Schetchiksg.ru

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

Триггер счетчики принцип работы

Как работает триггер

Момент перехода из одного состояния в другое происходит максимально быстро, поэтому временем переходных процессов на практике можно принебречь. Триггеры это основной логический элемент для построения различных запоминающих устройств и схем. Их можно легко использоваться для хранения информации, но объем их память совсем не большой. Также он может хранить биты, отдельные коды или сигналы.

Эти цифровые устройства способны сохранять свою память только при наличии напряжения питания. Поэтому признаку их можно относить к элементарным схемам оперативной памяти. Если отключить питание схемы, а затем снова включить, триггер окажется в совершенно случайном состояние, то-есть на его прямом выходе может появиться как логический ноль, так и уровень логической единицу. Именно поэтому, осуществляя проектирование цифровых схем, надо обязательно учитывать момент приведения триггера в стартовое состояние.

В основу абсолютно любого триггера положена схема, состоящая из двух логических элементов И-НЕ или ИЛИ-НЕ, которые охвачены положительной обратной связью.

Принцип работы RS триггера

Как видим из схемы, триггер имеет два инверсных входа: первый сброс – обозначен на рисунке R (сокращение от английского слова Reset) и установка – S (сокращенно с ангийского Set), а так же два выхода прямой Q и инверсный, обозначенный как – Q.

RS триггер относится к асинхронным о , так как в нем отсутствует вход управления записью информации.

Практика работы RS-Триггера

Для закрепления понимания работы RS триггера, предлагаю собрать на макетной плате или даже простым навесным монтажем схему классического RS триггера, дополнив ее двумя тумблерами на входах, и двумя светодиодами на выходах. В момент подачи пяти вольтового питающего напряжения загорается например светодиод HL2, подключенный к инверсному выходу. При подачи «0» на прямой вход, с помощью кратковременного нажатия кнопки SB1. Загорится другой светодиод, т.к триггер переключится в единичное состояние. Для сброса триггера в нулевое сосотояние нажимаем кнопку SB2.

На этой схеме всё достаточно условно, а в реальном триггере принято говорить, что если на прямом выходе имеется высокий уровень то триггер установлен, если уровень логического нуля то триггер считается сброшенным или обнуленным. Основной минус RS триггера это, то, что он асинхронный. Другие более интересные схемы триггеров синхронизируются различными тактовыми импульсами и вырабатываются тактовым генератором.

По результатам эксперимента нетрудно составить таблицу состояний работы RS-Триггера

На этой схеме всё достаточно условно, а в реальном триггере принято говорить, что если на прямом выходе имеется высокий уровень то триггер установлен, если уровень логического нуля то триггер считается сброшенным или обнуленным. Основной минус RS триггера это, то, что он асинхронный. Другие более интересные схемы триггеров синхронизируются различными тактовыми импульсами и вырабатываются тактовым генератором. В принципе, RS-триггер может быть и синхронным, но двух логических элементов для этого недостаточно.

Одним из наиболее часто применяемых триггеров является D-триггер. Название его связано с назначением — это триггер задержки (Delay— задержка). Он имеет два входа D и С. Вход D — информационный, а вход С — управляющий. Сигнал со входа D записывается в триггер только при наличии разрешающего сигнала на входе синхронизации С.

D-триггер задержки, применяют для создания регистров сдвига и регистров хранения, и он является неотъемлемой частью любого микропроцессора.

Как я уже отметил, он имеет два входа – информационный и синхронизации. При состоянии входа синхронизации С=0 сигнал на выходе не зависит от сигналов, поступающих на информационный вход. При С=1 на прямом выходе информация будет точно повторять ту, что поступает на вход D. На временной диаграмме приведен принцип работы D-триггера

Можно сказать, что это самый сложный по исполнению триггер наиболее широко применяется в цифровой технике, в первую очередь благодаря своей универсальности. JK-триггер имеет пять входов R – сброс, S – установка, С — тактовый, J и K, и два выхода прямой и инверсный.

По принципу работы JK-триггер похож на RS-триггеру, но при этом нет состояния неопределенности, вызванной при одновременном поступлении на вход двух «логических единиц».

