Цель работы: В данной лабораторной работе требуется:

1. Реализовать модели счетчиков:

• Асинхронные счетчики

- на D-триггерах

- на JK-триггерах

И описать другие виды возможных счетчиков:

• Синхронные счетчики

• Двоичные счетчики

• Счетчики с k-2n

2. Реализовать модель мультивибратора:

• Несинхронизированный мультивибратор

-в виде двухкаскадного усилителя

- общепринятое начертание с перекрестными связями

- на интегральных схемах

Выполнение работы: Задание №1. Счетчики

Счётчиком называется схема, выполняющая функции подсчета количества единиц в единичных сигналах, поступивших на её вход, а так же функции формирования и запоминания некоторого кода, соответствующего этому количеству. Счётчик так же иногда может выполнять функицю приёма и выдачи кода. Схемы счётчиков можно классифицировать по следующим признакам:

1. Основание системы счисления. В вычислительных схемах используются двоичные и десятичные счётчики. Двоичные счётчики подразделяются на счётчики с модулем пересчёта, равным 2n и модулем пересчета, не равным 2n, где n – разрядность счётчика.

2. Направление переходов счётчиков. Счётчики разделяются на простые (суммирующие или вычитающие), которые могут вести счет только в одном направлении, т.е. только прибавлять или вычитать входные сигналы, и реверсивные, которые в зависимости от управляющего сигнала могут вести счёт в прямом или обратном направлении.

3. Способ построения цепей переноса. Различают счётчики с последовательным, сквозным и групповым переносом.

4. Способ организации счета. Счетчики могут быть асинхронными и синхронными. В асинхронных счетчиках изменение состояния счетчика осуществляется с поступлением информации только на вход первого каскада. В синхронных счетчиках информационный сигнал поступает одновременно на синхронные входы всех разрядов.

5. Тип элементов, использующихся для построения счетчика. Различают счетчики на импульсных, импульсно-потенциальных и потенциальных элементах. В современной электронной аппаратуре используются все эти 3 типа, в дальнейшем мы будем рассматривать только счетчики на потенциальных элементах, так как это основной тип счетчиков, используемых в ЭВМ,

6. Тип организации счетного элемента. Счетчики могут быть построены на триггерах со счетным входом и на запоминающих элементах, с использованием логических суммирующих схем.

Особую группу составляют счетчики, работающие по принципу циклического сдвигающего регистра (или регистра сдвига). Это кольцевые счетчики. Однако эти счетчики отличаются низкой устойчивостью к помехам и сбоям, поэтому в ЭВМ практически не применяются.

Двоичные счетчики

Схемы счетчиков могут быть построены на базе триггеров. Число триггеров, необходимых для построения счетчика, определяется по формуле:

(1)

где -коэффициент (модуль) пересчета, то есть максимальное число внутренних состояний, которое может иметь счетчик; ceil-функция округления сверху до целого числа; n- разрядность счетчика.

Другой важной характеристикой является быстродействие. Оно в значительной мере определяется построением цепей переноса. Быстродействие характеризуется временем установления кода на выходе счетчика - время установки – интервал времени между моментом поступления входного импульса и моментом окончания самого длительного переходного процесса в счетчике. Если не приняты никакие меры к ускорению переносов, то счетчика определяется временем срабатывания триггеров счета и числом разрядов счетчика n, то есть

= (2)

Введение цепи сквозного переноса позволило сократить время установления кода до величины

(3)

где - время срабатывания схемы I в цепи сквозного переноса. Дальнейшее повышение быстродействия счетчика достигается использованием цепей параллельного переноса: и группового переноса. В случае использования группового переноса учитывается время распространения сигнала между m – группами, входящими в состав счетчика.

+ (4)

Разрешающая способность счетчика определяется минимальным временем между двумя счетными импульсами, при которых счетчик работает надежно. Максимальная частота поступления счетных импульсов в общем случае определяется как

(5)