Обзор существующих счетчиков импульсов

Одной из наиболее распространенных операций в устройствах дискретной обработки информации является счет импульсов. Эту операцию выполняют счетчики.

Счетчик - 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.

Наиболее распространенны счетчики на основе счетных триггеров.

Основными характеристиками счетчика являются:

• модуль счета (или коэффициент пересчета Kc),

• быстродействие счетчика.

Основным параметром счетчика является модуль счета Kc - максимальное число импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. После поступления Кс импульсов счетчик должен вернуться в исходное состояние. Величина Kc характеризует число устойчивых состояний счетчика. Счетчик, содержащий m разрядов (триггеров), может иметь устойчивых состояний, поэтому его модуль счетаKc.Количество поступающих на счетный вход импульсов представляется на выходе счетчика в виде двоичного числа в том или ином виде.

Быстродействие счетчика характеризуется:

• разрешающей способностью ,

• временем установки счетчика .

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

По порядку изменения состояний различают счетчики с естественным и произвольным порядком счета. В первых, значение кода каждого последующего состояния счетчика 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, разделяются на:

• суммирующие,

• вычитающие,

• реверсивные.

Суммирующий счетчик выполняет прямой счет, т.е. при поступлении на вход очередного импульса число на выходе счетчика увеличивается на единицу.

Вычитающий счетчик производит обратный счет, т.е. при поступлении счетного импульса число на выходе уменьшается на единицу.

Реверсивный счетчик может работать в режимах прямого и обратного счета.

В зависимости от способа кодирования счетчики делятся на двоичные и десятичные. Двоичный счетчик () обычно состоит из нескольких последовательно соединенных триггеров, управляемых по счетному входу. Каскад десятичного счетчика ( декада,) состоит их четырех триггеров с обратными связями.

Двоично-десятичные счетчики реализуются с принудительным насчетом или с принудительной установкой в ноль.

Частота импульсов на выходе последнего разряда счетчика в Kc раз меньше, чем частота входных импульсов. Поэтому счетчики могут быть использованы как делители частоты с коэффициентом деления, равным Kc.

Счетчики широко используются в устройствах управления цифровых систем для подсчета числа выполненных операций, в связной и контрольно-измерительной аппаратуре, для определения числа поступивших сигналов и уменьшения их частоты и др. По структурной организации счетчики делятся на параллельные, последовательные и параллельно-последовательные, которые различаются способами подачи сетных импульсов на входы разрядов.

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