В данном случае он просто переключится в режим счетного триггера. На практике это приводит к тому, что при одновременном поступлении на вход «единичных» сигналов, триггер меняет свое состояние – на противоположное. Ниже приводится таблица истинности для JK-триггера:

Логика работы входов C, J, K следующая. Если на входе J — единица, а на входе K – ноль, то триггер переключится в единичное состояние, но только по спаду тактового импульса на входе С. Если на входе J – ноль, а на входе К — еденица то по спаду тактового импульса триггер переключится в нулевое состояние.

Если J=K=0 , то состояние триггера не меняется. А если

, то при каждом тактового импульсе на входе C состояние триггера будет изменятся. Данный случай можно использовать в схеме делителя частоты.

При наличии на J- и K-входах уровня 1 по каждому тактовому сигналу, поступающему на вход С, триггер изменяет свое состояние, т.е. работает как счетный Т-триггер. При любых других комбинациях на входах J и К он работает как RS-триггер (вход J соответствует входу S, а вход К— входу R), а при определенном постоянном сигнале на одном из этих входов — как D- триггер.

Читайте так же:
Счетчик страниц принтер hp 1010

JK триггеры – считаются универсальными цифровыми устройствами. С одной стороны, они успешно применяются в цифровых схемах в чистом виде: в цифровых счетчиках, регистрах, делителях частоты и т.д. С другой стороны – очень легко из JK-триггера, соединив нужные выводы, получить любой требуемый тип триггера.

T-триггер, или счетный триггер, имеет только один информационный T-вход . Этот триггер изменяет свое состояние после каждой смены сигналов на входе, т.е. он как бы подсчитывает количество импульсов, поступивших на его вход.

Другое название этого типа — счетные триггеры, на основе их создают двоичные счетчики и делители частоты. Все триггеры этого типа имеют только один вход. Принцип его работы прост, когда счетный импульс следует на его вход, его состояние переключается на противоположное, при поступлении следующего импульса – возвращается в исходное. Ниже рассмотрена временная диаграмма работы.

Переключение триггера осуществляется в момент, когда на его вход поступает передний фронт синхроимпульса. Поэтому частота, с которой следуют импульсы на выходе триггера, будет в 2 раза ниже исходной – частоты синхроимпульсов, следующих на вход. Если использование одного счетного триггера позволяет частоту импульсов поделить на два, то два последовательно подсоединенных триггер, соответственно, снижают эту частоту в четыре раза.

Выпускаемые в интегральном исполнении триггеры обозначаются следующими буквами: ТВ — JK- триггер, ТМ — D-триггер, TP — RS-триггер. Например, К555ТВ1, К555ТМ2.

Практическое применение триггера

Одна из основных задач, для выполнения которых активно применяются триггеры является формирование сигнала с определенной длительностью какого-либо процесса в цифровой схеме. Выходной сигнал может играть двойственную роль:

Выходной сигнал при этом разрешает этот процесс, а может информировать остальные части цепи о том, что процесс идет. На схеме ниже приведен пример подобной работы

Для синхронизации требуется синхросигнал, который сопровождает информационные входные сигналы на время tз. Когда синхросигнал поступает на вход С, а выходной сигнал на вход D этого же триггера, то на выходе схемы (на графике Вых. 2) сигнал будет полностью свободен от наличия паразитных импульсов.

При разработке цифровых схем, чья работа синхронизируются единым тактовым генератором, очень часто необходима синхронизация работающей схемы и поступающего внешнего сигнала. Простыми словами – этот сигнал из асинхронного должен превратиться синхронным для всей работающей схемы, в которую он идет. Эта задача решается всего-лишь путем установки триггера.

Принцип работы триггера Шмидта

Он представляет собой типовую логическую схему, которая использует в принципах своей работы гистерезис для использования положительной обратной связи к неинвертирующему входу компаратора или дифференциального усилителя. Это дает возможность выходному сигналу схемы сохранять свое значение до того момента, пока вход не изменится настолько, чтобы вызвать изменение в самом триггере Шмидта.

Эти логические компоненты обычно применяются в различных схемах для сравнения сигналов с целью устранения помех. Элементы Шмидта особенно эффективны при удалении шума, вызванного контактным отскоком в выключателях. Основная функция элемента Шмитта заключается в удалении шумов в различных волновых формах, чтобы исключить колебания от непредсказуемых выходных изменений. Простая схема, которая выиграла бы от применения триггера Шмитта, может быть построена на светодиоде, который иногда включается при его активации кнопкой. Добавление триггера Шмитта в эту простейшую схему упростит определения уровней сигнала ВЫКЛ и ВКЛ, и светодиод не будет мерцать при отключении или включении.

Триггеры Шмидта используются в различных электронных устройствах из-за необходимости снижения шума в схемах, особенно в цепях, которые должны взаимодействовать между цифровыми и аналоговыми частями. Хотя большинство элементов Шмитта включены в логические ИС или входят в дискретные сборки. На рисунке ниже представлена временная диаграмма сигналов, которая наглядно демонстрирует принцип работы триггера Шмитта.

Триггер Шмитта, как и многие схемы в электроники, был назван в честь своего первооткрывателя Отто Шмитта. Он придумал этот компонент в 1937 году, который он первоначально назвал «термоэлектронным триггером». Но изобретение Шмитта оказало значительное влияние на всю электронику, что его решили назвать триггером Шмитта в честь создателя этого электронного устройства. Отто Шмитту также приписывают изобретение катодного следящего устройства, стабилизированного усилителя, дифференциального усилителя, а также создание направления биомедицинской инженерии.

Отто Шмитт отбывал срок в нашей планетарной тюрьме с 1913 по 1998 год. Он добился степени бакалавра и доктора философии в области зоологии и физики. Шмитт всю свою жизнь был близок к математике и электронике и изобрел несколько типов схем, которые все еще используются в настоящее время. Среди них, например, можно особо отметить искусственные конструкции, имитирующие образование импульсов нервных волокон.

Цифровые устройства: счетчики импульсов, шифраторы, мультиплексоры

Счетчик импульсов – электронное устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поданных на вход. Количество поступивших импульсов выражается в двоичной системе счисления.

Читайте так же:
Посмотреть яндекс счетчик по номеру

Счетчики импульсов являются разновидностью регистров (счетные регистры) и строятся соответственно на триггерах и логических элементах.

Основными показателями счетчиков являются коэффициент счета К 2n — число импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. Например, счетчик, состоящий из четырех триггеров, может иметь максимальный коэффициент счёта 24=16. Для четырехтриггерного счетчика минимальный выходной код — 0000, максимальный -1111, а при коэффициенте счёта Кс = 10 выходной счет останавливается при коде 1001 = 9.

На рисунке 1, а представлена схема четырехразрядного счетчика на Т-триггерах, соединенных последовательно. Счетные импульсы подаются на счетный вход первого триггера. Счетные входы последующих триггеров связаны с выходами предыдущих триггеров.

Работу схемы иллюстрируют временные диаграммы, приведенные на рисунке 1, б. При поступлении первого счетного импульса по его спаду первый триггер переходит в состояние Q1 = 1, т.е. в счетчике записан цифровой код 0001. По окончании второго счетного импульса первый триггер переходит в состояние «0», а второй переключается в состояние «1». В счетчике записывается число 2 с кодом 0010.

Рисунок 1 – Двоичный четырехразрядный счетчик: а) схема, б) условно-графическое обозначение, в) временные диаграммы работы

Из диаграммы (рис. 1, б) видно, что, например, по спаду 5-го импульса в счетчике записан код 0101, по 9-му – 1001 и т.п. По окончании 15-го импульса все разряды счетчика устанавливаются в состояние «1», а по спаду 16-го импульса все триггеры обнуляются, т. е. счетчик переходит в исходное состояние. Для принудительного обнуления счетчика имеется вход «сброс».

Коэффициент счета двоичного счетчика находят из соотношения Ксч = 2n, где n — число разрядов (триггеров) счетчика.

Подсчет числа импульсов является наиболее распространенной операцией в устройствах цифровой обработки информации.

В процессе работы двоичного счетчика частота следования импульсов на выходе каждого последующего триггера уменьшается вдвое по сравнению с частотой его входных импульсов (рис. 1, б). Поэтому счетчики применяют также в качестве делителей частоты.

Шифратор (называемый также кодером) осуществляет преобразование сигнала в цифровой код, чаще всего десятичных чисел в двоичную систему счисления.

В шифраторе имеется m входов, последовательно пронумерованных десятичным числами (0, 1,2. m — 1), и n выходов. Число входов и выходов определяются зависимостью 2n = m (рис. 2, а). Символ «CD» образован из букв, входящих в английское слове Coder.

Подача сигнала на один из входов приводит к появлению на выходах n-разрядного двоичного числа, соответствующего номеру входа. Например, при подаче импульса на 4-й вход на выходах возникает цифровой код 100 (рис. 2, а).

