2. Учебный материал для самостоятельной работы. Счетчики

2.1. Назначение и классификация счетчиков

Счетчик - цифровое устройство, осуществляющее счет входных сигналов и хранение кода числа, отражающего количество подсчитанных сигналов. Сигналами могут быть перепады потенциалов или импульсы.

Счетчики реализуются на основе:

• счетных триггеров,

• регистров и кольцевых схем,

• многоустойчивых схем.

В дальнейшем будут рассматриваться только счетчики на основе счетных триггеров, как наиболее распространенные.

Основными характеристиками счетчика являются:

• модуль счета (или коэффициент пересчета ),

• быстродействие счетчика.

Модуль счета Кс - максимальное число импульсов, которое может быть подсчитано счетчиком. После поступления Кс импульсов счетчик должен вернуться в исходное состояние. Величина Кс характеризует число устойчивых состояний счетчика. Счетчик, содержащий m разрядов (триггеров), может иметь 2 устойчивых состояний, поэтому его модуль счета . Количество поступающих на счетный вход импульсов представляется на выходе счетчика в виде двоичного числа в том или ином коде.

Быстродействие счетчика характеризуется:

• разрешающей способностью

• временем установки счетчика .

Под разрешающей способностью понимают минимально допустимый интервал времени между двумя входными сигналами, при котором не происходит потери счета сигналов. Время установки кода tуст - интервал времени между моментом поступления входного сигнала и моментом завершения перехода счетчика в новое состояние.

По порядку изменения состояний различают счетчики с естественным и произвольным порядком счета. В первых значение кода каждого последующего состояния счетчика отличается на единицу от кода предыдущего. В счетчиках с произвольным порядком счета значения кодов соседних состояний могут отличаться более чем на единицу.

Счетчики с естественным порядком счета, в свою очередь, подразделяются на:

• суммирующие,

• вычитающие,

• реверсивные.

В суммирующем счетчике при каждом очередной импульсе на входе показание счетчика увеличивается на единицу, в вычитающем - уменьшается на единицу. Реверсивный счетчик может работать в режиме прямого и обратного счета.

По модулю счета (коэффициенту пересчета) различают двоичные () и недвоичные () счетчики.

Частота импульсов на выходе последнего разряда счетчика в Кс раз меньше, чем частота входных импульсов. Поэтому счетчики могут быть использованы как делители частоты с коэффициентом деления, равным .

Счетчики широко используются в устройствах управления цифровых систем, в связной и контрольно-измерительной аппаратуре, в цифровых ЭВМ и т.п.

По структурной реализации счетчики делятся на параллельные, последовательные и последовательно-параллельные, которые различаются способами подачи счетных сигналов на входы и способами связи между разрядами (триггерами). В счетчиках последовательного типа счетные сигналы подаются только на вход триггера первого разряда. Для каждого последующего из разрядов сигналы переключения поступают с выхода предыдущих разрядов. В результате происходит последовательное переключение разрядов счетчика. В счетчике параллельного типа счетные импульсы одновременно (параллельно) поступают на синхровходы триггеров во всех разрядах и осуществляют перевод счетчика в следующее состояние. Алгоритм функционирования такого счетчика обеспечивается связями между триггерами.

Подробный анализ счетчиков приводится в работе /3/.