7. Блок измерения частоты следования импульсов
Частотно–измерительные блоки строятся по типовой структуре, рис. 7.1.
Рис. 7.1. Функциональная схема частотно–измерительного блока
Узлы блока строятся по типовым решениям на типовых ИС. В качестве селектора можно использовать ячейки И-НЕ или И. Использование инверсного стробимпульса T0позволяет применять ячейки ИЛИ либо ИЛИ-НЕ. Инверсия не изменяет количество фронтов импульсов, поступающих на счётчик. Наличие регистраRG, в который записывается код после окончания импульсаT0, позволяет устранить мелькание цифр при индикации кодаNx.
Преобразователь кодов X/Yстроится по известным положениям[18, c. 106-112, 19, c. 138-143], преобразуя тетрадно-десятичные коды на выходе регистраRGв код, необходимый для управления конкретным типом индикатора. Общий подход к построению преобразователя кодов – это составление комбинационной таблицы, устанавливающей соответствие входного и выходного кодов, и по ней синтез соответствующей электрической схемы. В настоящее время для преобразователей кодов в основном применяются ИС, в том числе и дешифраторы (преобразователи двоичных кодов в десятичный). Могут использоваться и БИС, содержащие и регистрRG, и преобразователь кодовX/Yна несколько десятичных разрядов. Так в комплекте с микроЭВМ широкого применения К1820ВЕ2 имеется устройство управления сегментными катодолюминесцентными индикаторами К1820ИД1.
В качестве регистров RGшироко используются ИС параллельных регистров на основеD-триггеров, являющихся ячейками памяти. Высокий уровень интеграции позволил разместить в одном корпусе несколькоD-триггеров[18, с. 75-79]. Для ЦИУ с шинной организацией целесообразно использовать специальные регистры, предназначенные для работы на магистраль. Это вариант ИС серии 1533ИР22, ИР33, ИР34, работающие на магистраль без буфера: в диапазоне напряжений питания 4,5-5,5 В ёмкость нагрузки может достигать 50 пФ. А 8-разрядный двунаправленный шинный формирователь (КМОП) КР1834ВА86, ВА87, имеяZ-состояние, работает в диапазоне частот до 10 МГц на нагрузку до 200 пФ, выдерживая воздействие статического электричества до 1 кВ.
Широко распространённым вариантом, применяемым при построении цифровых отсчётных устройств, является способ динамической индикации, когда преобразователь кодов X/Yрассчитан только на одну декаду, а обслуживает поочерёдно все декады. Этим уменьшается аппаратная избыточность при построении таких узлов.
При динамической индикации для управления всеми разрядами индикатора используется один преобразователь двоично-десятичного кода в код управления. Разряды включаются поочередно. Причем, если частота включения f24 Гц, то из-за инерционности зрения мерцания знаков не наблюдается [6, с. 87-90].
Наиболее пригодны для динамической индикации катодолюминисцентные, газоразрядные и полупроводниковые индикаторы [13, c. 341-323].
Динамическая индикация бывает поразрядной и фазоимпульсной.
При поразрядной индикации к одному преобразователю кода поочередно подключаются декадные регистры и одновременно на соответствующий разряд подается питание.
При фазоимпульсной индикации каждому знаку соответствует свое временное положение импульса. На преобразователь кода последовательно подаются двоично-десятичные коды от 0 до 9. Когда этот код совпадает с содержимым декадного регистра, на соответствующий разряд индикатора подается питание. Таким образом управляющий код и питание одновременно подаются на все разряды, содержащие определенную цифру.
Для мозаичных полупроводниковых индикаторов с матрицей элементов применяется перекрестная коммутация, когда синтез каждого знака осуществляется по строкам или по столбцам.
Динамическая индикация в многоразрядных ЦОУ позволяет уменьшить количество элементов, упростить схему, благодаря импульсному питанию уменьшитьпотребляемую мощность. Пример схемы динамической индикации приведён на рис. 7.2.
В схеме число индикаторов mсоответствует номеру старшего десятичного разряда. Распределитель импульсов РИ имеетmвыходов и преобразует временную последовательность импульсов в пространственно-временную. Двоично-десятичный код из регистраRGчерез логические ключи на схемах И и через схемы ИЛИ поступает на преобразователь кодаX/Y. Индикаторы запитываются через аналоговые ключиSW. Таким образом, импульс питания поступает на соответствующий индикатор, когда на выходе преобразователя кодаX/Yимеется код данного десятичного разряда. Свечение индикаторов циклически повторяется с частотойfт 24m.
Рис. 7.2. Схема динамического отсчётного устройства