Счетчики

Счетчики – это последовательностные цифровые устройства, предназначенные для счета входных импульсов и представления их в виде двоичного, двоично-десятичного или какого-либо недвоичного кода. Счетчики строятся на тактируемых триггерах.

Максимальное число импульсов, которое может сосчитать счетчик без переполнения, называется коэффициентом пересчета (модулем счета). Коэффициент пересчета определяется количеством триггеров в счетчике и используемым кодом.

Различают асинхронные и синхронные счетчики, счетчики суммирующие (обычные) и реверсивные, которые и суммируют входные импульсы, и вычитают поступающие на счетный вход импульсы от ранее накопленного их числа.

Кольцевые счетчики – это недвоичные счетчики, в которых под воздействием тактовых импульсов по триггерам перемещается одна или несколько логических единиц (нулей). Конструктивно кольцевой счетчик представляет собой регистр сдвига, замкнутый в кольцо.

схема четырехразрядного кольцевого счетчика, реализованного на JK-триггерах

№ такт. имп.	исх. сост.	1	2	3	4	5	6	7	8
	1	0	0	0	1	0	0	0	1
	0	1	0	0	0	1	0	0	0
	0	0	1	0	0	0	1	0	0
	0	0	0	1	0	0	0	1	0

схема кольцевого счетчика с защитой от циркулирования ложной кодовой единицы

Видим, что защита реализована просто: первый триггер DD1 может установиться в единицу только при J=1 и любом сигнале K. Этот способ защиты осуществляется логическим элементом 4ИЛИ-НЕ: и Q₅=J=1 только при

Рассмотрим другой тип кольцевого счетчика – счетчик Джонсона – кольцевой счетчик с одной перекрестной связью в триггерном кольце. Счетчик Джонсона имеет коэффициент пересчета вдвое больший, чем обычный кольцевой счетчик с таким же числом триггеров.

№такт. имп.	исх. сост.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0
	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0
	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0
	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1

Двоичные счетчики – это счетчики импульсов, в которых число импульсов представляется в двоичном коде. Двоичные счетчики строятся на тактируемых JK-, D- или RS-триггерах. Так как триггер имеет два состояния, то n-разрядный двоичный счетчик будет иметь 2ⁿ состояний и n-разрядный выходной двоичный код.

Асинхронный двоичный счетчик состоит из последовательно включенных счетных триггеров.

Задний фронт (1/0) первого тактового импульса установит первый триггер DD1 в единицу. Второй триггер не опрокинется в единицу, так как он реагирует на задний фронт, но не на перепад 0/1 на Т-входе. Второй тактовый импульс снова опрокинет первый триггер. Теперь на выходе Q₁ появился перепад 1/0, который переведет второй триггер в единицу. Продолжая рассуждать аналогично, можно убедиться, что пятнадцатый импульс на счетном входе K установит счетчик в состояние . Шестнадцатый тактовый импульс вернет счетчик в исходное, нулевое состояние. Коэффициент пересчета рассмотренной схемы 2⁴=16. Недостаток всех асинхронных счетчиков обусловлен последовательным соединением триггеров и, следовательно, несинхронным срабатыванием триггеров

С инхронные двоичные счетчики отличаются от асинхронных счетчиков тем, что в них тактовые импульсы поступают на С-входы триггеров одновременно (синхронно), и триггеры, которые должны переключаться при приходе определенного тактового импульса, переключаются одновременно или почти одновременно.