Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Счетчики с ускоренным переносом

Счетчик с параллельным переносом

Для повышения быстродействия счетчиков применяют различные способы ускорения переноса, как это делают и в сумматорах для сокращения времени сложения чисел.

Один из широко применяемых способов ускорения переноса в счетчиках основан на введении логических элементов, с помощью которых достигается возможность одновременного (параллельного) формирования сигналов переноса для всех разрядов. Для реализации этого способа применяют ТV-триггеры. На Т-входы всех триггеров одновременно подаются счетные импульсы, а на V-вход каждого триггера поступает сигнал переноса, формируемый логической схемой в виде уровня 1. Триггеры, на V-входе которых имеется сигнал переноса, одновременно опрокидываются с приходом очередного счетного импульса, и таким образом устанавливается новое состояние счетчика. Для определения вида цепи переноса в счетчике обратимся к уже рассмотренной табл. 2.4. Из нее следует, что первый разряд, как и в счетчике с последовательным переносом, должен быть построен на Т-триггере. Если применяется ТV-триггер, то на его V-вход следует подать 1 или соединить его с Т-входом.

Второй триггер опрокидывается счетным импульсом при наличии 1 на выходе первого триггера, а третий триггер опрокидывается при наличии 1 на выходах двух предыдущих триггеров. Обобщая эту закономерность на случай N-разрядного счетчика, получим, что каждый последующий триггер должен опрокинуться под воздействием счетного импульса при наличии 1 на выходах всех предыдущих триггеров. Следовательно, для формирования сигнала переносов каждый разряд счетчика необходимо включить элемент И и соединить его входы с прямыми выходами всех предыдущих разрядов, а выход с V-входом триггера данного разряда. Пример суммирующего счетчика с параллельным переносом на ТV-триггерах приведен на рис. 2.12. Быстродействие этого счетчика выше, чем счетчика с последовательным переносом, поскольку оно равно быстродействию одного разряда.

Рис. 2.12. Счетчик с параллельным переносом

Это является важным достоинством счетчиков с параллельным переносом, обеспечившим им широкое применение. Недостаток необходимости включения в схему логических элементов с разным, причем нарастающим от разряда к разряду, числом входов. Это нарушает регулярность структуры счетчика и ограничивает возможность наращивания его схемы. Частично этот недостаток можно устранить при использовании триггеров с входной логикой.

Многие серии микросхем содержат JК-триггеры с входной логикой. Для преобразования JК-триггера в ТV-триггер необходимо объединить входы J и К в один, это и будет V-вход. У триггера с тремя конъюнктивно связанными J-входами и тремя конъюнктивно связанными К-входами могут быть образованы, следовательно, три конъюнктивно связанных V-входа. При реализации счетчика на таких триггерах исключаются дополнительные логические элементы в цепях переноса. Однако ограничение в разрядности счетчика остается. Поскольку имеющиеся интегральные JК-триггеры позволяют получить до трех V-входов, на них может быть построен лишь четырехразрядный счетчик с параллельным переносом (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Счетчик на JK-триггерах с входной логикой

Вычитающий счетчик с параллельным переносом строится так же, как и суммирующий, но сигналы переноса снимаются с инверсных, относительно используемых в суммирующем счетчике, выходов триггеров.

Реверсивный счетчик, объединяющий возможности суммирующего и вычитающего, строится таким образом, чтобы обеспечивалось управление направлением счета с помощью сигналов на сложение Сс и вычитание Св. Поэтому его схема содержит дополнительную комбинационную часть, выполняющую указанную функцию.

Многие счетчики с параллельным переносом, выпускаемые в виде микросхем, имеют помимо основных выходов – дополнительные (рис. 2.14). На одном из выходов, обозначенном «> 15», сигнал 1 появляется при заполнении счетчика единицами, т. е. когда он перешел в состояние с номером 15. Следовательно, на этом выходе формируется сигнал переноса в следующий счетчик. На другом выходе, обозначенном «

В счетчике на рис. 2.15, а для счетных импульсов предусмотрены два входа. Если счетчик должен работать в режиме прямого счета, импульсы следует подавать на вход «+1», в режиме обратного счета – на вход «-1». При использовании такого счетчика в качестве реверсивного с одним источником импульсов необходимо предусмотреть внешнее устройство коммутации счетных импульсов на суммирующий «+1» либо на вычитающий «-1» входы. Вариант такой коммутирующей приставки к счетчику приведен на рис. 2.15, б. При подаче положительного импульса на S-вход RS-триггера на его прямом выходе установится единичный уровень, который откроет элемент 1 для счетных импульсов С0. Счетчик будет работать в режиме сложения. Если подать положительный импульс на R-вход триггера, откроется для счетных импульсов элемент 2 и счетчик будет работать в режиме вычитания.

Читайте так же:
Проточные счетчики расхода топлива

Комбинированный, т. е. параллельно-последовательный перенос применяется при построении многоразрядных счетчиков, которые должны иметь высокое быстродействие. Функциональная схема таких счетчиков состоит из группы триггеров, внутри каждой из которых организуется параллельный перенос, а между группами – последовательный. В примере на рис. 2.15 счетчик состоит из четырехразрядных счетчиков с параллельным переносом. На выходе каждой группы триггеров включен элемент И, который формирует сигнал переноса в следующую группу при заполнении триггеров единицами.

Рис. 2.15. Реверсивный счетчик на Т-триггерах: а – функциональная схема; б – схема управляющая напряжением счета

Рис. 2.16. Многоразрядный счетчик с комбинированным переносом

Интегральные четырехразрядные счетчики с выходами переноса и займа объединяются с использованием этих выходов. Например, при объединении суммирующих счетчиков необходимо соединить выход «>15» одного со счетным входом другого. При объединении реверсивных счетчиков, имеющих выходы сигналов переноса «> 15» и займа « 15» первой микросхемы, и на 256, если использовать аналогичный выход второй микросхемы.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Счётчик (электроника)

Счётчик числа импульсов — устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на двухступенчатых D-триггерах, T-триггерах и JK-триггерах.

Основной параметр счётчика — модуль счёта — максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком. Счётчики обозначают через СТ (от англ. counter).

Содержание

  • 1 Классификация
  • 2 Двоичные счетчики
  • 3 Двоичные счетчики с параллельным переносом
  • 4 Счетчики с последовательно-параллельным переносом
  • 5 См. также
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки

Классификация [ править ]

  • по числу устойчивых состояний триггеров
    • на двоичных триггерах
    • на троичных триггерах [1]
    • на n-ичных триггерах
  • по модулю счёта:
    • двоично-десятичные (декада);
    • двоичные;
    • с произвольным постоянным модулем счёта;
    • с переменным модулем счёта;
  • по направлению счёта:
    • суммирующие;
    • вычитающие;
    • реверсивные;
  • по способу формирования внутренних связей:
    • с последовательным переносом;
    • с ускоренным переносом;
      • с параллельным ускоренным переносом;
      • со сквозным ускоренным переносом;
    • с комбинированным переносом;
    • кольцевые;
  • по способу переключения триггера:
    • синхронные;
    • асинхронные;
  • Счётчик Джонсона [2]

Двоичные счетчики [ править ]

Схему двоичного счетчика можно получить с помощью формального синтеза, однако более наглядным путем представляется эвристический. Таблица истинности двоичного счетчика — последовательность двоичных чисел от нуля до , где n — разрядность счётчика. Наблюдение за разрядами чисел, составляющих таблицу, приводит к пониманию структурной схемы двоичного счетчика. Состояния младшего разряда при его просмотре по соответствующему столбцу таблицы показывают чередование нулей и единиц вида 01010101. что естественно, т. к. младший разряд принимает входной сигнал и переключается от каждого входного воздействия. В следующем разряде наблюдается последовательность пар нулей и единиц вида 00110011. . В третьем разряде образуется последовательность из четверок нулей и единиц 00001111. и т.д. Из этого наблюдения видно, что следующий по старшинству разряд переключается с частотой, в два раза меньшей, чем данный.

