книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений

Двоичные суммирующие счетчики строятся путем по­ следовательного соединения счетных триггеров. Напри­ мер, если четыре счетных триггера соединить так, что выход первого триггера подать на вход второго, а вы­ ход второго — на вход третьего и т. д., а последователь-

вх

' 5)

yanj"-\j-

1 2 д 4 5 S 7 8 3 10 11 12 й Ш 15 16 ex. имп. и г г и - ш . п п. п п гиптипп л-ггт

Т, - L - r - L - r - L

ность подсчитываемых импульсов подать на вход пер­ вого триггера (рис. 3.13), то можно получить счетчик им­ пульсов с коэффициентом счета, равным 16. Если до на­ чала поступления входных импульсов все триггеры ус­ тановить в положение 0, то состояние всех триггеров схе­ мы в зависимости от числа поступивших импульсов лег­ ко проследить, пользуясь рис. 3.136 или табл. 3.1.

Состояние последующего триггера изменяется всякий раз, когда предыдущий триггер переходит из состояния 1 а состояние 0. Это соответствует переносу 1 в следую­ щий старший разряд кода, фиксируемого в счетчике. По­ сле поступления 16-го импульса схема возвращается в исходное состояние. Если триггер Г 4 собран по схеме рис. 3.11а, то после поступления 16-го импульса на вы­ ходе 3' будет получен один импульс.

При подключении пятого счетного триггера коэффи­ циент счета увеличивается вдвое. Таким образом, коэф­ фициент счета двоичного счетчика равен: /С = 2", где п — число соединенных последовательно счетных триггеров.

120

триггеры Т2 и Ti — в состоянии 0, то согласно табл. 3.1 это соответствует регистрации 12 импульсов. Следова­ тельно, общее число поступивших на вход счетчика им­ пульсов N равно 48+1 2 = 60.

Двоичные счетчики можно рассматривать так же, как формирователи двоичного кода числа. Так, при поступ­ лении на вход схемы р.ис. 3.13а 14 импульсов состояние триггеров счетчика 1110, будет соответствовать записи

Puc. 3.14. Схема двоичного счетчика с

последовательной цепью переноса

121

десятичного числа 14 в двоичной форме (табл. 3.1). Од­ ним из недостатков двоичных счетчиков, построенных со­ гласно схеме рте. 3.13а, является то, что их быстродейст­ вие определяется суммарным временем срабатывания всех триггеров, вследствие чего импульс переноса в стар­ ший разряд по отношению к входному импульсу запаз­ дывает на время срабатывания всех предыдущих триг­ геров.

Для повышения быстродействия и уменьшения вре­ мени запаздывания импульсов переноса можно пользо­ ваться схемой счетчиков с последовательной цепью пе­ реноса (рис. 3.14). Посредством схем И входные импуль­ сы, действующие на первый триггер, последовательно переносятся также и на другие триггеры. При этом на второй триггер через схему И4 переносится каждый вто­

задержкой, поэтому время установления счетчика с пе­ реносом практически определяется длительностью пере­ ключения одного триггера.

Возможность управления двоичным счетчиком сигна­ лами переноса обусловлена особенностью сложения дво­ ичных чисел. Известно, что если к двоичному числу не­

единицы, расположенные справа от этого нуля — нуля­ ми, например:

Еще большим быстродействием и наименьшей задер­ жкой выходного сигнала обладает двоичный счетчик со сквозной цепью переноса (рис. 3.15). В этой схеме сиг­ нал переноса старшего разряда передается не последо­ вательно через несколько схем И, а только через одну многовходовую схему. По мере увеличения разрядности возрастает число входов последующей схемы И. Так, в /г-каскадном двоичном счетчике число входов схемы И для передачи импульса переноса на выходной триггер должно быть п.