Для обратного преобразования двоичных чисел в небольшие по значению десятичные числа используются дешифраторы (называемые также декодерами). Входы дешифратора (рис. 2, б) предназначаются для подачи двоичных чисел, выходы последовательно нумеруются десятичными числами. При подаче на входы двоичного числа появляется сигнал на определенном выходе, номер которого соответствует входному числу. Например, при подаче кода 110, сигнал появится на 6-м выходе.

Рисунок 2 – а) УГО шифратора, б) УГО дешифратора

Мультиплексор — устройство, в котором выход соединяется с одним из входов, в соответствии с кодом адреса. Т.о. мультиплексор представляет собой электронный переключатель или коммутатор.

Рисунок 3 – Мультиплексор: а) условно-графическое обозначение, б) таблица состояний

На входы А1, А2 подаётся код адреса, определяющий, какой из входов сигналов будет передан на выход устройства (рис. 3).

Для преобразования информации из цифровой формы в аналоговую применяют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) , а для обратного преобразования — аналого-цифровые преобразователи (АЦП) .

Входной сигнал ЦАП — двоичное многоразрядное число, а выходной — напряжение Uвых, формируемое на основе опорного напряжения.

Процедура аналого-цифрового преобразования (рис. 4) состоит из двух этапов: дискретизации по времени (выборки) и квантования по уровню. Процесс дискретизации состоит из измерения значений непрерывного сигнала только в дискретные моменты времени.

Рисунок 4 – Процесс аналого-цифрового преобразования

Для квантования диапазон изменения входного сигнала подразделяется на равные интервалы — уровни квантования. В нашем примере их восемь, но обычно их намного больше. Операция квантования сводится к определению того интервала, в который попало дискретизированное значение и к присваиванию выходному значению цифрового кода.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Исследование двоичных счетчиков

Лабораторная работа выполняется с помощью учебного лабораторного стенда LESO2.

1 Цель работы

Целью работы является изучение универсального двоичного счётчика и приобретение навыков в построении и экспериментальном исследовании счётчиков.

2 Краткие теоретические сведения

Счётчик – устройство для подсчёта числа входных импульсов.

Параметры счётчика:

  • модуль счёта М – число устойчивых состояний;
  • ёмкость Е – максимальное число, которое может быть записано в счётчик (Е=М-1);
  • быстродействие (скорость перехода из состояния «все 1» в состояние «все 0» и наоборот).
Читайте так же:
Счетчик затвора nikon d750

Классификация:

  1. По направлению счёта:
  • суммирующие;
  • вычитающие;
  • реверсивные;
  1. По способу построения цепи переноса:
  • с последовательным переносом;
  • с параллельным переносом;
  • с комбинированным переносом;
  1. По способу переключения триггера:
  • синхронные;
  • асинхронные.

2.1 Простейший суммирующий асинхронный счётчик

Счётчик представляет собой несколько последовательно включенных счётных триггеров. Напомним, что по каждому входному импульсу счётный триггер изменяет своё состояние на противоположное.

Рисунок 2.1 – Простейший суммирующий асинхронный счётчик

Если вход синхроимпульса триггера отмечен как «», то опрокидывание триггера происходит по заднему фронту, если как «/» — то по переднему.

Рисунок 2.2 – Временная диаграмма работы суммирующего асинхронного счётчика

Для того чтобы разобраться, как работает схема двоичного счётчика, воспользуемся временными диаграммами сигналов на входе и выходах этой схемы, приведёнными на рисунке 2.2.

Пусть первоначальное состояние всех триггеров счётчика будет нулевым. Это состояние мы видим на временных диаграммах. Запишем его в таблицу 2.1. После поступления на вход счётчика тактового импульса (который воспринимается по заднему фронту) первый триггер изменяет своё состояние на противоположное, то есть единицу.

Запишем новое состояние выходов счётчика в ту же самую таблицу. Так как по приходу первого импульса изменилось состояние первого триггера, то этот триггер содержит младший разряд двоичного числа (единицы).

Таблица 2.1 – Изменение уровней на выходе суммирующего двоичного счётчика при поступлении на его вход импульсов

Номер входного импульсаQ2Q1Q0
11
21
311
41
511
611
7111
8

Подадим на вход счётчика ещё один тактовый импульс. Значение первого триггера снова изменится на прямо противоположное. На этот раз на выходе первого триггера, а значит и на входе второго триггера сформируется задний фронт. Это означает, что второй триггер тоже изменит своё состояние на противоположное. Это отчётливо видно на временных диаграммах, приведённых на рисунке 2.2. Запишем новое состояние выходов счётчика в таблицу 2.1. В этой строке таблицы образовалось двоичное число 2. Оно совпадает с номером входного импульса.

Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 7. Эти цифры записаны в двоичном виде. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его триггеров увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится вычитающий счётчик.

2.2 Простейший вычитающий асинхронный счётчик

Рассмотрим схему счётчика на триггерах, опрокидывающихся по переднему фронту входных импульсов рисунок 2.3

Рисунок 2.3 – Вычитающий счётчик Рисунок 2.4 – Временная диаграмма

Из временной диаграммы видим, что получился вычитающий счётчик. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится суммирующий счётчик.

2.3 Счётчик с произвольным модулем счёта

Для построения такого счётчика можно использовать двоичный счётчик, у которого модуль счёта М должен быть больше модуля счёта разрабатываемого счётчика с произвольным модулем счёта.

Пусть нужно сделать счётчик с М= 10.

У 4-х разрядного счётчика модуль счёта равен 16 (больше 10).

Схема счётчика представляет собой 4 последовательно включённых счётных триггера, у которых есть вход сброса R.

Число 10 в двоичной системе счисления представляется 1010. Когда на выходах счетчика будет код 1010, на выходе элемента «И» появится логическая единица, которая запустит схему гашения. Длительность импульса на выходе схемы гашения должна быть достаточна для надёжного сброса всех триггеров счётчика в 0. Разряды числа 1010, равные 1 подаются на схему «И» с прямых выходов триггеров, а равные 0 — с инверсных. Таким образом, как только счётчик досчитает до 10, произойдёт обнуление всех триггеров и счёт продолжится с кода 0000.

Рисунок 2.5 – Счётчик с модулем счета М=10

Рассмотрим счётчик с М=11 на основе двоичного счётчика в одной микросхеме (без инверсных выходов).
1110=10112

Рисунок 2.6 – Счётчик с модулем счёта М=11

В качестве схемы гашения может быть RS-триггер.

Рисунок 2.7 – Счётчик с модулем счёта М=17

В этой схеме М=100012 = 1710

Сигнал на входе К счётчика будет действовать в течение одного периода входных импульсов

3 Задание к работе

3.1 Исследовать суммирующий счётчик.

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема суммирующего счётчика

Элемент 74393 представляет собой суммирующий счётчик.

ВНИМАНИЕ! Для того, что бы выполнить блок Antitinkling, прочтите инструкцию Борьба с дребезгом контактов.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами Q, заполнить таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Таблица состояний суммирующего счётчика

Номер входного импульсаQDQCQBQA
1
.
15

3.2 Исследовать вычитающий счётчик.

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема вычитающего счётчика

Элемент 4 count представляет собой вычитающий 4-х разрядный счётчик.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами, заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Таблица состояний вычитающего счётчика

Номер входного импульсаQDQCQBQA
1
.
15
Читайте так же:
Законно ли берут плату за общедомовые счетчики

3.3 Исследовать счётчик с произвольным модулем счёта.

В соответствии с вариантом, полученным у преподавателя, разработать схему счётчика с заданным модулем счёта. В соответствии с разработанной схемой сконфигурировать ПЛИС. На рис 3.3 приведён пример схемы счётчика с модулем счёта 8. К выходам счётчика через преобразователь кодов 74247 подключён семисегментный индикатор.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счетчика импульсы и наблюдая за выходами QA, QB, QC, QD и цифровым индикатором, заполнить таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Таблица состояний счётчика с произвольным модулем счёта

T-триггеры

T-триггер — это счетный триггер. У данного триггера имеется только один вход. Принцип работы T-триггера заключается в следующем. После поступления на вход T импульса, состояние триггера меняется на прямо противоположное. Счётным он называется потому, что T триггер как бы подсчитывает количество импульсов, поступивших на его вход. Жаль только, что считать этот триггер умеет только до одного. При поступлении второго импульса T-триггер снова сбрасывается в исходное состояние.

