Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Фомичев Ю.М., Сергеев В.М. -- Электроника. Элементная база, аналоговые и цифровые функциональные устройства.doc
Скачиваний:
126
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
19.15 Mб
Скачать

5.1.5. Триггер Шмитта

При передаче цифровых сигналов по линии связи из-за ограниченной полосы пропускания происходит затягивание фронтов импульсов, что может сделать их непригодными для нормального восприятия логическими элементами. С целью улучшения формы импульсов широко используются специальные формирователи – триггеры Шмитта. В них вводится положительная обратная связь, за счет которой такой элемент обладает гистерезисом – зоной нечувствительности.

На рис. 5.14, априведена типовая переходная характеристика триггера Шмитта, на которой показаны границы зоны нечувствительности – пороговые напряженияUП1иUП2. На этом же рисунке приведен график, объясняющий восстановление формы сигнала.

Когда входной сигнал в момент времени станетUвх(t1)UП1, триггер переключится из 1() в 0(). Обратное переключение произойдет приUвх(t2)UП2.

Обозначение триггера Шмита на схемах приведено на рис. 5.14, б.

а б

Рис. 5.14. Триггер Шмитта:

а – переходные характеристики триггера Шмитта; б – условное изображение

5.2. Цифровые счетчики импульсов и делители частоты следования

5.2.1. Двоичные счетчики

Двоичные счетчики – это последовательностные устройства, отображающие в выходном двоичном коде число поступивших на его вход импульсов. Двоичные счетчики строятся наnпоследовательно соединенныхТ-триггерах, поэтому число всевозможных сочетаний состояний триггеров составитK=2n. Это значит, что счетчик может «сосчитать» 2n– 1 входных сигналов. ЧислоKотражает информационную емкость двоичного счетчика и называется модулем счета. Первый импульс, пришедший после «заполнения» счетчика (когда исчерпаны все возможные состояния), автоматически сбрасывает счетчик в исходное нулевое состояние. Рассмотрим работу трехразрядного двоичного счетчика с помощью временных диаграмм (рис. 5.15).

а б

в

Рис. 5.15. Схема трехразрядного асинхронного суммирующего двоичного счетчика: а, б – условное обозначение; в – временные диаграммы

При рассмотрении диаграммы необходимо обратить внимание на то, что счетный вход каждого последующего триггера подключен к инвертирующему выходу предыдущего. Это означает, что положительный перепад на входе триггера, по которому он срабатывает, происходит при отрицательном перепаде по основному выходу предыдущего триггера. В диаграммах учтены задержки t3 (для простоты принятые одинаковыми), вызванные конечным временем переходного процесса триггера. По диаграммам легко убедиться, что значение двоичного кодана основныхвыходах триггеров соответствует числу пришедших импульсов (см. на диаграммном состоянии после 5-го и 7-го импульсов). С приходом 7-го импульса информационная емкость счетчика исчерпывается и 8-й импульс приводит к последовательному сбросу в нулевое состояние всех триггеров, который заканчивается через время , равное сумме времен задержки каждого триггера. Это обстоятельство ограничивает частоту импульсов, т. е. скорость счета, т. к. необходимо выполнить условие

.

Такой счетчик называется асинхронным. С приходом каждого импульса число, отображаемое двоичным кодом, увеличивается на единицу, поэтому такой счетчик называется суммирующим.

Хорошо видно, что период следования импульсов с прямого выхода каждого последующего триггера в 2 раза больше, чем у предыдущего. Если снимать информацию, например, с выхода второго триггера, то частота следования импульса здесь будет в 4 раза ниже, чем у входных импульсов, т. е. счетчик может выполнять роль делителя частоты входных импульсов.

Ограничение скорости счета, вызванного у асинхронного счетчика последовательным переключением триггеров, можно устранить, если осуществлять одновременное переключение триггеров, которое реализуется в счетчиках с параллельным переносом (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Счетчик с параллельным переносом

В этой схеме входы J и K объединены, и когда J=K=1, JK-триггер работает, как Т-триггер, а когда J=K=0,находится в режиме хранения. С помощью элемента И осуществляется перенос информации в старший разряд. Быстродействие повышается за счет того, что с приходом входного импульса одновременно срабатывают все триггеры.

Если вход последующего триггера (см. рис. 5.15) соединить с прямым выходом предыдущего, то такой счетчик становится вычитающим: число, записанное в виде исходного кода, будет с приходом каждого входного импульса уменьшаться на 1. Возможна реализация реверсивного счетчика, работающего по внешней команде, или в режиме суммирования, или в режиме вычитания.