122

Все рассмотренные выше двоичные счетчики являют­ ся суммирующими, т. е. такими, в которых каждый по­ следующий импульс складывался со всеми предыдущи­ ми, образуя на триггерах следующее двоичное число. Для

Усттюдщ исхсктр-

Рис. 8.15. Схема двоичного счетчика со сквозной цепью переноса

Рис. 3.16. Схема двоичного вычитающего счетчика

этого перед подачей входных импульсов все триггеры счетчиков специальным импульсом устанавливаются в исходное «нулевое» состояние и на входы межкаскад­ ных схем И подаются выходы «единичных» плеч тригге­ ров (см. рис. 3.14, 3.15).

Если все триггеры счетчика установить в состояние 1 и соответствующий вход межкаскадных схем И соеди­ нить с нулевым выходом триггера, то такой счетчик ста­ новится вычитающим (рис. 3.16). Работа вычитающего счетчика происходит в порядке, записанном в табл. 3.2. При подаче на вход первого импульса триггер 7^ перей­ дет в состояние 0 и вместо числа 1111 (пятнадцать) в счетчике зафиксируется число 1110 (четырнадцать). Вто­ рой входной импульс уменьшит зафиксированное в счет­ чике число еще на одну единицу и т. д.

1 23

Шина стенал

Шина дычитания

Рис. 3.17. Функциональная схема реверсивного счетчика

124

явится только в том случае, когда число входных им­ пульсов, поступивших на Вх1+\ превысит число поступив­

ИЛИ. Остальные элементы, входящие в схему рис. 3.17, составляют собственно счетчик.

Реверсивный счетчик работает следующим образом.

триггер 7\ срабатывал при установившемся значении уп­ равляющего напряжения на шинах сложения и вычита­ ния, подаваемого с выходов триггера Ту. Первый им­ пульс, поступивший на 5х<+>, вызовет переключение триг­

При поступлении на B,v<+) серии импульсов схема рис. 3.18а будет работать как суммирующий счетчик и им-

11

ТИ \\

Л

Рис. 3.18. Принципиальная схема реверсивного счетчика

пульс на выходе появится только после поступления под­ ряд 2™ импульсов, где п — число счетных триггеров в схеме.

При подаче импульсов на Бх-Н схема рис. 3.17а пе­ реходит в режим вычитающего счетчика.

125

На рис. 3.18 представлена принципиальная схема по­ строенного на элементах И — Н Е реверсивного счетчика с коэффициентом счета по каждому входу, равным 8.

При подаче на вход двоичного счетчика (обычно сум­ мирующего) непрерывно следующих импульсов он пре­ вращается в импульсный делитель частоты. Так, трехкаскадный счетчик является делителем на 8, четырехкаскадный — на 16, я-каскадный — на 2". Однако в ряде случаев, например в аппаратуре передачи дискретных сообщений, требуются делители, коэффициенты деления которых не равны целой степени числа 2. Предположим, что необходимо построить делитель на 12. Для этого не­ обходимо преобразовать схему четырехкаскадного дво­ ичного счетчика (см. рис. 3.14) так, чтобы исключить че­ тыре из 16 возможных устойчивых состояния, т. е. что­ бы один выходной импульс появлялся при поступлении на вход только 12 импульсов. В общем случае задача сводится к возможности получения делителя с таким ко­ эффициентом деления К, чтобы

т. е. в «-каскадном двоичном делителе необходимо ис­ ключить 2 " — К состояний.

Одним из путей, решающих эту задачу, является вве­ дение в делитель обратных связей, с помощью которых выходные импульсы с одного (или нескольких) тригге­

Рис. 3.19. Бинарные делители с коэффициентом

1 26

первого (рис. 3.19а) коэффициент деления уменьшается

геров из общего числа п (рис. 3.196), то коэффициент деления равен:-

уменьшает общий коэффициент деления на 2 ' n - i ' . Следо­ вательно, посредством одной обратной связи в счетчик (делитель) записывается какое-то число, и цикл счета начинается с этого числа, составляя лишь дополнение до 2". Таким образом, введением обратных связей в п- каскадном делителе можно получить любой коэффициент

ров) подать только один импульс обратной связи, сме­ щенный по времени относительно входных импульсов, поступающих на данный триггер.

Другим способом получения делителя с любым ко­ эффициентом деления Кг, определяемым по (3.1), явля­ ется способ выделения Ki-vo состояния с последующей установкой делителя в исходное положение. Способ реа­ лизуется с помощью схемы И, на входы которой подклю­ чается единичный или нулевой выход всех триггеров де­ лителя, причем у триггеров, которые после поступления Ki-ro входного импульса принимают значения 1, подклю­ чаются единичные выходы, а у триггеров, которые нахо­ дятся в состоянии 0, — нулевые. Например, для построе­ ния делителя на 12 необходимо на два входа схемы И

При таком включении на все четыре входа схемы И по­ дается высокий потенциал только после поступления на вход делителя 12-го импульса (см. табл. 3.1). Для обе­ спечения смещения по фазе импульсов установки исход­ ного состояния и входных импульсов на пятый вход схе­ мы И подаются тактовые импульсы ТИ2 (при этом пред-

127

с логической обратной связью

налом со схемы И устанавливаются в исходное нулевое состояние, и 13-й импульс фиксируется, как первый.

Преимуществом рассматриваемого способа построе­ ния двоичных делителей по сравнению со способом об­ ратных связей является то, что для получения любого коэффициента деления достаточно использовать всего одну схему И, в то время как в предыдущем способе мо­ жет потребоваться введение нескольких обратных свя­ зей. В качестве счетного триггера рекомендуется исполь­ зовать схему рис. 3.12а.

Кольцевой счетчик представляет собой сдвигающий регистр, в котором всегда только одна ячейка (триггер) находится в состоянии 1; сдвиг 1 происходит под дей­ ствием поступающих на вход импульсов. На рис. 3.21а представлена схема кольцевого счетчика на 3, построен­ ного на основе сдвигающего регистра с двухтактным управлением. В такой схеме регистр замкнут в кольцо— выход последнего триггера подан на вход первого. Пе­ ред началом работы счетчика триггеры 7Л, 7"2 и Т3 уста­ навливаются в исходное состояние специальным импуль­ сом: Т± — в состояние 1, Т[ , Тъ Т'г ; Т3 и Г3 ' — в состоя­ ние 0. Продвижение по регистру только одной 1 осуще­ ствляется за счет последовательного сброса каждого триггера сигналом с последующей схемы И, опрашивае­ мой промежуточным тактом. Такой счетчик, после на­ чальной установки, позволяет получить три последова­ тельности выходных' импульсов, фазы которых будут смещены на период следования входных импульсов.

128

Щпанобко*i—1 da. сост

Выходы

Рис. 5.2/. Схемы кольцевых счетчиков на 3:

а) управляемого промежуточным тактом; б) управ­ ляемого входным счетным триггером

В кольцевых счетчиках с достаточно большим коэф­ фициентом счета (7<>10) промежуточные такты приме­ нять нецелесообразно. В этом случае входные импульсы лучше подавать на счетный триггер (рис. 3.216), две фа­ зы выходных импульсов которого 'используются как счетные и продвигающие.

Врассмотренных схемах кольцевых счетчиков сос­

тояние 1 с последнего триггера передается на первый, т. е. регистр как бы замкнут в кольцо и для правильной работы требуется начальная установка исходного состоя­ ния триггеров. В тех случаях, когда это выполнить не­ возможно или когда исходное состояние устанавливает­ ся автоматически, счетчик дополняется схемой «восста­ новления единицы». Хотя такие счетчики и называются кольцевыми, но регистр у них не замыкается в кольцо и состояние 1 на вход первого триггера передается не с последнего триггера, а под действием очередного вход­

• v. •