6

Вход		Выход Q
с	р
Н	H	D
	H	Не разрешено
В	B	D
	B	Не разрешено

Таблица 2.13. Состояния D-триггера из микросхемы К176ТМ2

Вход				Выход
Синхронный		Асинхронный
С	D	R	S	Q
	Н	Н	Н	Н	В
	В	Н	Н	В	Н
	x	Н	Н	Без	из-
				менения
				Q	Q
x	x	В	Н	Н	В
x	x	Н	В	В	Н
x	x	В	В	В	В

2.8. Счетчики-делители кмоп

В данном параграфе рассмотрим 11 типов микросхем КМОП сред­него уровня интеграции, необходимых для счета импульсов и деления частот. Номенклатура счетных микросхем сведена в табл, 2.16. Счет-чики делители составляют несколько групп.

Рис. 2.3'4. Микросхема с четырьмя D-триггерами:

а — схема одного D-триггера, схемы распределения тактовых импульсов С и им­пульсов полярности Р; б — структурная схема К561ТМЗ; в — цоколевка ТМЗ

Например, счетчики ИЕЗ — ИЕ5 предназначены для построения схем электронных секундомеров, часов, таймеров. Их можно использовать, например, для обслуживания индикаторов цифровых мультиметров, термометров.. Счетчики ИЕ8 и ;ИЕ9 имеют дешифрованные выходы (10 и 8 соответственно). Счетчики ИЕ11 и ИЕ14 однотипные четырехразрядные, реверсивные. Разнообраз­ные возможности деления частот открывает применение счетчиков ИЕ2, ИЕ10, ИЕ16 и ИЕ19. Имеются счетчики асинхронные, синхронные, раз­рядные и даже 14-разрядный— ИЕШ.

Микросхема К176ИЕ2 (рис. 2.36, а)—счетчик, который может ра­ботать как двоичный, так и как десятичный. Счетчик имеет пять двоич-

| Рис. 2.35. Микросхема с двумя jk-триггерами: a — схема одного jk-триггера; б — цоколевка к561тв1

Ftl а б л и д а 2.15. Состояния триггера в микросхемах к176 и к561тв1

Предыдущее состояние					C	Следующее состояние выхода
	входа			выхода
j	К	S	R	Q		Q Q
В	x	Н	H	H		В	Н
x	Н	Н	H	B		В	Н
: H	x	Н	H	H		H	В
x	В	Н	H	B		H	В
x	x	Н	H	x		Не меняется
x	x	В	H	x	x	В	Н
x	x	Н	В	x	x	H	В
x	x	В	B	x	x	B	В
						Не фиксируется

Серия	Обозначе­ние	Номер микросхем
		2 3 4 5 8 9 10 11 14 15 16 19
К176 К561	ИЕ	+ + + + + + + + + + + + +
CD4000А CD4500B	— —	— — — — 17 22 — — 29 59 20 18 — — — — — — 20 16 — — — —

ных выходов (выводы 10..14) и один десятичный (15). По входам S1—S4 (выводы 4...7) можно записать в счетчик предварительные дан­ные. По входу R счетчику дается асинхронный сброс. На вывод 3 по-

Рис. 2.36. Счетчики-делители:

а — двоично-десятичный Ю76ИЕ2; б — двоичный К176ИЕЗ для семисегментного индикатора;: в —десятичный К176ИЕ4; г — генератор секундных импульсов Ю76ИЕ5

дается сигнал тактовой частоты , По входу 2/ осуществляется переключение счета. Если на входе 2/ — высокий уровень, счетчик работает как двоичный; при низком (нулевом) потенциале — как деся­тичный и на выводе 15 появляются импульсы с частотой f/10.

Простейшее включение счетчика ИЕ2: вывод 2 соединить с выво­дом 16, а выводы 4, 5, 6, 7, 8 —заземлить. На вывод 3 подать частоту f. На выводах 14, 13, 12, 11, 10 появятся частоты f/2, f/4; f/8, f/16 и 1/32 соответственно. Вывод ЕС (т. е. 2) служит для разрешения счета.

Микросхема К176ИЕЗ (рис. 2.36,б)—счетчик. Он снабжен дешиф­ратором для «зажигания» элементов семисегментных индикаторов. Так­товая частота f подается на вывод 4. На выводах 2 и 3 получим частоты и f/2 и f/6. Выводы 8...13 и 1 —это выходы для присоединения к каждому из семи сегментов цифрового индикатора HG1: от а до g соответствен­но. Если индикатор светодиодный, вывод 6 счетчика ИЕЗ следует за­землить. Для электролюминесцентного индикатора на этот вывод G подается модулирующая импульсная последовательность с частотой 32 кГц или 64 кГц (от-выводов 11 и 12 счетчика К176ИЕ5). Сброс по­казаний индикатора в нуль дается по входу R (вывод 5).

Микросхема К176ИЕ4 (рис. 2.36, в) — десятичный счетчик. От пре­дыдущего двоичного ИЕЗ он отличается тем, что на выводе 2 выделя­ется последовательность с частотой f/10, а на выводе 3 — f/4. Назна­чение счетчиков ИЕЗ и ИЕ4 — обслуживание семисегментных индикато­ров в электронных часах и цифровых измерительных приборах.

Микросхема К176ИЕ5 (рис. 2.36, г)— счетчик. Он служит генера­тором секундных импульсов для электронных часов и других програм­маторов и таймеров. К выводам 9 и 10 непосредственно подключается кварцевый резонатор (либо сюда подается эталонная частота от по­стороннего генератора). Частота кварцевого резонатора f может быть 16 384 Гц (т.е. 2¹⁴ Гц) либо 32 768 Гц (т.е. 2¹⁵ Гц). На буферных вы­водах 11 и 12 присутствует сформированная и усиленная последова­тельность с частотой f. На выводе 1 имеется частота f/2⁸. Вывод 4 дает частоту f/2¹⁴, а вывод 5 — f/2¹⁵. Таким образом, на выводе 4 будет последовательность секундных интервалов при входной частоте f= Гц, а на выводе 5 секундная последовательность появится при f=2¹⁵ Гц. Чтобы счетчик давал секундную последовательность, выводы 1 и 2 следует перемкнуть, поскольку вывод 2 — это вход частоты f/2⁸.

Микросхемы К176ИЕ8 и К561ИЕ8 (рис. 2.37)—десятичные счетчики-делители. Они имеют 10 дешифрированных выходов Q0 ... Q9, Схема счетчиков (рис. 2.37,а) содержит пятикаскадный высокоско­ростной счетчик Джонсона и дешифратор, преобразующий двоичный код в сигнал на одном из десяти выходов.

Если на входе разрешения счета ЕС присутствует низкий уровень, счетчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепа­дом на тактовом входе С. При высоком уровне на входе ЕС действие тактового входа запрещается и счет останавливается (см. диаграмму сигналов, рис. 2.38, третья линия). При высоком уровне на входе сбро­са R счетчик очищается до нулевого отсчета.

На каждом выходе дешифратора высокий уровень появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером (см. диаграмму, рис. 2.38). Счетчик имеет выход переноса . Положи­тельный фронт выходного сигнала переноса появляется через 10 такто­вых периодов и используется поэтому как тактовый сигнал для счетчи­ка следующей декады. Максимальная тактовая частота для счетчика 2 МГц

Рис. 2.37. Схема десятичного счетчика К561ИЕ8 (а) и его цоколевка (б)

Длительность импульса запрета счета должна превышать 300 не, длительность тактового импульса не должна быть меньше 250 нc. Вре­мя действия импульса сброса должно превышать 275 нc. Возможные логические и импульсные состояния счетчика сведены в табл. 2.17.

Таблица 2.17. Состояния счетчиков К176ИЕ8 и К561ИЕ8

Вход			Режим
R	С	ЕС
В	x	x	Q0=Q5—Q9 = B, Q1—Q9=H
Н	В		Счетчик работает
Н		Н	» »
Н	Н	X	Код без изменений
Н	x	В	» »
Н	В		» »
Н		Н	» »