T-триггеры строятся только на базе двухступенчатых триггеров, подобных рассмотренному ранее D триггеру. Использование двух триггеров позволяет избежать неопределенного состояния схемы при разрешающем потенциале на входе синхронизации «C», так как счетные триггеры строятся при помощи схем с обратной связью

T триггер можно синтезировать из любого двухступенчатого триггера. При этом не важно ТТЛ или КМОП технология используется. Рассмотрим пример синтеза T триггера из динамического D триггера. Для того чтобы превратить D триггер в счётный, необходимо ввести цепь обратной связи с инверсного выхода этого триггера на вход, как показано на рисунке 1.


Рисунок 1. Схема T триггера, построенная на основе D триггера

Временная диаграмма T триггера приведена на рисунке 2. При построении этой временной диаграммы был использован триггер, работающий по заднему фронту синхронизирующего сигнала.


Рисунок 2. Временные диаграммы T триггера

Т-триггеры используются при построении схем различных счётчиков, поэтому в составе БИС различного назначения обычно есть готовые модули этих триггеров. Условно-графическое обозначение T триггера приведено на рисунке 3.


Рисунок 3. Условно-графическое обозначение T триггера

Существует еще одно представление T триггера. При разработке схем синхронных двоичных счетчиков важно осуществлять одновременную запись во все его триггеры. В этом случае вход T триггера служит только для разрешения изменения состояния на противоположное, а синхронизация производится отдельным входом «C». Подобная схема T триггера приведена на рисунке 4.


Рисунок 4. Схема синхронного T триггера, построенная на основе D триггера

Подобная схема счетного триггера может быть реализована и на JK триггере. Принципиальная схема синхронного T-триггера, выполненная на JK-триггере показана на рисунке 5.


Рисунок 5. Схема синхронного T триггера, построенная на основе JK триггера

Временная диаграмма синхронного T триггера приведена на рисунке 5, а его условно-графическое обозначение — на рисунке 6.


Рисунок 6. Временные диаграммы синхронного T триггера


Рисунок 7. Условно-графическое обозначение синхронного T триггера

Выводы T-триггеры широко применяются в схемах деления и умножения частоты. Без них было бы невозможна реализация синтезаторов частот, которые применяются в качестве задающих генераторов в передатчиках и гетеродинов в приемниках раций, мобильных телефонов или GSM навигаторов. Не менее важна роль T-триггеров в формировании тактовой частоты цифровых микросхем, таких как центральные процессоры компьютеров, планшетов или цифровых фотоаппаратов.

Понравился материал? Поделись с друзьями!

  1. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
  2. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
  3. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М, Радио и связь, 1987.
  4. Дж. Ф. Уэкерли Проектирование цифровых устройств. М, Постмаркет, 2002.
  5. Шило&nbspВ.&nbspЛ. «Популярные микросхемы КМОП» — М.: «Горячая Линия — Телеком» 2002
  6. «CMOS Power Consumption and Cpd Calculation» «Texas Instruments» 1997
  7. «Input and Output Characteristic of Digital Integrated Circuits» «Texas Instruments» 1996
  8. «LOGIC MIGRATION GUIDE» «Texas Instruments» 2004

Вместе со статьей «T-триггеры» читают:

Цифровые счетчики

Цифровой счетчик импульсов — это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2 n — 1, где n — число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0. Счетчики бывают суммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие — счет на уменьшение. Если счетчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот, то он называется реверсивным. Коль счетчики строят на триггерах, посмотрим, как все это работает:


Рис. 1 — Схема счетчика с последовательным переносом на Т-триггерах и графики, поясняющие принцип его работы

В качестве исходного состояния принят нулевой уровень на всех выходах триггеров (Q1 — Q3), т. е. цифровой код 000. При этом старшим разрядом является выход Q3. Для перевода всех триггеров в нулевое состояние входы R триггеров объединены и на них подается необходимый уровень напряжения (т. е. импульс, обнуляющий триггеры). По сути это сброс. На вход С поступают тактовые импульсы, которые увеличивают цифровой код на единицу, т. е. после прихода первого импульса первый триггер переключается в состояние 1 (код 001), после прихода второго импульса второй триггер переключается в состояние 1, а первый — в состояние 0 (код 010), потом третий и т. д. В результате подобное устройство может досчитать до 7 (код 111), поскольку 2 3 — 1 = 7. Когда на всех выходах триггеров установились единицы, говорят, что счетчик переполнен. После прихода следующего (девятого) импульса счетчик обнулится и начнется все с начала. На графиках изменение состояний триггеров происходит с некоторой задержкой tз. На третьем разряде задержка уже утроенная. Увеличивающаяся с увеличением числа разрядов задержка является недостатком счетчиков с последовательным переносом, что, несмотря на простоту, ограничивает их применение в устройствах с небольшим числом разрядов.

