1.2 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.
Основными исходными данными для синтеза счетчика являются:
- модуль счета (емкость счетчика) Кс;
- 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 Кс,
определяют необходимое количество m
триггеров в счетчике. Для двоичных
счетчиков
,
недвоичных -
,
где
- двоичный логарифм числа Кс, округленный
до большего ближайшего целого числа.
Разрешающую способность и время установки
кода счетчика учитывают при выборе
серии интегральных микросхем и типа
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
триггеров
растет вm
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
делителе частоты. Определив количество
разрядов (триггеров) счетчика m, выбрав
серию интегральных микросхем и способ
переключения триггеров, приступают к
разработке структурной схемы счетчика.
Основной задачей синтеза счетчика
является определение оптимальных
логических функций
,
связывающих между собой входы и выходы
всех триггеров.
Обоснованный выбор схемы.
При выборе схемы счетчика необходимо учитывать следующие данные:
1)назначение счетчика;
2)разрядность счетчика;
3)тип триггера;
4)тип межразрядных связей.
Согласно заданию
надо спроектировать вычитающий
двоично-десятичный счетчик, работающий
в коде 4-2-2-1. Вычитающий – это такой
счетчик, в котором номер последующего
состояния должен быть на единицу меньше
номера предыдущего состояния.
Двоично-десятичный счетчик является
разновидностью недвоичного счетчика
с модулем счета
.
Определим разрядность
счетчика:
, гдеN-число
разрядов счетчика, а
.
В результате получаемN=4.
Отсюда следует, что счетчик будет
состоять из 4 триггеров.
Для проектирования счетчика выбраны универсальные JK- триггеры. JK-триггер имеет входные логики, что позволяет минимизировать количество логических элементов, обладает допустимостью подачи логической единицы на оба входа. Сама структура JK – триггеров предпочтительна для создания счетчика.
На основании обзора схем счетчиков я пришёл к выводу, что для реализации данного счетчика лучше выбрать схему параллельного счета, так как необходимо обеспечить высокое быстродействие.