На рис. 2.39 показана схема применения счетчика К561ИЕ8 с уко­роченным циклом. Здесь от выхода N (где 2<N<9) импульс подается на, сброс RS-триггера (используются ключи DD2.3 и DD2.4 дополни­тельной микросхемы K561JIE5). Если N —6, то счетчик ИЕ8 будет ра­ботать как делитель на шесть, что необходимо для устройств отсчета секунд и минут для часов. Выходной сигнал с частотой = /N появляется на выходе переноса и используется для запуска следующего каскада. Дополнительный RS-триггер в схеме (рис. 2.39) запускается при совпадении тактового импульса f_BX и импульса нулевого отсчета

Рис. 2.38. Диаграмма сигналов в счетчике К561ИЕ8

Рис. 2.39. Работа счетчика К561ИЕ8 с укороченным циклом

К561ИЕ8 если выбрано N<6, то на выходе переноса не сможет выделиться положительный фронт (см. диаграмму 2.38) В этом случае в качестве сигнала переноса (такт следующему счетчику) используется импульс от выхода Q0.

Микросхема К56ИЕ9 — счетчик-делитель на 8 (рис. 2.40). Этот счетчик, однотипный с предыдущим, имеет в основе синхронный счетчик Джонсона (используется четыре триггера), который дает повышение скорости счета. При этом в выходных сигналах отсутствуют пики по­мех. Дешифратор переводит состояния триггера счетчика в восемь вы­ходных, соответствующих счету от 0 до 7. Диаграмма выходных со­стояний счетчика К56ШЕ9 (рис. 2.41) сходна с диаграммой для ИЕ8 (рис. 2.38) в части действия импульсов: запрет счета и сброс. Сигнал выходного переноса завершает цикл счета при восьмом тактовом импульсе. Положительные фронты импульсов используются как тактовая последовательность для последующего счетчика ИЕ9. Таким образом, двухкаскадное соединение получается асинхронным (второй счетчик работает от пульсации ), хотя каждый из счетчиков — син­хронный.

Рис. 2.40 Счетчик-делитель на 8: а —схема ИЕ9; б — цоколевка

Логические состояния и импульсные переходы счетчика ИЕ9 све­дены в табл. 2.18. Длительность тактового импульса должна быть больше 250 не, поэтому максимальная тактовая частота — 2 МГц. При напряжении питания 5 В тактовая частота не превышает 0,6 МГц. При напряжении питания 15 В требуется выбрать длительность импульса сброса — более 300 не, время его последействия составляет 275 не (при напряжении = 5 В — оно окажется равным 1 мкс).

Схема симметричного деления интервалов на число 2<N<8 стро­ится аналогично схеме (рис. 2.39).

Микросхема К561ИЕ10 (рис. 2.42) содержит два синхронных дво­ичных счетчика-делителя (без дешифраторов). Каждый счетчик осно­ван на четырех D-триггерах (рис. 2.42, а). Линии С и (тактовая и четыре выхода QO—Q3, входы предварительной записи-установки S0—S3, а также вход разрешения этой операции SE. Вход и выход переноса и имеют активные напряжения низкого уровня.

Запускающий тактовый перепад С для данного счетчика — положи­тельный. Вход сброса данных R — асинхронный. Данные счетчика сбра­сываются в ноль, если на вход R подается напряжение высокого уровня. Для переключения направления счета (на увеличение или на уменьше­ние) служит вход U/ (Больше/ ).

Рис 2.41. Диаграмма сигналов в счетчике К561ИЕ9

Рис. 2.42. Схема одного счетчика (а) и цоколевка двухканальной схемы К561ИЕ10 (б)

разрешения тактов) взаимозаменяемые, но отличаются противополож­ными активными уровнями, поэтому можно организовать счет по каж­дому фронту такта: по положительному и отрицательному.

В обычном режиме на вход ЕС следует подавать напряжение вы­сокого уровня, поэтому ход счета окажется синхронным с каждым по­ложительным тактовым фронтом. Счетчик работает при напряжении высокого уровня на входе сброса R. Нулевые уровни на выходах Q получатся, если на входе асинхронного сброса R будет присутствовать напряжение низкого уровня. Из табл. 2.19 видно (вторая строка), что напряжение низкого уровня на тактовом входе может быть разрешаю­щим, тогда тактовым станет вход ЕС и счетным станет отрицательный перепад импульса на входе ЕС.

Таблица 2.18. Состояния Таблица 2.19. Состояния