Лабораторная работа 9 Цифровые счетчики импульсов

Цель работы: изучение схемотехнических принципов построения и экспериментальное исследование цифровых счетчиков импульсов.

1. Теоретические основы лабораторной работы

Цифровым счетчиком называют устройство последовательстного типа, которое осуществляет счет числа поступающих на его вход импульсов и формирует результат счета в заданном коде (обычно двоичном и поэтому такие счетчики именуют двоичными). По мере поступления входных (счетных) импульсов счетчик последовательно в определенном порядке переходит из одного состояний в другое, каждое из которых кодируется двоичным числом. Перечень (общее число) возможных для счетчика состояний (К) называют модулем пересчета или емкостью счетчика. Одно из К состояний счетчика принимается за начальное (обычное нулевое). Если счетчик начинает счет с начального состояния, то через каждые К счетных импульсов в нем снова устанавливается начальное состояние, а на выходе счетчика при этом появляется сигнал переноса (СR).

Различные схемы счетчиков при поступлении на вход счетных импульсов могут перебирать свои состояния в различном порядке. Если счетчик перебирает свои состояния в возрастающем порядке, то такой счетчик называют суммирующим или накапливающим. Если состояния перебираются в убывающем порядке, то счетчик называют вычитающим, а если направление перебора можно изменять, то счетчик называют реверсивным. Как правило в счетчиках предусматривают вход сброса R (обычно инверсный) в нулевое состояние. Условное изображение счетчика приведено на рис. 1. Здесь Q₀, Q₁, …, Q_n-1 – выходы счетчика, на которых формируется двоичный код состояния счетчика и, следовательно результат счета; CR – выход переноса. Вход суммирующего счетчика обозначается «+1», а вычитающего «-1». Это счетные входы и они помечаются таким же символом, как и синхровход триггеров, указывающим полярность перепада входного импульса, по которому счетчик меняет свое состояние и, следовательно, результат счета.

Рис. 1. Условное изображение двоичного счетчика

Основными параметрами двоичного счетчика кроме его модуля пересчета, упомянутого выше, являются:

– разрешающая способность или минимальное время следования (t_сл.) – временной интервал между двумя счетными импульсами, при котором не нарушается надежная работа счетчика. Этот параметр определяет максимально допустимую частоту следования счетных импульсов;

– время регистрации (t_p) – временной интервал между началом подачи счетного импульса и моментом установления результата счета, т.е. окончания самого длительного переходного процесса в счетчике.

Конструктивно счетчики выполняются в виде совокупности ИС Т-триг­геров, соответствующим образом соединенных между собой, или в виде одной ИС, содержащий многоразрядный счетчик. Двоичные счетчики могут быть построены и на синхронных одноступенчатых или двухступенчатых D-триг­ге­рах или JK-триггерах, предварительно преобразованных в Т-триггеры.

Двоичный n-разрядный счетчик содержит n Т-триггеров и его модуль пересчета К=2ⁿ.