Синхронные счетчики

Реверсивные двоичные счетчики

В двоичном счетчике направление счета меняется переключением выходных сигналов управления триггеров: Q и инверсия Q. Для переключения используются мультиплексоры MUX (2-1).

На рисунке 12 представлен трехразрядный реверсивный счетчик. Если на управляющий вход U подан сигнал логической единицы, то счет­чик работает как суммирующий, если ноль, то, как вычитающий.

Рис. 12 Трехразрядный реверсивный двоичный счетчик

Счетчик называется синхронным, если все его триггеры переклю­чаются одновременно общим сигналом синхронизации. Это возможно, когда условия для переключения нужных триггеров создаются до появления сигнала синхронизации.

Из временных диаграмм двоичного суммирующего счетчика (рис. 2) следует, что любой триггер переключается, если во всех триггерах младших по отношению к нему разрядов записаны единицы. Триггер самого младшего разряда переключается каждым задним фронтом входного импульса.

Эти условия подготавливают переключение триггеров и реализуются с помощью параллельных переносов:

Функциональная схема синхронного счетчика представлена на рис. 13.

Рис. 13 Функциональная схема синхронного суммирующего счетчика

При построении этой схемы выполнялись следующие правила:

- импульсы, которые требуется сосчитать, подаются на вход первого триггера;

- каждый следующий триггер получает входной сигнал в виде результата логического умножения сигналов с выходов всех предыдущих триггеров.

Следует отметить, что для создания T -триггеров обычно используются другие типы триггеров, у которых кроме информационного входа имеется отдельный тактовый вход.

Поэтому потребность в элементе логического умножения на входе триггера D 2 отпадает и в соответствующих входах у других элементов умножения тоже.

Кроме того, упрощаются функции переноса. Для суммирующих синхронных счетчиков функция переноса:

Для вычитающих счетчиков функция переноса:

Для реверсивных счетчиков функция переноса:

где: i = 0… n; n +1 – количество разрядов счетчика.

В синхронных суммирующих счетчиках со сквозным переносом для организации переноса в разряд i +1 используется перенос в i разряд:

Это требует меньшего числа входов логических элементов для организации цепей переноса. Недостаток – быстродействие ниже, чем у счетчиков с параллельным переносом.

Для вычитающих счетчиков функция переноса:

Структура синхронных счетчиков одинакова, переключаются ли триггеры передним или задним фронтом импульса. В зависимости от переключающего фронта смещаются временные диаграммы, т.к. изменяется момент времени переключения.

Применение счетчиков: делители частоты; генераторы случайных чисел; устройства памяти; управление работой микропроцессоров (обращение к памяти и т.д.).