Рассмотрим простейший вариант счетчика - последовательный двоичный счетчик на 4 разряда, подсчитывающий пришедшие импульсы от 0 до 15. (Общее число импульсов, который может подсчитать двоичный счетчик равно 2n, где n – количество разрядов (триггеров в счетчике). (Иногда требуется подсчитать количество импульсов, не укладывающихся в правило 2n например, десятичный счетчик, подсчитывающий импульсы от 0 до 9. Этот случай будет рассмотрен позднее). Итак, «классический» последовательный двоичный счетчик, построенный на 4 двухступенчатых Т триггерах. Отметим, что Т триггер чаще всего используется при построении устройств этого вида.
Рис.2.17.Двоичный последовательный счетчик
Каждый последующий триггер перебрасывается по спаду предыдущего, в результате после прихода 1 счетного импульса зафиксируется результат Q3Q2Q1Q00001, второго 0010, …,пятнадцатого 1111. Далее счет начинается снова.
Отметим, что старшим является сигнал Q3. В цифровой технике старший разряд обычно ставится слева. (Хотя в отдельных случаях старшим считается Q0)
Преимуществом данного счетчика является простота, недостаток заключается в том, что задержка, которая имеет место в реальных схемах, накапливается от младших триггеров к старшим. Так, чтобы перебросился триггер Q3 необходимо, чтобы последовательно установились в 1 предыдущие триггеры и пришел сигнал Хсч.
Простейшим способом уменьшить этот эффект являются счетчики со сквозным переносом.
Рис.2.18. Счетчик со сквозным переносом
Суть дела проще пояснить на примере изменения состояния триггера Q3после прихода 8 импульса. Поскольку все три предыдущих триггера находятся в состоянии 1, то все схемы И мгновенно пропустят восьмой импульс Xсчи он установит в 1триггер Q3. Т.е. импульс Хсч«сквозным» образом проходит по всему счетчику, откуда, собственно и пошло название «сквозной» перенос. Отметим, что приведенный механизм действует не только для триггера Q3, но и для остальных триггеров, существенно ускоряя работу счетчика.
Счетчики с параллельным переносом.
Из предыдущего примера видно, что для переброса триггера Q
3импульс Хсч должен пройти три схемы «И», каждая из которых вносит небольшую задержку. Суть параллельного метода состоит в том, чтобы перед каждым триггером устанавливать схему И на которую подаются сигналы всех предыдущих триггеров и сигнал Хсч. В этом случае всего одна задержка от схемы И. Поэтому счетчик работает еще быстрее. В качестве примера, приведем фрагмент для триггера Q
3
Рис.2.19. Иллюстрация принципа работы счетчика с параллельным переносом
Трудность состоит в том, что необходимо «тянуть» сигналы от каждого предыдущего триггера, поэтому для 8 или 10 триггера количество связей становится недопустимо большим. Поэтому чаще всего многоразрядный счетчик разбивают на тетрады, в каждой тетраде используют параллельный перенос, а между тетрадами - сквозной.
Двоично-десятичный счетчик
Рис.2.20. Двоично-десятичный счетчик
Счетчик работает как вышерассмотренный последовательный счетчик, однако по достижению 9 импульса, когда на выходе триггеров зафиксируется двоичный код 9 (1001) на выходе схемы И сформируется 1, которая обнулит все триггеры и далее счетчик опять будет показывать 0, 1, …9, 0, 1 …9…. (естественно в двоичном виде). Устройство формирования необходимо чтобы при достижении 9 импульсQ3 был «полноценным», иначе он на короткий момент появится и затем обнулится по вышеизложенной причине.
1 0 0 1
1 1 0 0
2021-09-14
73
