает на вход R счетчика и обнуляет его. Следующий тактовый импульс по фронту выключает триггер, а по срезу начинает новый цикл счета. Дополнительный триггер необходим для исключения возможности сбоя при разбросе временных параметров счетчика (повышения надежности работы). Во многих случаях этот триггер можно исключить.