Файл: Гутников, В. С. Интегральная электроника в измерительных приборах.pdf

Еще три двоично-десятичных счетчика показаны на рис. 37. Счетчик по схеме рис. 37, а работает в коде 5—2—1—1 (табл. 17), называемом иногда в иностранной литературе кодом Уайта [42]. Сравнивая счетчики рис. 36, в и рис. 37, а, нетрудно увидеть, что они построены в общем-то одинаково. Только в счетчике рис. 36, в вначале включен делитель на 2, а затем де­

(табл. 18) и построен также путем взаимной перестановки де­ лителей на 2 и на 5, входящих в счетчик рис. 36, а.

Десятичный счетчик, схема которого показана на рис. 37, в [4], работает в невзвешенном коде, последовательно принимая состояния, указанные в табл. 19. Достоинством этого счетчика является то, что он содержит только четыре тактируемых //(-триггера — для его построения не требуется дополнительных логических ячеек. Очевидно, что на основе структуры рис. 37, в можно построить еще один вариант счетчика, если переставить местами делитель на 2 и делитель на 5.

Счетчики, работающие в самодополняющихся кодах, пока­ заны на рис. 38.

Счетчик со структурой рис. 38, а работает в самодополняющемся коде 2—4—2—1 (табл. 20), в иностранной литературе называемом иногда кодом Айкена [42].

78

В этом счетчике логическая цепь построена так, что после кодовой комбинации 0100 счетчик совершает недвоичный пере­ ход— устанавливается в состояние 1011. В результате кодовая комбинация для числа, дополняющего любое данное число до 9, может быть получена поразрядным инвертированием кодовой комбинации данного числа.

Счетчик, структура которого показана на рис. 38,6, отли­ чается от счетчика рис. 38, а только тем, что в нем вход второй

Рис. 38. Двоично-десятичные счетчики, работающие в самодополняющихся кодах: 2—4—2—1 (а); коде с избытком 3 (б) и 4—2—2—1 (в)

ячейки «И» присоединен не к инверсному, а к прямому выходу четвертого триггера (Qi). Если счетчик рис. 38, а не использует шести кодовых комбинаций в середине табл. 12, то для счетчика рис. 38,6 неиспользуемыми являются три верхние и три нижние комбинации 4абл. 12. Десятичное число А, записанное в счет­ чике рис. 38,6, может быть определено по формуле:

А = 8Q4+ 4Q3 Д- 2Q2-f- Qi—3.

Поэтому соответствующий этому счетчику двоично-десятич­ ный код (табл. 21) носит название кода с избытком 3.

Счетчик, показанный на рис. 38, в, работает в предложенном автором самодополняющемся коде 4—2—2—1 [23]. Достоин­ ством этого счетчика является простота реализации, что можно

79

увидеть, сравнивая рис. 37, в с рис. 37, а и б. Логическая ячейка «ИЛИ», входящая в счетчик, в данном случае разрешает уста­

80

отсутствуют //(-триггеры. В этом случае могут быть использо­ ваны два пути построения счетчиков: можно или составлять JK- триггеры на основе имеющихся ИС, входящих в данную серию, или пытаться строить счетчики на основе других, более простых

Рис. 39. Двоично-десятичные счетчики, выполненные с приме­ нением нетактируемых //(-триггеров и работающие в коде

8—4—2—1 (а) и 4—2—2—1 (б)

типов триггеров. В качестве примера на рис. 40 показаны схемы счетчиков, работающих в коде 8—4—2—1 и выполненных на так­ тируемых фронтом D-триггерах (рис. 40, а) и SD-триггерах

5)

Рис. 40. Примеры двоично-десятичных счетчиков (код 8—4—2—1), построенных на .D-триггерах (я) и S/^-тригге- рах (б)

(рис. 40, б). Синтез этих счетчиков проводится аналогична описанному выше синтезу счетчиков на //(-триггерах, но с уче­ том особенностей применяемых триггеров.

Рассмотрим, например, процесс синтеза счетчика 8—4—2—1 на SD-триггерах (рис. 40,6). Вопрос относительно сигналов на тактовых входах здесь решается так же, как и при применении

JК-триггеров. В частности, тактовые входы второго и четвер­ того триггеров в данном случае нужно соединить с прямым вы­ ходом первого триггера. Составляем далее таблицу потенциа­ лов, которые должны присутствовать при различных состояниях счетчика на входах S я R второго и четвертого триггеров, совер­

табл. 23 учитываем то, что в момент существования разрешаю­

если же триггер должен сохранить состояние нуль или единицу, то требуется, чтобы поддерживалось соответственно 5 = 0 при любом R или R = 0 при любом 5. В моменты, когда отсутствует

S2

переход единица — нуль на тактовом входе, сигналы на управ­ ляющих входах могут быть любыми.

Переносим данные табл. 23 на диаграммы Вейча (табл. 24). Проведя минимизацию, можем написать:

S4= Q2Q3", Ri —Qtt S2= Q2Q41 R^ —Qz-

Таким образом, для построения асинхронного счетчика, ра­ ботающего в коде 8—4—2—1, на тактируемых фронтом SR-

триггерах необходимы, кроме четырех триггеров, еще две ячейки «И». Что касается первого и третьего триггеров, то они в дан­ ном случае работают в режиме нормального двоичного счета и поэтому их управляющие входы соединяются с соответствую­ щими выходами так, чтобы образовать нетактируемые Г-триг- геры. Схема счетчика 8—4—2—1 на SP -триггерах, как уже упо­ миналось выше, показана на рис. 40,6.

Двоично-десятичные синхронные счетчики строятся, как пра­ вило, путем введения дополнительных логических связей в че­ тырехразрядные синхронные двоичные счетчики. Синтез таких счетчиков принципиально не отличается от синтеза двоично-де­

управляющих входах всех триггеров в моменты существования соответствующих фронтов входных (тактовых) импульсов k.

На рис. 41 приведены схемы синхронных счетчиков, работаю­ щих в коде 8—4—2—1 (рис. 41, а), самодополняющемся коде 2—4—2—1 (рис. 41,6) и самодополняющемся коде 4—2—2—1 (рис. 41, в ) .

Синхронные десятичные счетчики, естественно, сложнее асин­ хронных, в чем нетрудно убедиться, сравнивая схемы рис. 41 и

Рис. 41. Синхронные двоично-десятичные счетчики, работающие в коде 8—4—2—1 (а), самодополняющемся коде 2—4—2—1 (б)

и самодополняющемся коде 4—2—2—1

рис. 36, 37, 38. Из трех счетчиков, показанных на рис. 41, наи­ более сложную структуру имеет счетчик рис. 41,6, работающий в самодополняющемся коде 2—4—2—1. В этом смысле предпоч­ тительнее счетчик рис. 41,б, также обеспечивающий получение самодополняющегося кода.

Перенос из одного десятичного разряда в другой в синхрон­ ных десятичных счетчиках можно организовать по-разному. В частности, можно на управляющие входы J и К первого триг­ гера последующего, более старшего, десятичного разряда и на входы содержащихся в нем логических ячеек подать конъюнк­ цию потенциальных сигналов переноса со всех предыдущих де­ сятичных разрядов так, чтобы в отсутствие сигнала переноса

-84

триггеры этого более старшего разряда не могли срабатывать. Сигнал переноса в младшем разряде должен возникать, оче­ видно, тогда, когда триггеры в нем установятся в состояние, со­ ответствующее числу девять.

Перенос в старший разряд можно также производить путем подачи на вход этого старшего разряда тактовых импульсов с частотой, в 10 раз более низкой, чем на тактовом входе преды­ дущего младшего разряда. Достигается это путем пропускания на тактовый вход следующего разряда тактовых импульсов только тогда, когда триггеры данного разряда находятся в со­ стоянии, соответствующем числу девять. Именно так и предпо­ лагается производить перенос в счетчиках, показанных на

Рис. 42. Примеры построения делителей на 3 (а) и на 7 (б)

рис. 41. Из каждых десяти входных импульсов k в этих счетчи­ ках только один проходит на выход переноса kp.

В случае применения триггеров типа «хозяин-— раб» и двух­ тактной синхронизации, когда используют две последовательно­ сти разделенных по времени тактовых импульсов, при переходе к старшему разряду можно уменьшать в 10 раз частоту только тех тактовых импульсов, которые осуществляют перепись из триггеров-«хозяев» в триггеры-«рабы». Импульсы же, включаю­ щие цепи переписи на входе триггеров-«хозяев», можно пода­ вать с одинаковой частотой параллельно на все десятичные раз­ ряды счетчика.

Счетчики с различными коэффициентами пересчета, отлич­ ными от двоичных и десятичных, могут быть так же, как и деся­ тичные, построены путем введения соответствующих дополни­ тельных связей в двоичные счетчики. К примеру, на рис. 42 по­ казаны схемы делителей на 3 и на 7. Делители на 5 входят во все рассмотренные выше десятичные счетчики. Счетчик — дели­ тель на 6 может быть образован путем последовательного соеди­ нения делителей на 2 и на 3, делитель на 9 может быть состав­ лен из двух делителей на 3 и т. д. В каждом отдельном случае приходится применять какие-то конкретные методы получения

рого подается конъюнкция прямых сигналов триггеров делителя,

85