Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

а)

. I—

'•Гр,

Qo о— СО_ ^

со Tßj ^

^ Со I ---

о

В)

Рис. 10.4

элемент Ті будет установлен в положение 1, а остальные — в по­ ложение 0.

Число импульсов, поданных на вход счетчика, можно опреде­ лить по числу импульсов на выходе и состояниям отдельных триг­ геров счетчика (последние определяются при помощи схем инди­ кации состояний триггера). Если на выходе m-разрядного счетчи­ ка (состоящего из m последовательно соединенных триггеров) по­ явилось в течение некоторого интервала времени п импульсов, то на вход счетчика было подано N импульсов, причем

Заметим, что перед началом счета все триггеры должны быть установлены в нулевое состояние. Для этого обычно подается специальный импульс гашения на общую шину — так называемую шину гашения или установки 0.

Недостатком рассмотренных счетчиков является их сравнительно малое быстродействие, обусловленное тем, что импульсы переноса последовательно передаются через триггерные ячейки счетчика. Для повышения быстродействия используются схемы счетчиков с параллельной (сквозной) передачей единиц переноса. Принцип по­ строения таких счетчиков основан на особенности сложения дво­ ичных чисел, заключающейся в том, что если к двоичному числу прибавить единицу младшего разряда, то результат может быть получен заменой в этом числе первого нуля в младших разрядах (считая справа налево) единицей, а всех единиц, расположенных справа от этого нуля, — нулями. Например,

Вариант счетчика со сквозным переносом показан на рис. 10.4в. Предположим, что к моменту поступления очередного входного импульса триггеры Ті, Т2 находились в положении 1, а ячейка Тз — в положении 0. Входной импульс поступает одновременно на вход Т1 и схему Иь Так как с выходов триггеров Ті и Т2 подаются разрешающие потенциалы соответственно на Иі и И2, то входной импульс проходит через Иі и И2 на счетный вход Т3 и переводит его в положение 1. Одновременно этот импульс переводит в поло­ жение 0 триггеры Ті и Т2. Состояние триггера Tk не меняется.

454

Таким образом, показание счетчика увеличивается на единицу. Цепь сквозного переноса единиц обладает весьма малой задер­ жкой, и время установления счетчика практически определяется длительностью опрокидывания одного триггера.

к инверсному, а к основному выходу предыдущего триггера. При этом запускающий импульс (импульс переноса) получается при переходе триггера из состояния 0 в состояние 1.

В качестве иллюстрации рассмотрим счетчик, состоящий из четырех последовательно соединенных триггеров. Счетчик рабо­ тает следующим образом. Сначала все триггеры счетчика спе­ циальным импульсом устанавливаются в положение 1 точно так же, как раньше в суммирующем счетчике триггеры устанавли­ вались в положение 0. При подаче импульса на вход Ті он перей­ дет в состояние 0, остальные же триггеры останутся в состоянии 1; вместо числа 1111 (пятнадцать) в счетчике будет теперь число 1110 (четырнадцать), т. е. на единицу меньшее. При подаче вто­

счетчики, работающие в направлении сложения или вычитания. Теперь рассмотрим реверсивный счетчик, который может работать в двух направлениях: сложения и вычитания.

Для построения таких счетчиков применяются два способа. Согласно первому способу, счетчик имеет два входа; импульсы, поступающие на первый вход, изменяют состояние счетчика в на­ правлении сложения (т. е. также как в суммирующем счетчике), а импульсы, поступающие на другой вход, изменяют состояние счетчика в направлении вычитания (т. е. также как в вычитаю­ щем счетчике).

Согласно другому способу, все счетные импульсы поступают на один вход счетчика, а на другой подаются управляющие сиг­ налы, значениями которых (0 или 1) определяется порядок работы счетчика — в режиме сложения или в режиме вычитания.

этом предполагается, что импульсы серии Btf+') сдвинуты, во вре­ мени относительно импульсов серии ßx(- )). Триггер Т0 — управ-’ ляющий с раздельным запуском. Первый входной импульс серии BxW устанавливает триггер в положение, когда на шине сложе­ ния имеет место высокий (по абсолютной величине) потенциал (т. е. на входы схем Иь И3... подан разрешающий потенциал, и эти схемы открыты для передачи импульсов), а на шине вычита­ ния— низкий по абсолютной величине (т. е. схемы И~2Г И4... за­ перты). Этот же первый импульс Вх(+1 поступает через схему ИЛИ и элемент задержки D на счетный вход триггера 7j. Если послед­

455

ний был в положении 1, то он перейдет в положение 0 и на его верхнем выходе создается импульс (или перепад напряжения), изображающий единицу переноса; этот импульс пройдет через

переноса не создается; импульс переноса появится на нижнем выходе Тх, но он не поступит на вход Т2, так как схема совпаде­ ния #2 заперта.

Таким образом, при поступлении первого импульса серии В х ^ верхний ряд схем совпадения И і, И3... соединяет триггеры ревер­ сивного счетчика точно так же, как они соединяются в обычном суммирующем счетчике. При подаче импульса серии Вх(~) схемы И2, Ид... соединяют триггеры реверсивного счетчика так, как они связаны в вычитающем счетчике. Элемент задержки D задержи­

10.3.3. СЧЕТЧИКИ ПО МОДУЛЮ, НЕ ЯВЛЯЮЩЕМУСЯ ЦЕЛОЙ СТЕПЕНЬЮ ЧИСЛА ДВА

В ряде случаев требуется при помощи бинарных ячеек постро­ ить счетчик, работающий в системе счисления, основание которой не равно целой степени числа 2. Особенно часто требуются так называемые декадные (десятичные) счетчики, работающие в де­ сятичной системе счисления; коэффициент пересчета такого счет­ чика должен быть равен 10 или целой степени числа 10. Для по­ строения счетчика можно использовать четырехкаскадную схему из бинарных элементов (рис. 10.2), если принять меры для исклю­ чения шести из 16 возможных устойчивых состояний, т. е. преоб­ разовать схему так, чтобы один выходной импульс появлялся при поступлении на выход только 10 импульсов (а не 16, как в исход­ ной схеме), и таким образом получить пересчетную схему в де­ сятичной системе счисления.

В общем случае задача формулируется следующим образом. Требуется получить пересчетную схему для счета в системе счис­

Для этого необходимо соединить последовательно ш бинарных элементов и исключить 2т — q лишних устойчивых состояний. По­

чивых состояний в двоичном счетчике можно подать выходные импульсы одного (или нескольких) триггеров счетчика на вход одного (или нескольких) предыдущих триггеров.

Пример структурной схемы счетчика с обратными связями показан на рис. 10.6} в счетчике с /п = т і + т 2+.отз триггерами

456

пі2 ячеек охвачены обратной связью, т. е. импульс, образующийся на выходе группы из т2 триггеров, вновь подается на вход этой группы. Для того чтобы на вход триггера поступал только один импульс, а также чтобы интервал времени между входным им­ пульсом и импульсом обратной связи, поступающим на вход ячейки, был бы достаточным для выполнения счета, в цепь об­ ратной связи вводят элемент задержки D, например цепь RC, а импульсы на вход соответствующего триггера поступают через элемент ИЛИ. Структурная схема с дополнительными элемента­ ми показана на рис. 10.6. Выходной импульс группы іщ полу­

чается при подаче на ее вход 2т ‘ импульсов; выходной импульс

группы т2 получается каждый раз, когда число ее входных им­

пульсов равно 2Ші — 1 (так как к входным импульсам этой группы добавляется один импульс каждый раз, когда появляется выходной импульс); один импульс на выходе группы т3 получается при посту­

Рассуждая анатогично, нетрудно построить схемы счетчиков с произвольно заданными целыми коэффициентами пересчета.

С п о с о б п р о д в и ж е н и я и м п у л ь с о в . Исключить ряд устойчивых состояний счетчика, образованного триггерами, можно также продвижением некоторых входных импульсов в обход триг­ геров младших разрядов. Пример схемы декадного счетчика, в которой используется указанный способ, показан на рис. 10.7, Здесь, в первом Ті и последнем Т4 триггерах, записаны 1, разре­ шающие потенциалы поданы на два входа схемы И и очередной входной импульс будет воздействовать не только.на Ть но через схему И и элементы задержки (ЛЗ) также на входы Т2 и Г3.

457