Синхронные счетчики с синхронным переносом

Синхронные (или параллельные) счетчики представляют собой наиболее быстродействующую разновидность счетчиков. Наращивание их разрядности при соблюдении определенных условий не приводит к увеличению полной задержки срабатывания.

Т. е. именно синхронные счетчики работают как идеальные счетчики, все разряды которых срабатывают одновременно, параллельно. Задержка срабатывания счетчика в этом случае примерно равна задержке срабатывания одного триггера. Достигается такое быстродействие существенным усложнением внутренней структуры микросхемы.

Вместе с тем недостатком синхронных счетчиков является более сложное управление их работой по сравнению с асинхронными счетчиками и с синхронными счетчиками с асинхронным переносом. Поэтому синхронные счетчики целесообразно применять только в тех случаях, когда действительно требуется очень высокое быстродействие, очень высокая скорость переключения разрядов. Иначе усложнение схемы управления может быть не оправдано.

В стандартные серии микросхем входят несколько разновидностей синхронных (параллельных). Пример такого счетчика приведен на Рис.5.16.

Рис. 5.16. Синхронные ИЕ17 (ИЕ16)

Микросхемы ИЕ16 -двоично-десятичный счетчик, а ИЕ17 - двоичный счетчик с возможностью прямого и обратного счета и отсутствием сигнала сброса в нуль.

Срабатывают счетчики ИЕ16 и ИЕ17 по положительному фронту тактового сигнала С. При нулевом уровне на входе разрешения записи -EWR по фронту сигнала С в счетчик записывается информация со входов данных D1, D2, D4, D8.

При единичном уровне на входе –EWR по положительному фронту сигнала С происходит счет. Направление счета определяется входом U/D: при единице на этом входе счет прямой, при нуле — обратный. Имеются два входа расширения: вход разрешения счета –ECT и вход разрешения переноса –ECR. Различаются эти два входа тем, что сигнал –ECR не только запрещает счет, как сигнал –ECT, но еще и запрещает выработку сигнала переноса. Переключение уровней на входах U/D, –ECT и –ECR надо производить только при единичном уровне на тактовом входе С.

Режимы работы счетчиков ИЕ16 и ИЕ17 приведены в табл. 5.9.

При объединении двух счетчиков (Рис. 5.17) выход переноса –CR младшего счетчика соединяется со входом разрешения счета старшего счетчика –ECT. На входы –ECR обоих счетчиков подается нулевой уровень.

Таблица 5.9 Режимы работы счетчиков ИЕ16 и ИЕ17
Входы	Режим
-EWR	U/D	-ECT	-ECR	C
	Х	Х	Х	0 1	Параллельная запись
				0 1	Прямой счет
				0 1	Обратный счет
	Х		Х	Х	Хранение
	Х	Х		Х	Хранение

Условие правильной работы будет простым: период тактового сигнала С не должен быть меньше, чем задержка выработки сигнала переноса CR.

Рис. 5.17. Объединение двух счетчиков ИЕ17

При объединении трех счетчиков ситуация несколько усложняется (Рис. 5.18). Сигнал с выхода переноса первого счетчика подается на входы -ECT второго и третьего счетчиков. Сигнал с выхода переноса второго счетчика подается на вход -ECR третьего счетчика. В результате третий счетчик будет считать только тогда, когда имеется перенос как у первого, так и у второго счетчика. На рисунке для простоты не показано подключение входных и выходных сигналов, не участвующих в каскадировании.

Условие правильной работы схемы остается тем же, что и в случае двух счетчиков: период тактового сигнала С не должен быть меньше задержки выработки сигнала переноса CR.

Рис. 5.18. Объединение трех счетчиков ИЕ17

При объединении четырех (и более) счетчиков возникает проблема, так как у старших счетчиков не остается свободных управляющих входов для собирания всех сигналов переноса более младших счетчиков. Поэтому в данном случае используется способность входного сигнал –ECR запрещать выходной сигнал переноса -CR (Рис. 5.19). На четвертый и последующие счетчики подаются уже сигналы переноса не со всех предыдущих счетчиков, а только с первого и с предыдущего. На рисунке для простоты не показано подключение входов и выходов, не участвующих непосредственно в каскадировании.

Рис. 5.19. Объединение четырех счетчиков ИЕ17

При таком включении происходит уже накапливание задержки сигналов переноса. Максимальной задержка будет для сигнала переноса второго счетчика. Условие правильной работы всех счетчиков будет следующее: период тактового сигнала С не должен быть меньше, чем максимальная суммарная задержка сигналов переноса до входа последнего счетчика. При объединении четырех счетчиков в эту максимальную задержку входят задержка сигнала переноса –CR микросхемы относительно фронта сигнала С и задержка сигнала переноса –CR относительно сигнала –ECR. При объединении пяти счетчиков добавится еще одна задержка сигнала переноса –CR относительно сигнала –ECR и т.д. Поэтому с увеличением количества объединяемых счетчиков будет снижаться допустимая тактовая частота.