4.8 Распределители тактов

Распределители тактов тоже относятся к разряду счетчиков, но в отличие от счетчиков, рассмотренных ранее, особенностью этих счетчиков является то, что код, записанный в его разряды, не является двоичным, т.е. это счетчики с недвоичным кодированием. Наибольшее практическое значение среди таких счетчиков имеют счетчики с кодом «1 из N» или распределители тактов и счетчики Джонсона.

4.8.1 Распределители импульсов и распределители уровней

Распределители тактов бывают двух типов: распределители уровней (РУ) и распределители импульсов (РИ).

Временная диаграмма работы распределителя уровней представлена на рис. 4.38.б. Как видно из этой диаграммы паузы между активными состояниями каналов РУ отсутствуют.

Временные диаграммы, представленные на рис. 4.38.в, соответствуют работе распределителя импульсов. В данном распределителе тактов на выходе каждого канала появляется импульс, длительность которого соответствует длительности входных импульсов от ЗГ. Распределители импульсов не имеют самостоятельной схемотехники, они реализуются на основе распределителей уровней путем включения в их выходные цепи конъюнкторов, на вторые входы которых подаются импульсы задающего генератора.

Имея распределенные во времени и пространстве «кванты», можно по схемам ИЛИ собирать из них импульсные последовательности с необходимыми временными диаграммами. Часто нужны именно те последовательности, которые вырабатываются непосредственно распределителями тактов.

В общем случае распределители тактов могут быть получены в виде сочетания обычного двоичного счетчика и дешифратора. Такое решение наиболее очевидно. При большом числе выходных каналов эта структура может выигрывать у других, но при малом числе каналов преимущество по аппаратурной сложности и быстродействию, как правило, оказывается на стороне вариантов с кольцевыми регистрами или счетчиками Джонсона.

4.8.2 Кольцевой регистр сдвига

Одним из вариантов схемотехнического решения распределителя тактов, а точнее – распределителя уровней, является сдвигающий регистр, замкнутый в кольцо (кольцевой регистр сдвига), если записанное в этот регистр слово содержит всего одну единицу.

Распределители на кольцевых регистрах сдвига находят применение при малом числе выходных каналов, когда необходимость иметь по триггеру на каждый канал не ведет к чрезмерно большим аппаратурным затратам. Достоинством таких распределителей является отсутствие дешифраторов в их структуре и, как следствие, высокое быстродействие.

4.8.3 Счётчик Джонсона

Для увеличения количества выходных каналов РТ при том же количестве триггеров кольцевого регистра сдвига применяется кольцевой регистр сдвига с перекрестной обратной связью, который получил название счетчик Джонсона или Мёбиуса или Либау-Крейга. Такой счетчик имеет обратную связь на первый триггер от инверсии последнего триггера кольцевого регистра (рис. 4.43.а). Он имеет 2n состояний, т.е. при той же разрядности вдвое больше, чем обычный кольцевой регистр. В то же время выход счетчика Джонсона представлен не в коде «1 из N», что требует преобразования кодов для получения выходов распределителя тактов.

Особенность рассмотренной схемы – четное число состояний при любом количестве разрядов n счетчика, т.к. 2n – всегда число четное. Обычный кольцевой счетчик такого ограничения не имеет.

Преобразование выходного кода счетчика Джонсона в код «1 из N» требует добавления всего одного двухвходового элемента И либо И-НЕ для каждого выхода распределителя тактов. Принцип дешифрации состоит в выявлении положения характерной координаты временной диаграммы – границы между зонами единиц и нулей (табл. 4.8).

Таблица 4.8

Номер состояния	Q1	Q2	Q3	Q4	Номер состояния	Q1	Q2	Q3	Q4
0	0	0	0	0	4	1	1	1	1
1	1	0	0	0	5	0	1	1	1
2	1	1	0	0	6	0	0	1	1
3	1	1	1	0	7	0	0	0	1