Исследование двоичных счетчиков (стр. 2 из 3)
| Счет | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 | Счет | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 10 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 11 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 12 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 13 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 14 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 15 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Рассмотренные счетчики имеют коэффициент счета Ксч= 5 и Ксч= 13 т.е. выходной сигнал счетчика будет после 5-го или 13-го импульса (выходным сигналом является перепад с "1" на "0") – переход с "1" на "0" сигнала Q2.
Если нужен не переход, а импульс, то его можно получить с помощью схем формирования импульсов или других схем. Одну из таких схем рассмотрим далее на базе К155ИЕ5, логическая схема которого представлена на рисунке:
| R¢0 | R²0 | Режим |
| 0 | 0 | Счет |
| 0 | 1 | |
| 1 | 0 | |
| 1 | 1 | Прекращение счета Q1=Q2=Q3=Q4=0 |
Когда счетчик используется в качестве делителя частоты, то, немного усложнив схему, можно получить на выходе кратковременные импульсы вместо обычного перепада напряжения.
Схема формирования кратковременного импульса на выходе МС К155ИЕ5 (Кдел=14) представлена на рисунке.
Установка нуля счетчика происходит в этом случае через триггер ДД4, ДД5. С приходом следующего входного импульса триггер возвращается в исходное состояние.
Реверсивный счетчик.
Импульсы, поступающие для счета, попадают на вход 1-го триггера, а выходят с него по двум каналам: при прямом счете с прямого выхода, а при обратном – с инверсного. Для того, чтобы управлять путями движения, служат элементу И-НЕ. Такие ячейки ставятся после каждого триггера. Управляющим сигналом для прямого и обратного счета являются логические нули.
Так, если на входах элементов ДД4.1 и ДД4.4 нули, то они заблокированы, а логические единицы на их выходах никакого влияния на работу элементов ДД4.2 и ДД5.1 не оказывают.
Аналогично с шиной +1. Происходит движение импульса при прямом счете. Пусть на шине –1 высокий потенциал – логическая "1", а на +1 – логический "0", исходное состояние счетчика 000. Первый импульс срезом переводит младший разряд в "1" (т.е. на выходе 8 ДД1 будет "1"). На выходе ДД4.1 появится "0", а на выходе ДД4.2 – высокий потенциал. На входе ДД2 высокий потенциал изменения состояния ДД2 не вызовет, т.е. после 1-го импульса счетчик будет в состоянии 001. Следующим импульсом ДД1 перебросится в "0", ДД4.1- в "1", ДД4.2 – в "0" и ДД2 – в "1", ДД4.4 – в "0", ДД5.1 – в "1", т.е. счетчик будет в состоянии 010 и т.д.
Аналогично при вычитании: на шине –1 – логический "0", на шине +1 – логическая "1", на выходах ДД4.1 и ДД4.4 – логическая "1", исходное состояние счетчика 111. Импульсы проходят по нижним ячейкам.
Среди большого многообразия МС счетчиков можно выделить 155ИЕ6 и 155ИЕ7 – двоично-десятичный и двоичный четырех разрядные реверсные счетчики.
Входы С1 и С2 для подачи счетных импульсов, R – для установки в "0", S – для предварительной записи информации (S="0") установленной триггерами по спадам Р1 на С1 след МС при прямом счете (при переходе из 9 в 0), "перенос" Р2 – при обратном счете ( при переходе из 0 в 9), выход "займа".
Кольцевой счетчик.
Кольцевой счетчик представляет собой регистр, у которого информационный вход триггеров D-типа (или оба входа JK- или RS-триггеров в случае их применения) соединен с выходом (или с обоими выходами) последней ступени, образуя замкнутое кольцо.
Если в один из разрядов регистра ввести логическую единицу или ноль, то эта единица или ноль с каждым тактовым импульсом будет переходить от триггера к триггеру с циклом, равным числу триггеров. Поскольку состояние всех триггеров регистра, за исключением одного, одинаково, активное состояние этого разряда однозначно характеризует число входных тактовых импульсов с учетом, естественно, числа циклов.
На рис. 5 показана логическая структура пятиразрядного кольцевого счетчика.
На рис. 6 показана его временная диаграмма.
Кроме RS (JK)-триггеров в таких схемах применяют также и D-триггеры. В последнем случае инверсные выходы триггеров не используются. До начала работы наряду с вводом логической 1 в первый разряд остальные триггеры устанавливаются в ноль, поскольку состояние, которое они примут в момент включения питания, непредсказуемо.
В отличие от двоичных счетчиков преобразование последовательности импульсов в требуемый код (например, восьмеричный или десятичный) здесь обеспечивается без помощи дешифратора, что является преимуществом кольцевых счетчиков. Каждый из выходов приходит в активное состояние с частотой fвых=fвх/m, где m-число триггеров, т.е. коэффициент счета кольцевого счетчика численно равен числу триггеров. Поскольку кольцевые счетчики не содержат внешних логических элементов, они обладают большим быстродействием.
Кольцевым счетчикам свойственно два недостатка.
Первый – повышенный расход триггеров и соответственно большие экономические и энергетические затраты. Так, например, для кольцевого счетчика с коэффициентом счета 16 потребуется 16 триггеров, в то время как для двоичного счетчика достаточно четырех.
Второй – вероятность сбоев. Если под действием помех произойдет ошибочный переброс отдельных триггеров, то такое состояние, раз возникнув, само не исправится. Этот недостаток устраняют введением корректирующей логической цепи, следящей за состоянием триггеров. При появлении ложных сигналов на вход подаются импульсы, исправляющие положение в новом цикле.
2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
2.1 Изучение работы двоичных счетчиков, экспериментальное исследование графа переходов счетчика
2.2 Исследование быстродействия счетчиков и способов его повышения