Читайте так же:
Счетчик вдг 15 номер

Счетчики с параллельным переносом

Для повышения быстродействия применяют способ одновременного формирования сигнала переноса для всех разрядов. Достигается это введением элементов И, через которые тактовые импульсы поступают сразу на входы всех разрядов счетчика. Посмотрим на схему:


Рис. 2 — Счетчик с параллельным переносом и графики, поясняющие его работу

С первым триггером все понятно. На вход второго триггера тактовый импульс пройдет только тогда, когда на выходе первого триггера будет лог. 1 (особенность схемы И), а на вход третьего — когда на выходах первых двух будет лог. 1 и т. д. Задержка срабатывания на третьем триггере такая же, как и на первом. Такой счетчик называется счетчиком с параллельным переносом. Как видно из схемы, с увеличением числа разрядов увеличивается число лог. элементов И, причем чем выше разряд, тем больше входов у элемента. Это является недостатком таких счетчиков.

Реверсивный счетчик

Описанные выше счетчики однонаправленные и считают на увеличение, однако на практике часто необходимо менять направление счета в процессе работы. Счетчики, которые в процессе работы могут менять направление счета называются реверсивными.

Рис. 3 — Реверсивный счетчик

Для счетных импульсов предусмотрены два входа: «+1» — на увеличение, «-1» — на уменьшение. Соответствующий вход (+1 или -1) подключается ко входу С. Это можно сделать схемой ИЛИ, если влепить ее перед первым триггером (выход элемента ко входу первого триггера, входы — к шинам +1 и -1). Непонятная фигня между триггерами (DD2 и DD4) называется элементом И-ИЛИ. Этот элемент составлен из двух элементов И и одного элемента ИЛИ, объединенных в одном корпусе. Сначала входные сигналы на этом элементе логически перемножаются, потом результат логически складывается.

Число входов элемента И-ИЛИ соответствует номеру разряда, т. е. если третий разряд, то три входа, четвертый — четыре и т. д. Логическая схема является двухпозиционным переключателем, управляемым прямым или инверсным выходом предыдущего триггера. При лог. 1 на прямом выходе счетчик отсчитывает импульсы с шины «+1» (если они, конечно, поступает), при лог. 1 на инверсном выходе — с шины «-1». Элементы И (DD6.1 и DD6.2) формируют сигналы переноса. На выходе >7 сигнал формируется при коде 111 (число 7) и наличии тактового импульса на шине +1, на выходе

Рис. 4 Четырехразрядный двоичный счетчик

Вот типичный счетчик с предустановкой. СТ2 означает, что счетчик двоичный, если он десятичный, то ставится СТ10, если двоично-десятичный — СТ2/10. Входы D0 — D3 называются информационными входами и служат для записи в счетчик какого-либо двоичного состояния. Это состояние отобразится на его выходах и от него будет производится начало отсчета. Другими словами, это входы предварительной установки или просто предустановки. Вход V служит для разрешения записи кода по входам D0 — D3, или, как говорят, разрешения предустановки. Этот вход может обозначаться и другими буквами. Предварительная запись в счетчик производится при подаче сигнала разрешения записи в момент прихода импульса на вход С. Вход С тактовый. Сюда запихивают импульсы. Треугольник означает, что счетчик срабатывает по спаду импульса. Если треугольник повернут на 180 градусов, т. е. задницей к букве С, значит он срабатывает по фронту импульса. Вход R служит для обнуления счетчика, т. е. при подаче импульса на этот вход на всех выходах счетчика устанавливаются лог. 0. Вход PI называется входом переноса. Выход p называется выходом переноса. На этом выходе формируется сигнал при переполнении счетчика (когда на всех выходах устанавливаются лог. 1). Этот сигнал можно подать на вход переноса следующего счетчика. Тогда при переполнении первого счетчика второй будет переключаться в следующее состояние. Выходы 1, 2, 4, 8 просто выходы. На них формируется двоичный код, соответствующий числу поступивших на вход счетчика импульсов. Если выводы с кружочками, что бывает намного чаще, значит они инверсные, т. е. вместо лог. 1 подается лог. 0 и наоборот. Более подробно работа счетчиков совместно с другими устройствами будет рассматриваться в дальнейшем.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию