Лічильники

Л ічильником називають пристрій, призначений для підрахунку числа імпульсів, поданих на вхід. Вони, як і зсовуючі регістри, можуть бути представлені у вигляді послідовного ланцюжка тригерів. Найбільш економні і поширеніші лічильники, утворюються рахунковими Т-тригерами (мал. 26).

Після кожного тактового імпульсу Т сигнал на інверсному виході міняється на протилежний і тому частота вихідних імпульсів удвічі менше частоти, що поступають (тригери працюють як дільники частоти на два). Тому, зібравши послідовний ланцюжок з n RST-тригерів (сполучаючи вихід попереднього тригера з рахунковим входом З наступного), одержимо частоту f_вих = f_вх /2n.

У початковому стані тригери по входу R встановлюються в «0 (всі тригери скинуті в «0»), настановні входи «S» закриваються сигналом «0» (тригери по входах R і S управляються «1»).

Перший тригер, на вхід Т якого поступають рахункові імпульси, спрацьовують по передньому фронту кожного з них. Він знаходиться в стані «1» при непарному числі імпульсів, що поступають, і в стані «0» при парному. Другий тригер працює в два рази рідше, тобто з надходженням на. вхід схеми кожного другого імпульсу. Він знаходиться у стані «1», якщо число пар імпульсів , що поступили , непарне, і в стані «0», якщо воно парне. Аналогічно, третій тригер «рахує» четвірки, а четвертий – вісімки імпульсів. Найчіткіше представити картину роботи двійкового лічильника дозволяє ч асова діаграма цього процесу (мал. 27).

Приклад. Якщо на вхід схеми поступило 13 імпульсів, то перший тригер буде в стані «1» (непарне число імпульсів – 13), другий – в стані «0» (парне число двійок – 6), третій – в стані «1» (непарне число четвірок – 3), четвертий – в стані «1» (непарне число вісімок – 1). Записавши положення тригерів справа наліво, одержимо 1101– двійковий запис числа 13.

Такий лічильник працює з коефіцієнтом рахунку К (модулем), що кратний цілому ступеню 2, і в ньому здійснюється циклічний, перебір К = 2 стійких станів. Розрядність лічильника, а отже, число тригерів визначається максимальним числом, до якого він рахує. Чотирьохрозрядний лічильник може злічити до 15 імпульсів, по 16-му імпульсу його тригери виявляться в стані «0» і рахунок почнеться спочатку. Очевидно, з додаванням наступного 9-того) розряду лічильник може здійснити рахунок до двійкового числа 111112 = 3110 і т. д.

Часто потрібні лічильники з числом стійких станів, відмінних від 2n. Наприклад, в електронному годиннику є мікросхеми з коефіцієнтом рахунку 6 (десятки хвилин), 10 (одиниці хвилин), 7 (дні тижня), 24 (годинник). Для побудови лічильника з модулем К ≠ 2 ⁿ можна використовувати пристрій з n тригерів, для якого виконується умова 2 ⁿ > К. Очевидно, такий лічильник може мати зайві стійкі стани (2ⁿ – К) Виключити ці непотрібні стани можна використовуванням зворотних зв’язків, по колах яких лічильник перемикається в нульовий стан в тому такті роботи, коли він долічує до числа К. Наприклад, для лічильника з К = 10 потрібні чотири тригери (23 < 10 < 24). Лічильник повинен мати 10 стійких станів N = 0, 1, ..., 8, 9. У тому такті, коли він повинен був би перейти в 11-й стійкий стан, його необхідно скинути в початковий нульовий стан.