- •Синтез счетчиков сигналов
- •1. Порядок выполнения работ
- •1.1. Получение задания
- •1.2. Самостоятельная (домашняя) работа
- •1.3.Практическое занятие
- •1.4. Лабораторное занятие
- •2. Учебный материал для самостоятельной работы. Счетчики
- •2.1. Назначение и классификация счетчиков
- •2.2. Синтез счетчиков
- •2.2.1. Алгоритм определения функций -с помощью словарного метода
- •2.2.2. Синтез суммирующего счетчика
- •2.2.3. Алгоритм синтеза счетчика
- •2.2.3. Синтез вычитающего счетчика
- •2.2.4. Реверсивный счетчик
- •2.2.5. Двоичный счетчик с произвольным порядком счета
- •2.2.6. Недвоичный счетчик
- •2.2.7. Двоично-десятичный счётчик
- •2.3. Моделирование счетчиков
2.2. Синтез счетчиков
Синтез счетчика сводится к определению оптимальной структуры и построению его принципиальной схемы. Под оптимальной понимается структура счетчика, содержащая минимальное количество триггеров и связей между ними, при которой обеспечивается выполнение счетчиком требуемых функций с заданными значениями параметров.
В общем случае синтез счетчика основывается на совместном решении так называемых прикладных уравнений счетчика с характеристическими уравнениями, используемых в счетчиках триггеров /1/. Более простым и наглядным является словарный метод /2,4/, при котором совместное решение этих уравнений осуществляется с помощью карт Карно, отражающих, с одной стороны, таблицу функционирования счетчика с заданными параметрами и, с другой стороны, словарь перехода выбранного типа триггера. Основы этого метода будут изложены ниже на конкретных примерах.
Основными исходными данными для синтеза счетчика являются:
модуль счета (емкость счетчика),
;
порядок изменения состояний счетчика;
режим счета (суммирующий, вычитающий или реверсивный);
требуемая разрешающая способность счетчика ;
необходимое время установки кода счетчика .
Исходя из заданной емкости и модуля счета , определяют необходимое количество m триггеров в счетчике. Для двоичных счетчиков m=, недвоичных - m=[] , где []-двоичный логарифм числа Кс, округленный до ближайшего большего целого числа.
Разрешающую способность и время установки кода счетчика учитывают при выборе серии интегральных микросхем и типе триггера, а также при выборе способа переключения триггеров (последовательного или параллельного). При выборе серии триггера необходимо учитывать условие , где- максимально допустимая для данного триггера частота следования входных сигналов.
Время установки кода является основным фактором, определяющим выбор способа переключения триггеров. При последовательном способе запуска триггероврастет в m раз с увеличением числа m триггеров в счетчике, а при параллельном -не зависит от величины m. Поэтому более предпочтительным, как правило, является параллельный способ запуска триггеров. Последовательный способ целесообразно применять в счетчиках, используемых в качестве делителей частоты.
Определив количество разрядов (триггеров) счетчика m, выбрав серию интегральных микросхем и способ переключения триггеров (последовательный, параллельный), приступают к разработке структурной схемы счетчика. На рис. 1 представлена обобщенная схема счетчика,
которая состоит из последовательности триггеров и комбинационной схемы управления КСУ, на вход которой поступают управляющие сигналы Y, а также выходы с триггеров. Комбинационная схема вырабатывает сигналы управления триггерами. Триггер вместе с его управляющей частью называется разрядом счетчика. Каждый разряд последовательного узла выполняет преобразование и хранение одного разряда двоичного числа.
Состояние счетчика определяется совокупностью состояний всех триггеров, т.е. ,,...,(m -разрядное число). Переход счетчика из одного состоянияв другоепроисходит при поступлении управляющих сигналов Y. Комбинационная схема управления при этом обеспечивает переход счетчика в каждое последующее состояниев соответствии с заданным порядком его функционирования.
Основной задачей синтеза счетчика является определение оптимальных логических функций -, связывающих между собой входы и выходы всех триггеров.