Известно, что счетный триггер делит частоту входных импульсов на два. Сопоставив этот факт с указанной выше закономерностью, видим, что счетчик может быть построен в виде цепочки последовательно включенных счетных триггеров. Заметим, кстати, что согласно ГОСТу входы элементов изображаются слева, а выходы справа. Соблюдение этого правила ведет к тому, что в числе, содержащемся в счетчике, младшие разряды расположены левее старших.

Двоичные счетчики с параллельным переносом [ править ]

Выше рассмотрены схемы двоичных последовательных счетчиков, то есть таких счетчиков, в которых при изменении состояния определенного триггера возбуждается последующий триггер, причем триггеры меняют свои состояния не одновременно, а последовательно. Если в данной ситуации должны изменить свои состояния n триггеров, то для завершения этого процесса потребуется n интервалов времени, соответствующих времени изменения состояния каждого из триггеров. Такой последовательный характер работы является причиной двух недостатков последовательного счетчика: меньшая скорость счета по сравнению с параллельными счетчиками и возможность появления ложных сигналов на выходе схемы. В параллельных счетчиках синхронизирующие сигналы поступают на все триггеры одновременно.

Последовательный характер переходов триггеров счетчика является источником ложных сигналов на его выходах. Например, в счетчике, ведущем счет в четырёхразрядном двоичном коде с «весами» 8-4-2-1, при переходе от числа к числу на выходе появится следующая последовательность сигналов:

Читайте так же:
Методика выполнения измерений при помощи счетчиков

0111 ->ð 0110 ->ð 0100 ->ð 0000 ->ð 1000

Это означает, что при переходе из состояния 7 в состояние 8 на входах счетчика на короткое время появятся состояния 6; 4; 0. Эти дополнительные состояния могут вызвать ложную работу других устройств, например, если к такому счетчику подключён дешифратор, то на его выходах 0, 4, 6 могут кратковременно возникнуть активные состояния, которые могут ложно изменить состояния подключенных к ним триггеров — это явление называется логическими «гонками» или «гонками сигналов». Исключить гонки можно, применяя счетчики с соседним или противогоночным кодированием состояний, например, считающие в рефлексивном коде Грея.

С целью уменьшения времени протекания переходных процессов можно реализовать счетчик в варианте с подачей входных импульсов одновременно на все триггеры. В этом случае получим счетчик с параллельным переносом.

По схемам счетчиков всегда строятся счетчики, задержка переключения одного триггера у которых соизмерима с периодом считаемых импульсов. Пример. Задержка переключения одного триггера 30 нс, и если мы построим счетчик более, чем 4-хразрядный, то при периоде счетных импульсов 120 нс могут начаться сбои счета, перенос не успевает распространиться по цепочке триггеров до прихода очередного счетного импульса.

Здесь на информационные входы триггеров подаются сигналы, являющиеся логической функцией состояния счетчика и определяющие конкретные триггеры, которые изменяют свое состояние при данном входном импульсе. Принцип стробирования сводится к следующему: триггер меняет свое состояние при пропускании очередного импульса синхронизации, если все предыдущие триггеры находились в состоянии логической единицы.

Параллельные счетчики имеют более высокое быстродействие по сравнению с последовательными, поскольку синхронизирующие импульсы поступают на все триггеры одновременно.

Максимальным быстродействием обладают синхронные счетчики с параллельным переносом, структуру которых найдем эвристически, рассмотрев процессы прибавления единицы к двоичным числам и вычитания её из них.

Счетчики с последовательно-параллельным переносом [ править ]

В связи с ограничениями на построение счетчиков с параллельным переносом большой разрядности широкое распространение получили счетчики с групповой структурой, или счетчики с последовательно-параллельным переносом. Разряды таких счетчиков разбиваются на группы, внутри которых организуется принцип параллельного переноса. Сами же группы соединяются последовательно с использованием конъюнкторов, формирующих перенос в следующую группу при единичном состоянии всех триггеров предыдущих. При единичном состоянии всех триггеров группы приход очередного входного сигнала создаст перенос из этой группы. Эта ситуация подготавливает межгрупповой конъюнктор к прямому пропусканию входного сигнала на следующую группу.

В наихудшем для быстродействия случае, когда перенос проходит через все группы и поступает на вход последней,

где ĺ — число групп, tГР — время установления кода в группе.

В развитых сериях ИС обычно имеется по 5…10 вариантов двоичных счетчиков, выполненных в виде 4-хразрядных групп (секций). Каскадирование секций может выполняться путем их последовательного включения по цепям переноса, организации параллельно-последовательных переносов или для более сложных счетчиков с двумя дополнительными управляющими входами разрешения счета и разрешения переноса путем организации параллельных переносов и в группах, и между ними.

Особенностью двоичных счетчиков синхронного типа является наличие ситуаций с одновременным переключением всех его разрядов (например, для суммирующего счетчика при переходе от кодовой комбинации 11…1 к комбинации 00…0 при переполнении счетчика и выработке сигнала переноса). Одновременное переключение многих триггеров создает значительный токовый импульс в цепях питания ЦУ и может привести к сбою в их работе. Поэтому в руководящих материалах по использованию некоторых БИС/СБИС программируемой логики, в частности, имеется ограничение на разрядность двоичных счетчиков заданной величиной k (например, 16). При необходимости применения счетчика большей разрядности рекомендуется переходить к коду Грея, для которого переходы от одной кодовой комбинации к другой сопровождаются переключением всего одного разряда. Правда, для получения результата счета в двоичном коде придется использовать дополнительно преобразователь кода, но это является платой за избавление от токовых импульсов большой интенсивности в цепях питания.

Счетчики и делители

Трейдинг криптовалют на полном автомате по криптосигналам. Сигналы из первых рук от мощного торгового робота и команды из реальных профессиональных трейдеров с опытом трейдинга более 7 лет. Удобная система мгновенных уведомлений о новых сигналах в Телеграмм. Сопровождение сделок и индивидуальная помощь каждому. Сигналы просты для понимания как для начинающих, так и для опытных трейдеров. Акция. Посетителям нашего сайта первый месяц абсолютно бесплатно .

Читайте так же:
Гайки накидные для соединений счетчиков

2.3 Реверсивные счетчики

Они могут работать как в режиме суммирования, так и вычитания Переключение режимов осуществляется коммутацией счетных входов всех триггеров (кроме триггера младшего разряда) инверсным или прямым выходам предыдущих триггеров (рис. 3). Переключение режима выполняет сигнал разрешения Е’. При Е’=1 прямой вход i-го триггера коммутируется к прямому выходу (i – l)-го тригг

ера, что соответствует режиму вычитания. При E’=0 вход подключается к инверсному выходу, и триггер становится суммирующим.

Универсальность реверсивного счетчика достигается ценой введения дополнительно n-1 логических элементов и ухудшения быстродействия:

где tЗД.СР – среднее время задержки переключения ЛЭ И-ИЛИ.

Заметим, что правило соединения информационных входов триггеров для получения суммирующих и вычитающих счетчиков распространяется и на счетчики с ускоренным переносом. Поэтому с целью сокращения материала ниже рассматриваются счетчики только суммирующего типа.

3. Счетчики со сквозным переносом

Как известно, триггер i-го разряда переключается, если (i — 1)-й триггер к моменту поступления на его вход очередного счетного сигнала T’i-1 находился в единичном состоянии, т.е. имеет место Q’i-1T’i-1 = 1. Поэтому с целью ускорения переноса можно входной сигнал T’i‑1 пропустить на вход i-го триггера с помощью элемента И, минуя (i-1)-й триггер (рис 4).

Триггеры могут быть асинхронными и синхронными. Соответственно этому счетчики получаются асинхронными или синхронными. Счетчик на рис. 4 будет синхронным, если в качестве счетного входа использовать вход синхронизации С, показанный пунктиром.

