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

на вход К — постоянный потенциал единица, а на вход С — входные импульсы счетчика. Кроме того, нужно инверсный вы­ ход n-го триггера соединить со входом / самого младшего триг­ гера делителя. Именно так построен делитель на 3, показанный на рис. 42, а, и делитель на 5, входящий в десятичный счетчик, работающий в коде 8—4—2—1 (рис. 36, а). Так же могут быть построены счетчики с коэффициентами пересчета 9, 17, 33 и т. д.

Рис. 43. Счетчики с регулируемыми коэффициентами пересчета

Счетчики с коэффициентом пересчета, задаваемым кодом.

Существуют методы, позволяющие достаточно просто построить счетчик с любым коэффициентом пересчета.

Любой коэффициент пересчета от 1 до 2п может быть полу­ чен в счетчике со сквозным переносом, схема которого пока­ зана на рис. 43,о [40]. Когда все триггеры счетчика устанавли­ ваются в единицу, сигнал с выхода цепи «И»„+1 устанавливает в единицу дополнительный 5/?-триггер. Выходной сигнал Qn+t этого триггера в свою очередь через ячейки «И»!—«И»п может воздействовать на входы R0 триггеров счетчика. В зависимости от потенциалов на управляющих входах Ai—А п этих ячеек от­

86

дельные триггеры счетчика устанавливаются в нуль. После этого входной импульс возвращает в нуль S/^-триггер и счетчик снова заполняется входными импульсами до установления всех триг­ геров в единицу и т. д. Нетрудно видеть, что коэффициент пере­

не на всех входах Аи А2, ..., Ап присутствует нуль, то коэффи­ циент пересчета счетчика G определяется равенством:

в нуль. В итоге пятому входному импульсу соответствует кодо­ вая группа 1010, а не 1111.

В том виде, как показано на рис. 43, а, счетчик изменяет ко­ эффициент пересчета, как уже было указано, по кодовым сигна­ лам, подаваемым на входы ячеек «И»1—«И»„. Если же по та­ кому способу строится счетчик с одним заранее установленным коэффициентом пересчета, то ячейки «И»4—«И»„ не нужны: до­ статочно выход Qn+i 5У?-триггера непосредственно соединить со входами Ro тех триггеров, которые требуется сбрасывать в нуль. Если, например, нужно построить счетчик с 29 состояниями, то используется пятиразрядный двоичный счетчик с установкой в нуль первого (2°), третьего (22), четвертого (23) и пятого (24) триггеров потенциалом с выхода 5Д-триггера (G = 2°+ 22-f23 + + 24 = 29).

Использование синхронного счетчика (в данном случае счет­ чика со сквозным переносом) объясняется здесь необходимостью устранения нежелательного опрокидывания последующих триг­ геров при установке предыдущих в нуль.

Другой вариант счетчика с регулируемым коэффициентом пе­ ресчета показан на рис. 43, б. В этом счетчике 5Д-триггер, уста­ новившись в единицу по сигналу с выхода ячейки «И», подает сигнал на шину установки в нуль всех триггеров счетчика. Из­ меняя управляющие сигналы А и А2, ..., А„ на входах цепей «НЕ — И», можно изменять код, при котором появляется сигнал на выходе цепи «И», и таким образом изменять коэффициент пересчета. Если, например, счетчик содержит четыре триггера и

87

в нуле, и с 1 на 0, если предыдущий триггер стоит в единице. Изменение же потенциала на счетном входе триггера с 1 на О приведет к его опрокидыванию, т. е. к изменению числа, записан­ ного в счетчике.

Синхронные реверсивные двоичные счетчики лишены ука­ занного недостатка. Поскольку на тактовых (счетных) входах всех триггеров синхронного счетчика в отсутствие входных им­ пульсов сигнал равен нулю, то реверсирование в промежутке между этими импульсами не изменит состояния счетчика. Один из вариантов синхронного двоичного реверсивного счетчика по­ казан на рис. 44, б.

S)

Рис. 44. Асинхронный (а) и синхронный (б) двоичные реверсив­ ные счетчики

Как уже упоминалось раньше, сигналы на выходах некото­ рых инверторов, входящих в состав D- и //(-триггеров, повто­ ряют по форме входной сигнал или его инверсию, но появ­ ляются в два раза реже (это относится к триггерам типа «хо­ зяин— раб» и к симметричным шестиинверторным триггерам). Если обозначить входной сигнал триггера буквой k, то сигналы на выходе этих инверторов описываются конъюнкциями kQ и

kQ или kQ и kQ. Это обстоятельство иногда используют в ревер­ сивных счетчиках со сквозным переносом. Действительно, для переноса в следующий разряд в этом случае можно использо­

вать не выходные сигналы триггера Q и Q, а сигналы с выходов упомянутых инверторов (производя их логическое умножение на

N и N ) .

