4.4.3 Зміст звіту

У звіті повинні бути представлені схеми і умовні позначення досліджуваних схем тригерів, часові діаграми і таблиці станів, що ілюструють їх роботу, зміряні параметри, висновок про результати досліджень.

5 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4 ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ЛІЧИЛЬНИКІВ

5.1 Мета лабораторної роботи

Вивчення принципів роботи, методів синтезу лічильників, виконаних на основі інтегральних мікросхем малого і середнього ступеня інтеграції, придбання навиків і умінь, побудови і перевірки працездатності досліджуваних схем.

5.2 Програма лабораторної роботи

У програму роботи входить дослідження роботи лічильників імпульсів, виконаних на окремих тригерах і у вигляді однієї інтегральної мікросхеми.

5.3 Теоретичні відомості

Цифровій лічильник – це функціональний вузол, який рахує імпульси, що надходять на його вхід і результат формує у заданому коді (найчастіше двійковому, двійково-десятковому коді і коді «1  із N») та, при необхідності, зберігає його. Для побудови лічильників застосовуються Т-тригери.

Більш докладні теоретичні відомості наведені в літературі [1÷8].

5.3.1 Асинхронні лічильники прямого та зворотнього відліку

На рисунку 5.1 наведено схеми чотирьохрозрядних асихронних лічильників (лічильників з послідовним переносом). Вони мають один лічильний вхід (вхід С молодшого тригера), на який поступають імпульси. Лічильні тригери (Т – тригери отримані на базі D – тригерів за рахунок відємного зворотнього з’язку) з’єднані послідовно, так, що кожен наступний розряд спрацьовує після того, як переключився попередній. Наведені лічильники можуть порахувати 16 імпульсів за числом їх станів , де n – число розрядів (тригерів) лічильника. Число М називають модулем рахування лічильника. Результат роботи лічильника знімається у вигляді двійкового коду з виходів всіх розрядів одночасно (виводи позначені якQ0 ÷ Q3).

Схеми 5.1а і 5.1б розрізняються напрямком відліку. Лічильник на схемі 5.1а виконує прямий відлік (кожний лічильний імпульс збільшує двійковий код), а лічильник на схемі 5.1б виконує зворотній відлік (кожний лічильний імпульс зменшуе двійковий код). Лічильник прямого відліку має вхід установки у «нульовий» стан (параллельно з’єднані входи R всіх тригерів). Лічильник зворотнього відліку має вхід установки у стан «всі одиниці» (параллельно з’єднані входи S всіх тригерів). Діаграми роботи лічильників наведені на рисунку 5.2.

Після відліку максимальної кількості імпульсів і отримання чергового сигналу на вході лічильники автоматично переходять у початковий стан. Після цього відлік починається знову. Так у лічильнику прямого відліку після максимального вихідного двійкового коду з’являється код. У від’ємному лічильнику на зміну мінімальному кодувиникає код.

5.3.2 Синхронні лічильники

Асинхронні лічильники мають невисоку швидкодію, що обумовлено послідовним у часі спрацюванням розрядів. В цьому полягає їх основний недолік. Крім того в ході послідовного перемикання розрядів на невеликий час виникають «паразитні» некоректні кодові комбінації на виході лічильника (див. рисунок 5.2). Перевага полягає в простоті реалізації, але при виборі тригерів необхідно виходити з того, що їх швидкодія повинна бути вищою в n разів від необхідної швидкодії лічильника в цілому.

Варіант 3-х розрядного двійкового синхронного лічильника (рисунок 5.3) характеризується відносно більшою швидкодією, так як в ньому реалізовано подачу тактових імпульсів на всі розряди, які потребують перемикання, одночасно. Зміна станів лічильника така ж, як і в розглянутого прямого асинхронного, але час, який потрібний для встановлення нового стану, значно менший, оскільки лічильні імпульси впливають одночасно на всі тригери.

Розряди, що перемикаються, визначаються поточним станом попередніх від них розрядів (дану функцію виконують елементи кон'юнкції, що містяться на входах всіх тригерів, окрім тригера молодшого розряду). Вхідний імпульс проходити через усі тригери що містять одиницю, скидаючи їх в нуль; переводить в одиницю перший зустрінутий "нульовий" тригер і через нього вже не проходить. Тому термін затримки різко скорочується і некоректні коди не виникають. Діаграми роботи синхронного лічильника приведені на рисунку 5.4.