- •Цифровые и микропроцессорные устройства
- •Часть 3 Функциональные узлы последовательностных цифровых устройств
- •03 Ноября 2011 г., протокол № 4
- •Понятие о цифровом автомате с памятью, формы его задания
- •Триггеры, их назначение, классификация и основные параметры
- •Асинхронные rs-триггеры
- •Синхронные rs-триггеры со статическим управлением
- •Синхронные d-триггеры со статическим управлением
- •Двухступенчатые триггеры со статическим управлением
- •Синхронные триггеры с динамическим управлением
- •Регистры, их назначение и классификация
- •Параллельные регистры
- •Регистровые файлы
- •Регистры сдвига
- •Счетчики, их назначение, классификация и основные параметры
- •Асинхронные двоичные счетчики
- •Синхронные двоичные счетчики
- •Счетчики с произвольным коэффициентом пересчета
- •Счетчики с недвоичным кодированием
- •Содержание
- •Цифровые и микропроцессорные устройства
- •Часть 3 Функциональные узлы последовательностных цифровых устройств
Асинхронные двоичные счетчики
Асинхронные
двоичные счетчики представляют собой
цепочку Т-триггеров, последовательно
соединенных друг с другом. Импульсами
счета для триггеров более старших
разрядов являются сигналы с выходов Q
или
триггеров
младших разрядов. Это представление
справедливо как для суммирующих, так
и для вычитающих счетчиков. Различия
при этом состоят в направлении
переключения предыдущего разряда,
вызывающего переключение следующего.
При суммировании следующий разряд
переключается при переходе предыдущего
от 1 к 0 под действием сигнала переноса,
а при вычитании — при переходе предыдущего
от 0 к 1 под действием сигнала заема.
Следовательно, различие между вариантами
заключается в разном подключении входов
триггеров к выходам предыдущих.
УГО и логическая схема четырехразрядного асинхронного двоичного суммирующего счетчика с последовательным переносом на универсальных JK-триггерах представлены на рисунке 27. УГО счетчика представляет собой прямоугольник с аббревиатурой CTR (от англ. counter) во внутреннем поле.
Рисунок 27 — Четырехразрядный асинхронный двоичный суммирующий счетчик с последовательным переносом на JK-триггерах. Условное графическое обозначение (а) и логическая схема (б)
На рисунке 27 на объединенные входы J и K триггеров постоянно подаются единичные сигналы с целью организации асинхронных Т-триггеров на базе JK-триггеров. Входные импульсы подаются в одну точку схемы на счетный вход триггера младшего разряда T0 (рисунок 27, б). Состояние счетчика считывается с прямых выходов триггеров Q3…Q0, причем с выхода Q0 считывается младший разряд (МР).
Работа счетчика поясняется временными диаграммами (рисунок 28).
Рисунок 28 — Временные диаграммы, поясняющие работу четырехразрядного двоичного суммирующего счетчика
Для сброса счетчика в исходное нулевое состояние на вход сброса кратковременно подается нулевой сигнал. Из временных диаграмм следует:
– триггер младшего разряда T0 переключается в противоположное состояние каждым входным импульсом в момент его окончания, а триггер любого старшего разряда переключается в противоположное состояние при переключении триггера соседнего младшего разряда от 1 к 0 под действием сигнала переноса;
– частота импульсов на выходе каждого триггера в два раза меньше чем на входе, а на выходе счетчика (выход Q3) — в шестнадцать раз меньше чем на входе, так как коэффициент пересчета счетчика Кпер = 24 = 16;
– после поступления шестнадцатого входного импульса счетчик сбрасывается в исходное нулевое состояние, а семнадцатый импульс начинает новый цикл работы, повторяющий предыдущий.
Достоинством асинхронных счетчиков являются простота схемы, а недостатком — низкое быстродействие, так как триггеры переключаются поочередно. В худшем случае перенос распространяется по всей схеме от младшего разряда к старшему, т.е. для установления нового состояния должны переключится последовательно все триггеры. Из этого следует, что время установления кода в асинхронном счетчике с последовательным переносом составит величину tуст = ntзд. тт, где tзд. тт — средняя задержка триггера, а максимальная частота входных импульсов fмакс ≤ 1/ ntзд. тт.
Максимальная частота входных импульсов в режиме деления частоты ограничивается быстродействием триггера младшего разряда, так как все последующие триггеры переключаются с более низкими частотами.
Особенностью асинхронных двоичных счетчиков с последовательным переносом является возникновение промежуточных (ложных) состояний при переходных процессах из-за задержек переключения триггеров [4].
Для построения вычитающего счетчика счетный вход триггеров старших разрядов следует соединить с инверсными выходами соседних младших разрядов (рисунок 27).
