KonspLektsy

случае обратного счета - по перепаду 0→1. Следовательно, счетчик можно построить как цепочку последовательно соединенных счетных триггеров,

причем для прямого и обратного счета сигналы управления будут парафазными.

Прямой счет

Рис.3.18

Обратный счет

Счетчик с последовательным переносом – цепочка триггеров, в которой импульсы, подлежащие счету, поступают на вход первого триггера, а сигнал переноса передается последовательно от одного разряда к другому. Главное достоинство таких счетчиков – простота схемы. Такой счетчик мало нагружает предыдущий каскад. Недостаток – сравнительно низкое быстродействие.

Другой недостаток – возможное появление ложных импульсов.

Счетчик с параллельным переносом строят из синхронного триггера.

Счетные импульсы подаются одновременно на все тактовые входы, а каждый из триггеров цепочки служит по отношению к последующим триггерам только источником информации. Срабатывание триггеров параллельного счетчика происходит синхронно и задержка переключения всего счетчика равна задержке переключения для одного триггера. Счетчики с параллельным переносом применяют в быстродействующих устройствах.

61

Рассмотрим схему счетчика с параллельным переносом, построенного на Т-триггерах (рис. 3.19 ). При поступлении входного сигнала переключаются те триггеры, для которых все предыдущие триггеры находились в единичном состоянии. Конъюнкторы анализируют состояние предыдущих разрядов. Здесь время установления кода определяется временем переключения одного триггера и одного конъюнктора.

Рис. 3.19

Рассмотрим еще одну схему двоичного счетчика: счетчик со сквозным переносом (рис.3.20 ). Здесь время установления кода tУСТ = tТР + (n-1)tИ.

Рис. 3.20

Реверсный счетчик может работать в качестве сумматора и вычитателя.

Эти счетчики имеют дополнительные входы для задания направления счета.

Когда счетчик используется в качестве делителя, направление счета не имеет значения. Счетчики – делители, оформленные как самостоятельные изделия, имеются в составе многих серий МС. Номенклатуру счетчиков

62

отличает большое разнообразие. Многие из них обладают универсальными свойствами и позволяют управлять коэффициентом и направлением счета,

вводить до начала цикла исходное число, прекращать счет по команде,

наращивать число разрядов и т. п.

Десятичные счетчики

Введением дополнительных логических связей – обратных и прямых – двоичные счетчики могут быть обращены в недвоичные – десятичные

(декадные). Десятичный счет осуществляется в двоично-десятичном коде

(двоичный по коду счета, десятичный – по числу состояний).

Десятичные счетчики организуют из 4-х разрядных двоичных счетчиков.

Избыточные 6 состояний исключаются введением дополнительных связей.

Возможны 2 варианта построения схем:

а) счет циклически идет от 0000 до 1001 (рис.3.21)

&

б) исходным состоянием служит 01102=610 и счет происходит до 11112=1510.

Первый вариант применяют чаще.

63

Кольцевые счетчики

В качестве счетчика может быть использован сдвигающий регистр, замкнутый в кольцо цепью обратной связи. В этом регистре продвигается одна единица, которая при подаче очередного продвигающего импульса передается в следующую по порядку ячейку. Дойдя до конца регистра, единица записывается в первую ячейку и счет повторяется. Входной импульс в этом счетчике выполняет функции продвигающего импульса. Число поступающих на вход импульсов фиксируется позицией единицы в регистре в данный момент времени. Такой счетчик носит название кольцевой регистр с простой

обратной связью.

Рис.3.23

0001

В кольцевых счетчиках отсутствует последовательная передача сигнала переноса от ячейки к ячейке и поэтому задержка выходного импульса относительно входного оказывается незначительной.

Для уменьшения количества ячеек используется последовательное соединение кольцевых счетчиков. Выходной сигнал одного кольцевого счетчика является продвигающим для другого.

При последовательном соединении счетчиков увеличивается временный сдвиг между входными и выходным импульсом, снимаемым с последней ячейки счетчика. Задача нормального функционирования (т.е. необходимость

64

автоматической записи единицы в случае ее пропадания при сбое либо повторном включении и восстановлении нормальной работы в случае появления нескольких единиц) решается следующим образом. Регистр замыкается в кольцо логической схемы, которая производит контроль состояния всех разрядов регистра и записывает единицу в первый разряд только тогда, когда счетчик полностью очищен от единиц.

Если взять сигнал обратной связи не с прямого, а с инверсного выхода последнего триггера, то получим кольцевой регистр с перекрестной обратной связью или счетчик Джонсона.

100 110

111

000

011

65

Рассмотрим еще один вид кольцевого счетчика: кольцевой регистр с логической обратной связью. В таком счетчике КСЧ = 2n-1.

M2

Рис.3.25

При большом значении n чередование 0 и 1 на выходе каждого триггера

будет подчиняться закону распределения случайных чисел. Поэтому по такому

принципу строятся генераторы псевдослучайной последовательности.

Словарный метод синтеза счётчиков

Рассмотрим на примере: пусть нужно построить счетчик, формирующий на выходе двоичные эквиваленты чисел 0,1,4,7,6.

Модуль счёта =5; в качестве элемента памяти возьмем три триггера;

1. Составим разностные карты Карно.

66

2. Выберем триггерный базис для реализации счётчика. Возьмем D – триггер.

Произведем анализ факультативных состояний схемы.

2 0, где 2 – возвратное состояние, из него происходит переход схемыв рабочее состояние.

3 4, где 4 – рабочее состояние, т.е. принадлежит рабочему циклу.

5 7, где 7 – рабочее состояние.

Ряд факультативных состояний может являться невозвратным. Если состояние невозвратное и образует паразитный цикл, то тогда нужно вернуться к доопределению карт Карно. На невозвратное состояние ставят индикаторы этих состояний (схема «и»). Сигналом с выхода индикатор использует установочные коды триггеров. Переводят состояние счётчика в рабочий цикл.

67

4. УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ.

4.1 Свойства RC-цепи.

Переходной процесс в RC-цепи первого порядка описывается линейным дифференциальным уравнением первого порядка:

dx(t) x(t) z(t) - описание переходного процесса, dt

где x(t) – искомая функция времени (напряжение или ток) z(t) – напряжение или ток внешних источников

– постоянная времени.

Для RC-цепи = R·C.

При z(t) = z0 = const (источник постоянного напряжения или тока) решение этого уравнения имеет вид:

t

x(t) x( ) x(0) x( ) e

Этим выражением описывается закон изменения напряжения на выходе

RC-цепи.

Определим закон изменения напряжения на резисторе и конденсаторе,

если на входе RC-цепи действует положительный перепад напряжения с амплитудой Е.

68

4.2Режимы работы RC-цепи.

1.Интегрирующая RC-цепь.

Интегрирующей цепью называется устройство, сигнал на выходе которого

пропорционален интегралу входного сигнала.

69

Интегрирующие цепи применяют в формирователях импульсов, для сглаживания пульсаций напряжения в цепях питания, для преобразования прямоугольного импульса в треугольный и т.д.

2. Дифференцирующая RC-цепь.

Дифференцирующей цепью называют устройство, сигнал на выходе которого пропорционален производной от входного сигнала.