Счетчики с k-2n

Для многих электронных устройств необходимы счетчики с модулем пересчета, отличным от целой степени 2. Для электронных часов может потребоваться счетчик с коэффициентом пересчета 3,6, 7, 10, 24 и т.д. В ЭВМ счетчики применяются для задания сетки тактовых частот машины. Принцип построения счетчика с K-2n заключается в исключении лишних устойчивых состояний у двоичного счетчика с K-2n. Для реализации данного принципа используются следующие основные методы:

1. Метод блокирования переноса.

2. Принудительный порядок счета.

3. Начальная установка кода.

Идея способа блокирования переноса заключается в том, что при подаче импульса с номером, несколько меньшим коэффициента пересчета, блокируется поступление счетных импульсов в разряды, находящиеся в нулевом состоянии, а последующие импульсы обнуляют триггеры, оставшиеся в единичном состоянии, так что с приходом k-го импульса все триггеры счетчика оказываются в нулевом состоянии.

В счетчиках с принудительным порядком счета исключение запрещающих состояний достигается за счет принудительной установки отдельных разрядов в состоянии 1 в процессе счета. Для этого в схему счетчика вводятся обратные связи. В счетчике с начальной установкой кода необходимое число запрещенных состояний устанавливается перед началом счета по сигналу «начальная установка кода».

Асинхронные счетчики

Простейшие схемы двоичных счетчиков выполняются путем последовательного соединения триггеров со счетными входами. Т-триггер является счетчиком с k=2. Для построения счетчика с k=2n требуется соответственно n таких триггеров.

Рис. 1Принцип работы асинхронного счетчика на D- триггерах

Рис.2 Схема асинхронного счетчика на D-триггерах

С

Q1

Q2

Q3

Q4

Рис.3 Временная диаграмма асинхронного счетчика на D-триггерах

Рис.4 Принцип работы асинхронного счетчика на JK - триггерах

Рис.5 Схема асинхронного счетчика на JK-триггерах

R

J

K

C

Q1

Q2

Q3

Q4

Рис.6 Временная диаграмма асинхронного счетчика на JK-триггерах

При реализации счетчика на JK-триггерах в схеме временной диаграммы выходные сигналы показывают ложные показания. При проверке схемы счетчика возникло предположение, что это произошло в связи с особенностями среды Electronics WorkBench.

Синхронные счетчики

Быстродействие счетных схем можно повысить благодаря специальной организации цепей переноса и подаче счетных импульсов на все разряды счетчика одновременно. Как правило, в таких схемах счетные импульсы выполняют роль импульсов синхронизации, поэтому рассматриваемые ниже счетчики относятся к классу синхронных.

В схеме со сквозным переносом переключение каждого j-го разряда JK-триггера возможно в том случае, если на его информационных входах J и K присутствует 1. В противном случае j-й триггер находится в режиме запоминания.

На входы J и K младшего разряда счетчика подается константа «1», поэтому он постоянно работает в режиме асинхронного Т-триггера, то есть изменяет свое состояние на противоположное под воздействием импульса. Изменение состояния старших разрядов счетчика возможно только в том случае, когда все предшествующие триггеры младших разрядов находятся в единичном состоянии.

Отличительной особенностью схемы счетчика с параллельным переносом является то, что выходы всех предшествующих i-му триггеру разрядов подаются на вход данного триггера. Для построения данного счетчика используются многовходовые JK-триггеры. С возрастанием порядкового номера триггера увеличивается число входов J и K, необходимых для организации схемы. Так как число входов триггера и его нагрузочная способность ограничены, то разрядность счетчика с параллельным переносом обычно не превышает четырех. При построении счетчиков большей разрядности разряды счетчика разбивают на группы по четыре триггера, и внутри каждой группы строят цепи параллельного переноса. Перенос между группами организуется, например, методом сквозного переноса. Такой способ образования сигналов переноса называется групповым.