Десятичные реверсивные счетчики чаще всего строят, вводя дополнительные логические связи в двоичные реверсивные счетчики. При этом следует обращать внимание на то, чтобы при суммировании и при вычитании одним и тем же числам в счетчике соответствовали одинаковые кодовые группы.

89

На рис. 45, а показана схема двоично-десятичного синхрон­ ного реверсивного счетчика, работающего в коде 8—4—2—1-. Кроме двоичных реверсивных межтриггерных связей, в счет­ чике рис. 45, а существуют дополнительные цепи, обеспечиваю­ щие недвоичный переход от кода 1001 к коду 0000 при сумми­ ровании и обратный переход при вычитании.

Найдем выражения для сигналов на управляющих входах триггеров, входящих в счетчик рис. 45, а. Вначале запишем ло­ гические функции для тех входов, па которых сигналы такие

Рис. 45. Реверсивные двоично-десятичные синхронные счетчики, работаю­ щие в коде 8—4—2—1 (а) и самодополняющемся коде 4—2—2—1 (б)

же, как и в двоичном реверсивном счетчике (индексы у обозна­ чений входов соответствуют номерам триггеров):

J-i=r-Ki = P i-i; К2 = Pi-i(QLN + Qx N)\

Д'з = Pi-i (QiQ2n + QhQ^v;k

J 4 = P,_i (QtQsQiN + Q,Q3Qi N).

для сигнала переноса Pi на выходе данного разряда:

P* = Pi-i +

Сигналы, отличные от сигналов двоичного счетчика, возни­ кают на входах / 2, / з и Ki. Найдем их:

J2 — Р[Р i~\(QiN - pQiN) — Pi_i (QiNQ4 + Qi 1VQ2 Q3 Q4) ;

J3 = P,P,_, (QiQ2N + Qi Q2 N) = Pi-i + Qi Q2N Щ ') ;

Kt = Kt = Pi_, (QiA^+ Qi N).

Полученные формулы показывают, что второй триггер при сложении (N = 1) устанавливается в единицу (/2=1) только при условии, что четвертый триггер находится в нуле, а при вычита­

90

нии (iV = 0) — только при условии, что второй, третий и четвер­ тый триггеры не находятся одновременно в нуле. Третий триггер также может при сложении опрокинуться в единицу только при условии, что четвертый триггер находится в нуле, а при вычита­ нии — при условии, что третий и четвертый триггеры не нахо­ дятся одновременно в нуле. Установка в нуль четвертого триг­ гера может происходить каждый раз тогда, когда есть разре­ шающий сигнал на входе К второго триггера.

Все эти условия нужны как раз для того, чтобы обеспечить

всчетчике рис. 45, а недвоичный переход 1001—0000 при сложе­ нии и переход 0000—1001 при вычитании.

Рассмотрим теперь процесс синтеза двоично-десятичных ре­ версивных счетчиков на примере синтеза счетчика, работающего

впредложенном автором самодополняющемся коде 4—2—2—1 (табл. 22). Из табл. 22 видно, что как при суммировании, так и

при вычитании недвоичные переходы происходят только во вто­ ром триггере. Поэтому в данном случае достаточно найти струк­ туру логических цепей, обеспечивающих получение нужных сиг­ налов на входах / и К второго триггера, а на входах остальных триггеров логические цепи будут такими же, как и в двоичном счетчике.

Составляем табл. 25 с указанием потенциалов / 2 и Кг, необ­ ходимых для того, чтобы обеспечить требуемую последователь­ ность кодовых групп при сложении и при вычитании. Прочерки в таблице, как было принято раньше, означают, что потенциал на входе может быть любым, 0 или 1.

Как при сложении, так и при вычитании поведение триггера определяется тем, какие потенциалы присутствуют на его уп­ равляющих входах к моменту прихода разрешающего фронта на тактовый вход. Поэтому, заполняя табл. 25, против данной кодовой комбинации нужно записывать такие входные потен­ циалы /2 и Кг, которые обеспечат переход к последующей кодо­

ных пополам по диагонали в диаграммах табл. 26, говорят о том, что для данного набора аргументов функция должна принимать разные значения в зависимости от того, какой режим установ­ лен в счетчике, суммирование (верхние цифры) или вычитание (нижние цифры). Незаполненные клетки диаграмм указывают кодовые группы, которые не используются в данном двоично­ десятичном коде.

Теперь, исходя из диаграмм табл. 26, составим логические функции так, чтобы при суммировании (iV=l) и при вычитании

(iV = 1) получить требуемые значения сигналов /2 и Кг-

/ 2 = WQi-f- N Qi + Q3 + Qt Кг = NQx-\- N Qi ~\- Q3-\- Q4.

91