1.1 Назначение и классификация счетчиков.

Счетчик – это 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 Кс),

• быстродействие счетчика.

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

Быстродействие счетчика характеризуется :

• разрешающей способностью счетчика ,

• временем установки .

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

По порядку изменения состояний счетчики различают с естественным и произвольным порядком счета. Во-первых, значение кода каждого последующего состояния 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 при каждом очередном импульсе на входе показание счетчика увеличивается на единицу, в вычитающем – уменьшается на единицу. Реверсивный счетчик может работать как вычитающий и как суммирующий.

По модулю счета Кс 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 Кс.

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.

Последовательный разрядный суммирующий счетчик, синхронизированный по заднему фронту, изображен на рис.1., а его векторная диаграмма (рис.2.) поясняет его принцип срабатывания.

Рис.1. Рис.2.

Последовательные счетчики просты. Однако, их недостатком является то, что с увеличением разрядности пропорционально увеличивается время счета.

В счетчике параллельного типа счетные импульсы одновременно поступают на синхровходы триггеров во всех разрядах и осуществляют перевод счетчика в следующее состояние. Алгоритм функционирования такого счетчика обеспечивается связями между триггерами. Функциональная схема параллельного счетчика представлена выше.

Параллельные счетчики относятся к разряду быстродействующих. Достоинство такого счетчика – время установки не зависит от разрядности счетчика. Недостаток параллельного счетчика заключается в том, что при повышении разрядности, счетчика усложняется схема. В параллельно-последовательных счетчиках все разряды разбиваются на группы и применяются два вида межразрядных связей: внутри группы – параллельная связь, а между группами – последовательная.

По реализации счетчики бывают на триггерах, на регистрах и на кольцевых схемах. Наиболее распространенны счетчики на основе счетных триггеров.