4. 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,
следовательно более быстродействующий.
Поэтому предпочтительным является
параллельный способ запуска триггеров.
Однако с ростом разрядности счетчика
усложняется схема управления т. к.
требуются схемы “И” с большим количеством
входов. С этой точки зрения последовательный
счетчик является более приемлемым.
Последовательный способ целесообразно
применять в счетчиках, используемых в
качестве делителя частоты.
Счетчик строится на четырех триггерах. Для этого необходимо выбрать вид триггера из RS, D, T и JK-триггеров.
RS-триггер не может работать в режиме счета(считать импульсы). Следовательно, не может быть реализован в счетчике.
T-триггер реализуется на RS-триггерах. T-триггер может работать в режиме счета, т. е. изменять свое состояние на противоположное с приходом каждого импульса. Он делит входную частоту на два и может работать как счетчик до двух.
JK- универсальный триггер. Может выполнять функции RS, T, D и других триггеров и работать в режиме счета.
Считаю наиболее приемлемым выбрать JK-триггер для создания счетчика.
Определив количество разрядов (триггеров) счетчика m, вид триггера и способ переключения триггеров, приступают к разработке структурной схемы счетчика.
Структурная схема счетчика:
5.1 Разработка функциональной схемы
|
Состояния счётчика |
Переход | |||||||||||
|
Предыдущее |
Последующее |
F3 |
F2 |
F1 |
F0 | |||||||
|
№ |
Q3n |
Q2n |
Q1n |
Q0n |
Q3n+1 |
Q2 n+1 |
Q1 n+1 |
Q0 n+1 | ||||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
6 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
7 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
8 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
9 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |