Синхронные двоичные счётчики

Синхронные счётчики строят таким образом, чтобы обеспечить возможность одновременного переключения триггеров в каждом разряде. Это достигается благодаря подключению шины тактирования CLK к каждому разряду, как это показано на рис.10.15 на примере двухразрядного счётчика на двухступенчатых триггерах Т - типа.

Рис. 10.15

Счётчик рис. 10.15 работает следующим образом. Полагаем, что к началу рассмотрения его работы счётчик находится в 0 - состоянии и на Т - входе первого триггера ТТ1 реализуется сигнал Т = 1. Тогда при поступлении положительного фронта первого тактового импульса CLK 1 триггер ТТ1 опрокидывается в "единичное" состояние, однако на его выходе Q₀ состояние Q₀=1 формируется только по завершении импульса CLK 1 (см.рис.10.16). Последнее вытекает из особенностей работы двухступенчатых Т - триггеров, логическая структура одного из которых приведена на рис.10.17.

Рис. 10.16

До прихода второго тактового импульса CLK2 счётчик будет сохранять состояние {Q₁Q_o } = {01}, вследствие чего к моменту прихода положительного фронта CLK2 "единичное" состояние будет иметь место на Т - входах обоих триггеров счётчика. Действительно, T ₁ ="1"= const, a Т₂ = Qo ="1" в данное время. Поэтому положительный фронт сигнала CLK2 вызывает оптюкидывание триггера ТТ1 в "нулевое" состояние, а триггера ТТ2 - в "единичное" состояние и по завершении импульса CLK2 (по его срезу) на выходах счётчика устанавливается состояние {Q₁Q_o } = {10}.

Таким образом, перед приходом тактового сигнала СLК3 имеем Т₁="1"=const, T₂=Q₀=0, вследствие чего к переключению будет подготовлен только триггер ТТ1, который опрокидывается в "1" — состояние по положительному фронту сигнала CLS3. Реализованное при этом состояние счётчика {Q₁Q_o}={11} будет иметь место до прихода фронта сигнала CLK4, который вызовет опрокидывание триггеров ТТ1 и ТТ2 в "О" - состояние. В момент завершения среза сигнала CLK4 на выходе счётчика реализуется кодовая комбинация {Q₁Q_o} = {00}, то есть счётчик возвращается в исходное состояние и дальнейшее поступление счётных импульсов будет вызывать изменение его состояний аналогично описанному выше.

Отметим некоторые особенности построения и функционирования рассмотренной схемы счётчика рис. 10.15:

• Переключение какого-либо триггера счётчика осуществляется в момент поступления на его синхровход С фронта тактового импульса CLK при наличии "единичного" сигнала на Т - входе данного триггера.

• • Формирование сигналов Q₀,Q₁ на выходах двухступенчатых триггеров осуществляется с запаздыванием на время, равное длительности тактового импульса CLK. В связи с этим в схеме рис.10.15 перенос сигналов реализован с прямого выхода Q предыдущего триггера на Т - вход последующего, а не с инверсного выхода , как это имело место в описанной ранее асинхронной схеме рис. 10.13, построенной на одноступенчатых триггерах. Заметим, что в отсутствии указанной выше задержки формирования сигналов Q₀,Q₁ счётчик рис.10.15 становится неработоспособным.