Одной из разновидностей синхронных счетчиков являются счетчики со сквозным переносом. Эти счетчики имеют более высокое быстродействие в сравнении со счетчиками с последовательным переносом, что в не последнюю очередь зависит от реализованного в них принципа передачи информации.
На рис. 10.18 приведена схема четырехразрядного двоичного суммирующего счетчика, в котором цепи переноса организованы по принципу сквозной передачи информации. При этом рассматриваемая схема работает следующим образом. Счетные импульсы поступают на тактовые входы С всех триггеров счетчика одновременно, а сигналы сквозного переноса формируются, начиная с его младших разрядов, и поступают на Т - входы триггеров более старших разрядов, выполняя при этом функции сигналов разрешения счета указанными разрядами.
Первые два младших разряда схемы рис. 10.18 построены на триггерах ТТ1, ТТ2 аналогично построению 2- разрядной схемы рис. 10.15 и, таким образом, алгоритм их работы совпадает с описанным выше алгоритмом работы указанной схемы. Формирование сигналов переноса в старшие разряды счетчика рис. 10.18 осуществляется как конъюнкция сигналов переноса соответствующего младшего разряда и состояния триггера. В частности, сигнал Т3 переноса в третий разряд счетчика поступает на триггер ТТЗ через логический элемент И (Y1) в том случае, когда на выходах триггеров младших разрядов ТТ1 и ТТ2 формируются «единичные» сигналы Qo=T2=1 и Q1=1. Аналогично этому сигнал Т4 переноса в четвертый разряд счетчика реализуется логическим элементом И (Y2) при формировании «единичных» сигналов во всех предшествующих разрядах счетчика Q0=T2=1; Q1= T3 =1; Q2=1. Таким образом, для сигналов переноса Т3 и Т4 имеем:
|
|
48
T3=T2 • Q1 = Q0 • Q1 (10.37)
T4=T3 • Q2=Q0 • Q1 • Q2 (10.38)
В общем случае в счетчиках со сквозным переносом передача информации организуется таким образом, чтобы сигнал переноса j -го разряда определял перенос (f+1)- го разряда.
Tj+1=Tj • Qj-1 (10.39)
При этом сигналы переноса формируются начиная с младших разрядов счетчика, а наращивание его разрядности осуществляется подключением необходимого количества триггеров с организацией цепей переноса в соответствии с (10.39). К примеру, в схеме рис. 10.18 для добавления пятого разряда достаточно Т -вход дополнительного (пятого) триггера соединить с выходом Т5 логического элемента Y3, а входы С и R пятого триггера подключить к шинам тактирования и начальной установки счетчика соответственно.
Рекуррентное соотношение (10.39) при его последовательном раскрытии дает цепочку равенств (10.40), которые удобно использовать при построении счетчиков со сквозным переносом на любое число разрядов.
|
|
Быстродействие счетчика со сквозным переносом может быть оценено по его времени задержки распространения сигналов, рассчитанному по формуле (10.41).
49
ТР = ТП+(п-2)ТЛ+Т0 (10.41)
где n - число разрядов счетчика; Т П - время переключения одного триггера счетчика; TЛ - задержка распространения сигналов в логическом элементе цепи сквозного переноса; Т0 - заданная минимальная длительность каждого состояния счетчика.
Для построения вычитающего счетчика со сквозным переносом необходимо поменять направление передачи информации, реализуемое в процессе счета. При этом достаточно перейти к передаче сигналов переноса с инверсных выходов триггеров счетчика, вместо их передачи с прямых выходов, что имело место при построении суммирующих счетчиков. В остальном принцип организации цепей сквозного переноса вычитающего счетчика остается таким же, как и в случае построения суммирующих счетчиков.
На рис. 10.19(a) приведена схема 4 - разрядного двоичного вычитающего счетчика со сквозным переносом, а временные диаграммы рис. 10.19(б) иллюстрируют его работу. Формирование сигналов переноса Tj+1 в (j+1) -ый разряд вычитающего счетчика описывается рекуррентным логическим уравнением.
Tj+1=T1• j -1 (10.42)
где Tj= 0 • 1 • • • • • j-2
В схеме рис. 10.19(a) в соответствии с уравнением (10.42) логический элемент Y1 реализует сигнал переноса T3= T2 • 1 = o • 1 а сигнал переноса Т4 = Т3 • Q2 = Q0 • Q1 • Q2, формирует логический элемент Y2. Наращивание разрядности вычитающих счетчиков осуществляют аналогично описанному выше для суммирующих счетчиков.
50
Рис. 10.19. Вычитающий счетчик числа импульсов со сквозным переносом (а) и временные диаграммы его работы (б).
51
£з |
а). |
(L_ |