10. Счетчики
Счетчики – это устройства, предназначенные для подсчета числа входных сигналов.
Счетчик представляет собой автомат, способный под влиянием входных сигналов переключаться из предыдущего состояния в следующие, фиксируя таким образом число входных сигналов.
Состояние – память устройства; последовательность состояний отражает трассу процессов.
Классификация счетчиков:
1. По способу синхронизации:
асинхронные;
синхронные.
2.По направлению счета:
суммирующие (инкремент);
вычитающие (декремент);
реверсивные (инкремент и декремент).
3.По способу организации переносов:
с последовательным переносом;
с параллельным переносом;
со сквозным переносом.
4. По модулю счета:
двоичные, М = 2n;
десятичные, М = 10*n;
с произвольным модулем счета.
М, Модуль счета – число возможных состояний счетчика (или число входных сигналов, которое может посчитать счетчик).
Счетчик представляет собой разрядную схему с межразрядными связями. Разрядная схема обычно строится на Т-триггерах, хотя можно строить и на любом другом триггере.
Способы организации межразрядных связей определяют какой тип переноса реализован в данной схеме счетчика.
Для счетчиков с произвольным модулем счета есть два основных схемотехнических решения:
модификация межразрядных связей;
управление сбросом.
10.1 Синтез счетчиков с последовательным переносом
В качестве базового триггера возьмем Т-триггер с динамическим Т-входом, такой триггер получается при модификации двухступенчатого JK-триггера, со срабатыванием по срезу синхроимпульса. Таким образом, Т-триггер с динамическим Т-входом тоже срабатывает по срезу синхроимпульсов. Назовем синхроимпульс счетным импульсом и обозначим y2.
Выберем М=8=23. Показатель степени двойки указывает на требуемое число триггеров в схеме.
Схема счетчика:
Временная диаграмма работы счетчика:
Состояние счетчика в каждый момент времени определяется комбинацией сигналов на выходах Q0,Q1,Q2. Такая счетная схема выполняет еще и функцию деления частоты, что видно на временной диаграмме. Схема обладает наименьшим быстродействием.
10.2 Синтез счетчиков с параллельным переносом.
Базовый триггер – динамический Т-триггер. Модуль счета М=23=8. Требуемое число триггеров – 3.
Порядок синтеза:
1) формирование таблицы переходов счетчика.
Таблица переходов (при y2=1):
|
Q2t |
Q1t |
Q0t |
Q2t+1 |
Q1t+1 |
Q0t+1 |
T2 |
T1 |
T0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
7 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
2) Минимизация функции возбуждения памяти Ti.
Используем карты Карно. При y2=1.
T2=Q1t*Q0t*y2
T1=Q0t*y2
T0=y2
Схема счетчика:
Полученная схема – счетчик с параллельным переносом. Преимущество – высокое быстродействие. Недостаток – при увеличении разрядности счетчика возрастает число входов на элемент «И» и может привысить допустимое стандартное значение.
Временная диаграмма, с учетом срабатывания элементов «И»:
