3.4. Схема счетчика с непосредственными связями с последовательным пе­реносом

Схема несинхронизированного двоичного четырехразрядного суммирующего счетчика на JK-триггерах с последовательным переносом сигнала и временная диаграмма его работы приведена на рис. 3.1. В этих счетчиках каждый последующий триггер ( i—1)-го разряда запускается от информационных выходов

Рис.3.1. Схема несинхронизированного двоичного четырехразрядного суммирующего счетчика на JK-триггерах с последовательным переносом сигнала

_

(Qi, Qi) преды­дущего триггера i-го разряда, а счетный сигнал поступает на вход триггера первого разряда.

Состояния триггеров счетчика при воздействии серии входных сигналов Х сч , подаваемых на счетный вход первого разряда отражены в таблице 1.

Х сч	Q4	Q3	Q2	Q1	Х сч	Q4	Q3	Q2	Q1
0	0	0	0	0	8	1	0	0	0
1	0	0	0	1	9	1	0	0	1
2	0	0	1	0	10	1	0	1	0
3	0	0	1	1	11	1	0	1	1
4	0	1	0	0	12	1	1	0	0
5	0	1	0	1	13	1	1	0	1
6	0	1	1	0	14	1	1	1	0
7	0	1	1	1	15	1	1	1	1

Рассмотрим работу счетчика, полагая, что в исходном состоянии в нем записан код 0000. В счетчике выход каждого предыдущего триггера Q i-1 соединен с входом синхронизации С i последующего триггера. На входы J и К. триггеров подаются сигналы 1. Первый входной сигнал Х сч установит триггер Тг1 счетчика в состояние 1, все же остальные триггеры счетчика останутся в состоянии 0. Вто­рой входной сигнал установит триггер Тг1 в состояние 0; третий — вновь в состояние 1 и т. д. Входными сигналами триггера Тг2 будут уже сигналы, снимаемые с прямого выхода триггера Тг1. Таким об­разом, первый раз в состояние 1 триггер Тг2 установится только после того, как на выходе триггера Тг1 пройдет первый сигнал, а в состояние 0 — после того как пройдет второй сигнал, и т. д. Вход­ными сигналами триггера ТгЗ будут уже сигналы, снимаемые с прямого выхода триггера Тг2, и т. д. После того как на вход счет­чика будет подана серия сигналов (импульсов), например, пройдет пять входных импульсов, на выходе триггеров счетчика установится код 0101, что и будет соответствовать цифре 5. Таким образом, счет­чик подсчитывает количество импульсов, поданных на его вход.

Обычно счетчик имеет цепь установки в состояние 0 (установка триггеров в 0). Но начальное состояние триггеров не обязательно должно быть нулевое. В счетчик может быть записано заранее не­которое число и уже с него начинается операция счета единиц.

Недостаток несинхронизированного счетчика с последователь­ным переносом заключается в том, что он имеет зависимость дли­тельности переходного процесса, определяющего время регистра­ции, от его разрядности. С ростом разрядности счетчика понижается предельная частота его работы. Это связано с тем, что возрастает задержка поступления сигнала на вход С некоторого i-го разряда относительно времени поступления входного сигнала Хсч на вход С младшего разряда счетчика. Из временной диаграммы видно, что такая задержка может привести к искажению информации в счет­чике (момент времени t=8).

Счетчики с параллельным переносом. Для повышения быстро­действия счетчики выполняются с параллельным переносом. На рис.3.2. изображена схема четырехразрядного счетчика на JK триггерах с параллельным переносом. В качестве схем И использованы входы триггеров &J и &K.

Отличительной особенностью схемы является то, что сигналы с выходов i-х разрядов подаются на информационные входы J и K триггеров (i+1)-х разрядов.

Из схемы на рис. 3.2. видно, что с возрастанием порядкового но­мера триггера увеличивается число входов в элементах И JK-триггеров. Так как количество входов J и К, и нагрузочная способ­ность выходов триггеров

Рис. 3.2.. Схема четырехразрядного двоичного счетчика на JK-триггерах с параллельным переносом

ограничены, то и разрядность счетчика с параллельным переносом невелика и равна обычно четырем. Поэто­му при числе разрядов счетчика, большем максимального числа входов J и K, счетчик разбивается на группы и внутри каждой груп­пы строятся цепи параллельного переноса. Подобным способом ор­ганизуется счетчик с частично параллельным переносом. Длитель­ность переходного процесса в таком счетчике равна сумме длитель­ностей переходного процесса в каждой группе разрядов.

Количество просчитанных счетчиком импульсов можно опреде­лить по коду, записанному в триггеры счетчика. Код в счетчике точ­но соответствует числу поступивших на вход импульсов, выражен­ному в двоичном коде. Если после полного заполнения счетчика еди­ницами (код 111...1) не прекратится подача входных импульсов, то после перехода счетчика через состояние 0 во всех разрядах подсчет импульсов начинается сначала. Этот режим работы счетчика назы­вается циклическим. За один цикл работы на счетчик поступает 2ⁿ импульсов (п — количество разрядов счетчика). Иногда требуется, чтобы число импульсов в цикле было отличным от 2ⁿ , например если нужно организовать пересчет на десять (количество разрядов этого счетчика должно быть равно четырем, так как ближайшее число 2ⁿ , большее 10, равно 16). Чтобы цикл пересчета был равен десяти, необходимо после каждого десятого импульса установить все разря­ды счетчика в 0. Пересчет на N не равно 2ⁿ всегда приводит к некоторому усложнению схемы счетчика из-за необходимости организации ус­тановки в 0 отдельных триггеров счетчика. Коэффициент пересчета является одной из характеристик счетчика. Если обычный сумми­рующий счетчик имеет п разрядов, то лишь после подачи 2ⁿ входных импульсов образуется перенос из старшего разряда. Следовательно, коэффициент пересчета такого счетчика равен 2ⁿ . Коэффициент пе­ресчета Kcч счетчика определяет отношение частоты импульсов, подаваемых на его вход, к частоте импульсов, образующихся на выходе его старшего раз­ряда.

Считывание числа, записанного в счет­чике, производится так же, как и в регистрах, т. е. с единичных вы­ходов триггеров или с нулевых выходов триг­геров, если на выходе должен быть инверсный код.

Быстродействие рассмотренных счетчиков зависит как от ско­рости переброса триггера младшего разряда, так и от времени рас­пространения сигнала переноса по цепи переноса.