Построение счетчика методом управления сбросом

При управлении сбросом выявляется момент достижения содержимым счетчика значения М-1. Это является сигналом сброса счетчика в следующем такте, после чего начинается новый цикл счета. Это вариант обеспечивает легкость перестройки счетчика на другие значения модуля, т.к. требуется изменить лишь код, с которым сравнивается содержимое счетчика для выявления момента сброса, т.е. не требуется изменений самой схемы счетчика.

Рассмотрим этот метод применительно к реализации синхронного счетчика с параллельным переносом на JK-триггерах. Функции возбуждения двоичного счетчика указанного типа, как известно, имеют вид J_i=K_i=Q₀Q₁…Q_i-1 (в младшем триггере J₀=K₀=1). Введем в эти функции сигнал сброса R, изменив их следующим образом: J_i=(Q₀Q₁ …Q_i-1), K_i=J_i+R. Схема формирования функций возбуждения триггеров счетчика представлена на рис. 4.37.

Рис. 4.37. Схема формирования функций возбуждения и ее подключение к

триггерам счетчика

Пока сигнал сброса отсутствует (R=0), функции J_i и K_i не отличаются от соответствующих функций двоичного счетчика. Когда сигнал R=1, все функции J_i становятся нулевыми, а K_i – единичными, что заставляет все триггеры сброситься по приходе следующего такта. Если сигнал R появится как следствие достижения в счетчике числа М-1, то будет реализована последовательность счета 0, 1, 2, …, М-1, 0, …, т.е. счетчик с модулем М.

Конъюнктор, входящий в состав схемы, тоже вырабатывает сигнал сброса, но при достижении содержимым счетчика значения М-1. В случае построения четырехразрядного двоично-десятичного счетчика на входы конъюнктора Q₀Q₁Q₂Q₃ необходимо, соответственно подключить выходы счетчика , что приведет к сбросу всех разрядов счетчика по пришествию сигнала счета, последующего после достижения счетчиком числа 1001₂=9₁₀, т.е. счетчик действительно работает как двоично-десятичный.

4.8 Распределители тактов

Распределители тактов тоже относятся к разряду счетчиков, но в отличие от счетчиков, рассмотренных ранее, особенностью этих счетчиков является то, что код, записанный в его разряды, не является двоичным, т.е. это счетчики с недвоичным кодированием. Наибольшее практическое значение среди таких счетчиков имеют счетчики с кодом «1 из N» или распределители тактов и счетчики Джонсона.

4.8.1 Распределители импульсов и распределители уровней

Основной областью применения распределителей тактов являются системы синхронизации и управления. На их основе получают импульсные последовательности с заданными временными диаграммами. Для этого можно вначале разбить период временной диаграммы на части («кванты»), соответствующие минимальному интервалу временной диаграммы, применив задающий генератор с частотой m/T, где m – число квантов в периоде T диаграммы. Выходные импульсы задающего генератора затем распределяются во времени и пространстве так, что каждый квант появляется в свое время и в своем пространственном канале.

На рисунке 4.38.а представлена структура распределителя тактов (РТ), согласно которой РТ имеет 1 вход, на который подаются импульсы с задающего генератора (ЗГ), и N выходов, причем первый импульс генератора передается на первый выход (канал) РТ, второй – на второй и т.д.

Рис. 4.38 Структура распределителя тактов (а) и временные диаграммы распределения уровней (б) и импульсов (в)

Распределители тактов бывают двух типов: распределители уровней (РУ) и распределители импульсов (РИ).

Временная диаграмма работы распределителя уровней представлена на рис. 4.38.б. Как видно из этой диаграммы паузы между активными состояниями каналов РУ отсутствуют.

Временные диаграммы, представленные на рис. 4.38.в, соответствуют работе распределителя импульсов. В данном распределителе тактов на выходе каждого канала появляется импульс, длительность которого соответствует длительности входных импульсов от ЗГ. Распределители импульсов не имеют самостоятельной схемотехники, они реализуются на основе распределителей уровней путем включения в их выходные цепи конъюнкторов, на вторые входы которых подаются импульсы задающего генератора.

Имея распределенные во времени и пространстве «кванты», можно по схемам ИЛИ собирать из них импульсные последовательности с необходимыми временными диаграммами. Часто нужны именно те последовательности, которые вырабатываются непосредственно распределителями тактов.

В общем случае распределители тактов могут быть получены в виде сочетания обычного двоичного счетчика и дешифратора. Такое решение наиболее очевидно. При большом числе выходных каналов эта структура может выигрывать у других, но при малом числе каналов преимущество по аппаратурной сложности и быстродействию, как правило, оказывается на стороне вариантов с кольцевыми регистрами или счетчиками Джонсона.