2.1.3 D-триггеры

Отличительной особенностью D-триггера (триггера задержки) является то, что он сохраняет информацию, поступившую на D-вход в предыдущем такте работы до прихода синхроимпульса, т. е. его состояние может изменяться с задержкой на один такт. Синхронизация работы производится по переднему или заднему фронту. Условное обозначение D-триггера с синхронизацией по переднему фронту и диаграммы его работы показаны на рис. 4.10.

Рис. 4. 10 D-триггер

В DV-триггерах имеется дополнительный V-вход для разрешения изменения состояния. D-триггеры являются основой для построения регистров различного типа. D-триггер может быть реализован на базе JK-триггера путем исключения комбинации J=K (рис. 4. 11,а).

Рис. 4.11 Варианты реализации триггеров

В свою очередь, на базе D-триггера может быть реализован Т-триггер, если выход соединить с D-входом (рис. 4. 11,б).

Существует множество разновидностей триггеров, отличающихся выполняемыми функциями, способами управления записью информации, схемотехническими решениями и т.д.

По выполняемым функциям классификацию триггеров производят по состоянию его выходов в момент его срабатывания и после. При этом различают следующие основные виды: RS, JK, Т и D-триггеры.

2.2 Счетчики

2.2.1 Основные понятия и классификация счетчиков

Счетчиками называют устройства для подсчета числа входных импульсов и фиксации этого числа в каком-либо коде. В процессе работ счетчик последовательно изменяет свое состояние. Количество возможных состояний называется модулем счета К_сч или емкостью счетчика (предельное число импульсов, которое может быть подсчитано счетчиком). Основными элементами счетчика являются триггеры, количество которых определяет число разрядов счетчика n и его модуль счета К_сч. Нулевое состояние всех триггеров принимается за нулевое состояние счетчика. При подаче счетных импульсов счетчик последовательно изменяет свое состояние от нулевого до максимального равного К_сч. Например, при n =3 К_сч=8, т.е. счетчик имеет 8 устойчивых состояний и каждый восьмой импульс, поступающий на его вход, будет возвращать счетчик в исходное состояние (обнуление счетчика). Это свойство позволяет использовать счетчики для деления частоты. Если входные импульсы следуют с частотой f_вх то частота выходных импульсов

f_вых = f_вх /Ксч.

Быстродействие счетчика характеризуется максимально допустимой частотой поступления счетных импульсов f_сч и временем установления счетчика t_уст – интервалом времени между моментом окончания счетного импульса и моментом установления кода.

В зависимости от способа кодирования внутренних состояний различают:

- двоичные счетчики;

- двоично-десятичные (декадные) счетчики;

- кольцевые счетчики – состояние счетчика определяется местоположением одной единственной 1 или 0;

- счетчики Джонсона – состояние счетчика определяется количеством 1 или 0.

В зависимости от способа подсчета различают следующие виды счетчиков:

- суммирующие;

- вычитающие;

- реверсивные;

- кольцевые.

По способу тактирования работы различают:

- синхронные счетчики, для работы которых требуется синхросигнал;

- асинхронные счетчики, работающие без синхросигнала.

По структурной организации, зависящей от способа подачи счетных импульсов на разряды счетчиков, различают:

- счетчики с последовательным (каскадным) переносом – счетные импульсы поступают только на вход первого разряда, а с его выхода – вход второго и т.д. (счетчики с последовательным переносом отличают простотой, но при этом имеют низкое быстродействие);

- счетчики с параллельным переносом – счетные импульсы постулат одновременно на все разряды (такие счетчики имеют более сложную организацию, но обеспечивают высокое быстродействие);

- параллельно-последовательные счетчики, представляющие собой комбинацию первых двух способов подачи счетных импульсов (такие счетчики используются для получения больших значений модуля счета).

Обобщенная схема счетчика показана на рис. 4. 12.

Рис. 4. 12 Обобщенная схема счетчика

Основными узлами являются собственно сам счетчик, входная логика и выходная логика. Входная логика предназначена для управления работой счетчика, а выходная – для индикации конца счета или формирования сигнала переноса или займа P(Z).

Перечень основных входных сигналов:

U/D – сигнал управления направлением счета (для реверсивных счетчиков);

С – счетные импульсы;

R – сигнал сброса;

V – сигнал разрешения счета (для синхронных счетчиков);

D₀ – D_n-1 – параллельный код для предварительной установки счетчика (для счетчиков с предварительной установкой);

W – сигнал разрешения предварительной установки.