Счетчики, их назначение, классификация и основные параметры

Счетчиком называется ПЦУ, предназначенное для подсчета количества единиц информации, поступающих на его вход. Числа в счетчике представляются состояниями триггеров, количество которых определяется разрядностью счетчика. Для построения счетчиков широко применяются универсальные триггеры и построенные на их основе Т-триггеры, работающие в счетном режиме, для которых характерно деление входной частоты на два.

Специфичной для счетчика является операция счета. Особенность любого триггерного счетчика заключается в том, что он одновременно является и параллельным регистром, т.е. в него можно записать начальное число (режим предустановки), в том числе и нулевое, а затем выполнить операцию счета.

Возможности счетчика определяются максимальным количеством подсчитываемых им единиц информации и характеризуются коэффициентом пересчета K_пер или модулем счета М. Коэффициент пересчета определяет число возможных состояний счетчика.

В двоичных счетчиках количество единиц информации определяется как К_пер=2^­n, где n — количество триггеров (разрядов) в схеме счетчика. Следовательно, в зависимости от разрядности счетчика n, в нем может быть осуществлен подсчет числа единиц информации, кратных 2ⁿ. Начиная с нулевого состояния, через каждые 2ⁿ входных импульсов триггеры счетчика будут возвращаться в исходное состояние, после чего начинается новый цикл, повторяющий предыдущий. Счетчики с произвольным коэффициентом пересчета позволяют организовать подсчет единиц информации, не кратных 2ⁿ. Например, в двоично-десятичных счетчиках К_пер = 10.

В делителях частоты на выход передаются импульсы переполения счетчика с частотой f_вых = f_вх/К_пер, т.е. коэффициент деления частоты равен коэффициенту пересчета.

Счетчики классифицируются по следующим признакам.

По способу кодирования внутренних состояний различают двоичные счетчики, счетчики Джонсона, счетчики с кодом «1 из N» и др.

По направлению счета счетчики делятся на суммирующие (прямого счета), вычитающие (обратного счета) и реверсивные (с изменением направления счета).

В зависимости от принадлежности к тому или иному классу ЦА счетчики делятся на асинхронные и синхронные. В асинхронных счетчиках триггеры всех разрядов соединены последовательно между собой цепями переноса (заема), и входные импульсы подаются на счетный вход T только триггера младшего разряда. В синхронных счетчиках имеются дополнительные цепи из логических элементов для передачи сигналов переноса (заема), причем входные импульсы подаются на входы синхронизации C всех триггеров одновременно.

По способу организации связей между разрядами различают счетчики с последовательным, параллельным и комбинированным (последовательно-параллельным или групповым) переносами. Счетчики с последовательным переносом самые простые по схеме, но имеют самое низкое быстродействие. Счетчики с параллельным переносом наоборот имеют самое высокое быстродействие, но их схема самая сложная, Счетчики с групповым переносом занимают промежуточное положение.

Основным параметром счетчика является быстродействие, которое характеризуется временем установления в нем нового состояния t_уст (режим счета), а также максимальной частотой входных импульсов f_макс.