Из временных диаграмм для асинхронного счетчика, представленных на рис. 4 в, видно, что благодаря схеме переноса на входы второго, третьего и т. д. триггеров транзитом передаются соответственно каждый второй, четвертый и т.д. входные импульсы. При этом прохождение импульсов на вход последнего триггера задерживается на время переноса

.

Время установления счетчика

.

Принимая во внимание, что время задержки прохождения сигнала через ЛЭ И меньше, чем через триггер, выигрыш в быстродействии у счетчиков со сквозным переносом по сравнению со счетчиками с последовательным переносом очевиден. Однако здесь, больше объем оборудования.

У синхронного счетчика со сквозным переносом счетным входом является объединенный вход синхронизации C всех триггеров, благодаря чему они переключаются одновременно. Информационный вход первого триггера становится входом разрешения режима счета Е (на рис. 4, а обозначение входов для данного варианта показано в скобках, а условное изображение приведено на рис. 4,г). При E’ = 1 все сигналы T’I = 0, и счетчик находится в режиме хранения. При Е’ = 1 устанавливается режим счета.

Время переноса и время установления здесь такие же, как и у асинхронного счетчика. Однако поскольку в асинхронном счетчике в течение всего времени TУСТ идет непрерывное (с задержкой tЗД.СР) переключение триггеров, то для съема информации необходимо дополнительное время, т.е. увеличение периода следования входных импульсов. В синхронном счетчике триггеры переключаются одновременно (по счетному импульсу) и лишь потом происходит перенос в цепи логических элементов. Значит, для съема информации дополнительного времени не требуется – можно использовать время TПЕР. В этом смысле быстродействие синхронного счетчика выше, чем асинхронного.

4. Счетчики и делители с коэффициентом пересчета, отличным от 2n

Большое распространение получили счетчики и делители с Kn ≠ 2n. Так, в цифровых индикаторных устройствах доминируют двоично-десятичные счетчики (Kn = 10).

Принцип построения счетчиков с Kn ≠ 2n сводится к следующему. Берут такое число n триггеров, чтобы выполнялось условие

.

Затем схемным путем исключают 2n-Kn, избыточных состояний. Чаще всего исключают старшие состояния, реже – младшие или промежуточные. Делается это либо с помощью дешифратора определенного состояния, который своим выходным сигналом принудительно устанавливает счетчик в исходное состояние, либо с помощью обратных связей между триггерами.

На рис. 5 приведен пример декадного (двоично-десятичного) счетчика с исключением старших избыточных состояний.

Начальное состояние у него нулевое: A0 <0000>. При поступлении входных импульсов счет идет как в обычном двоичном счетчике. Как только устанавливается состояние A10 <1010>, на выходе элемента И, играющего роль дешифратора, вырабатывается сигнал y=Q1Q3=1, и счетчик принудительно переводится в начальное состояние A0.

Читайте так же:
Установка счетчиков право или обязанность

Примером использования обратных связей для исключения избыточных состояний может служить ИС 133ИЕ2 (рис. 6,а). Она содержит T-триггер D1 и двоично-пятеричный счетчик на триггерах D2, D3, D4. Благодаря обратной связи с выхода Q3 триггера D4 на вход J триггера D2, а также обратной связи в самом триггере D4 (с выхода Q3 на вход К), обеспечивается соответственно блокировка действия пятого счетного импульса на триггер D2 и установка триггера D4 пятым импульсом в нулевое состояние (рис. 6,б). Таким образом, после пятого импульса получается A0 <000>.

Если выход Q0 триггера D1 соединить со входом +1СТ, а счетные импульсы подавать на вход +1Т, то счетчик становится двоично-десятичным с Kn = 10.

Как отмечалось ранее, принцип построения делителей во многом аналогичен принципу построения счетчиков. Они имеют, как правило, один выход, на котором за интервал пересчета появляется импульсов в коэффициент деления раз меньше, чем поступают на вход

.

Выделяются эти импульсы с помощью дешифратора состояний.

Менять коэффициент KДЕЛ в делителях можно так же, как счетчиках с Kn ≠ 2n, т.е. путем исключения различного числа избыточных состояний, но и программно – с помощью внешних управляющих сигналов. Такой способ реализован, например, в ИС 564ИЕ15. Она позволяет получать КДЕЛ = 3 .21327 с шагом единица.

Нашел распространение также способ, при котором коэффициент пересчета счетчика, составляющего основу делителя, не меняется, а производится выбор дешифраторов, настроенных на выделение различных состояний счетчика. Данный способ построения делителей иллюстрируется на примере ИС 133ИЕ8 (рис. 7).

Делитель состоит из шестиразрядного двоичного счетчика с параллельным переносом, дешифраторов состояний на ЛЭ1…ЛЭ6, выходы которых объединены в один выход y элементом ИЛИ-НЕ (ЛЭ7), а также дешифратора-формирователя сигнала переноса CR и вспомогательных логических элементов. Каждый дешифратор включается в работу при подаче на него управляющего сигнала K’i = 1.

Счетчики и делители

Счетчики и делители

1. Понятие и назначение счетчика

Счетчик предназначен для подсчета количества единиц информации (счетных импульсов). Поступление единицы информации заключается в воздействии на вход счетчика перепада напряжения 0 – 1 при входе или 1 – 0 при инверсном входе. Так как один импульс содержит тот и другой перепады, то его и отождествляют с единицей информации независимо от типа входа счетчика.

Счетчик имеет K n устойчивых состояний, каждое из которых повторяется после подсчета K n счетных импульсов. Иначе говоря, счет импульсов осуществляется с коэффициентом (модулем) пересчета K n .

По способу кодирования числовой информации различают счетчики с позиционным (единичным, двоичным, десятичным и т.д.) и непозиционным (например, в кодах Грея) кодированием. В счетчиках с позиционным кодированием числовое выражение текущего состояния определяется формулой:

где n – количество разрядов; Q i – логическое значение разряда ( Q i =0,1); M i – вес i -го разряда.

В счетчиках с непозиционным кодированием разряды не имеют постоянных весов, и числовое выражение состояния предписывается каждому набору значений Q i . Этот тип счетчиков встречается на практике существенно реже, чем счетчики с позиционным кодированием.

Ниже рассматриваются наиболее распространенные счетчики, ведущие счет в двоичной системе счисления, — двоичные счетчики основу их построения положены n счетных триггеров. Каждому из них ставится в соответствие один определенный вес из набора: 2 0 , 2 1 . 2 n -1 . Количество поступивших импульсов представляется в виде суммы

или для краткости записи – в виде позиционного набора Q n -1 Q n -2 … Q 1 Q 0 . Максимальный коэффициент пересчета двоичного счетчика K n =2 n .

Счетчики подразделяются еще по другим классификационным признакам. По назначению различают суммирующие, вычитающие реверсивные; по способу запуска – асинхронные и синхронные; по способу организации переноса – с последовательным, сквозным и параллельным переносами.

Основными параметрами счетчиков являются: разрешающая способность, время установления и емкость.

Разрешающая способность—это минимальный период следования счетных импульсов T ст , при которых сохраняется работоспособность счетчика. Обратная величина

характеризует максимальную частоту счета.

Время установления T уст – это интервал между началом подачи на вход счетного импульса и моментом окончания самого продолжительного переходного процесса в счетчике.

Параметры T ст и T уст характеризуют быстродействие счетчика.

Емкость счетчика определяется максимальным числом импульсов, которое он может зарегистрировать. Численно емкость равна коэффициенту пересчета K п .

Делители—это те же счетчики, но имеют, как правило, один выход, на котором появляется импульсный сигнал после каждых K п счетных импульсов. Нередко предусматривается возможность изменять коэффициент деления K п с помощью специального управляющего кода. В принципе делители можно строить и на основе двоичных счетчиков, подключив к выходам дешифратор какого-либо одного состояния.

Читайте так же:
Портативный счетчик банкнот cassida h50

В большинстве практических случаев интегральные пересчетные устройства делаются комбинированными – счетчиками-делителями. С этой целью счетчик дополняют дешифратором старшего состояния, выходной сигнал которого может быть использован как сигнал переноса при наращивании разрядности с помощью нескольких микросхем, либо как выходной сигнал делителя.

2. Счетчики с последовательным переносом

2.1 Суммирующие счетчики

Суммирующий счетчик должен функционировать так, чтобы при поступлении на его вход одного импульса записанное в нем число увеличилось на единицу. Принцип построения суммирующего счетчика следует из правила прибавления к двоичному числу единицы. В соответствии с этим правилом, например, трехразрядный счетчик должен последовательно принимать состояния 000, 001, 010, 011, 100, …, 111.

Видно, что триггер младшего разряда переключается каждым счетным импульсом, т.е. входом счетчика служит вход этого триггера. Состояния второго и третьего триггеров меняются соответственно каждым вторым и четвертым импульсом. Это обеспечивается последовательным соединением триггеров.

Из правила прибавления к двоичному числу единицы также известно, что изменение значения i -го разряда происходит тогда, когда до прибавления очередной единицы все предыдущие разряды были единицами. Отсюда следует правило: если триггеры имеют прямой счетный вход, то он подключается к инверсному выходу предыдущего триггера; если имеет инверсный вход, то он подключается к прямому выходу.

Иллюстрирующий пример трехразрядного суммирующего счетчика с временными диаграммами работы и условным изображением приведен на рис. 1. Счетчик может принимать 8 различных состояний, которые повторяются через каждые 8 входных импульсов ( K n =8). С наибольшей частотой переключается триггер младшего разряда, следовательно, разрешающая способность счетчика определяется временем задержки переключение триггера (Т ст =Т тг ). Это положение распространяется на все типы двоичных счетчиков.

Рисунок 1 – схема (а), условное графическое обозначение (б) и временные диаграммы трехразрядного суммирующего счетчика с последовательным переносом.

Данный счетчик называют счетчиком с последовательным переносом, так как переключение триггера i -го разряда происходит в результате последовательного переключения всех предыдущих триггеров младших разрядов, т. е. информация распространится по цепочке триггеров последовательно. Время установления счетчика

.

Это говорит о том, что если, например, необходимо снимать информацию после каждого входного импульса, период следования их должен быть T > nT ТГ .

Существенное ухудшение быстродействия с ростом разрядности – основнй недостаток счетчиков с последовательным переносом.

2.2 Вычитающие счетчики

При подаче на вход вычитающего счетчика одного счетного импульса ранее записанное в нем число уменьшается на единицу. Принципы построения вычитающих счетчиков основаны на правилах вычитания двоичных чисел и отличаются от принципов построения суммирующих счетчиков лишь тем, что если триггеры имеют прямой вход +1, то его подключают к прямому выходу предыдущего триггера, если вход инверсный, то подключают к инверсному выходу.

На рис. 2 приведен пример, аналогичный рис. 1. Здесь дополнительный вход S позволяет предварительно устанавливать все триггеры в единичное состояние.

Заметим, что данный счетчик можно рассматривать как суммирующий, а суммирующий (рис. 1) — как вычитающий при инвертировании выходных сигналов Q i , или съеме информации с выходов Q i .

2.3 Реверсивные счетчики

Они могут работать как в режиме суммирования, так и вычитания Переключение режимов осуществляется коммутацией счетных входов всех триггеров (кроме триггера младшего разряда) инверсным или прямым выходам предыдущих триггеров (рис. 3). Переключение режима выполняет сигнал разрешения Е’. При Е’=1 прямой вход i -го триггера коммутируется к прямому выходу ( i – l )-го триггера, что соответствует режиму вычитания. При E ’=0 вход подключается к инверсному выходу, и триггер становится суммирующим.

Универсальность реверсивного счетчика достигается ценой введения дополнительно n -1 логических элементов и ухудшения быстродействия:

где t ЗД.СР – среднее время задержки переключения ЛЭ И-ИЛИ.

Заметим, что правило соединения информационных входов триггеров для получения суммирующих и вычитающих счетчиков распространяется и на счетчики с ускоренным переносом. Поэтому с целью сокращения материала ниже рассматриваются счетчики только суммирующего типа.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию