Счетчики на регистрах сдвига

Счетчик Джонсона. Проанализируем работу другого счетчика на регистре сдвига (вариант счетчика Джонсона), в котором используется перекрестная обратная связь (рис. 6.23).

Исследуемое устройство представляет собой синхронный счетчик на регистре сдвига, построенном на трех JK- триггерах. Состояние первого триггера после подачи очередного среза счетных импульсов генератора G зависит от сигналов обратной связи, поступающих на его информационные входы J и K с выходов Q ₂ и Q ₃. Триггер Т ₂ повторяет состояние триггера Т ₁ на предыдущем такте, а триггер Т ₃ — состояние триггера Т ₂.

Анализ работы удобно устройства провести с помощью таблицы состояний, предположив, что первоначально триггеры были сброшены в нулевое состояние (Q ₁ = Q ₂ = Q ₃ = 0), а затем на счетный вход поступает очередной k -й импульс (рис. 6.24).

До подачи первого импульса на информационных входах триггера Т ₁: J = 1, K = 0. После первого импульса Т ₁ переходит в единичное состояние, а логические нули с выходов Q ₁, Q ₂ переписываются на выходы Q ₂, Q ₃. Уровни сигналов на информационных входах Т ₁ не изменились. Поэтому после второго импульса он снова будет находиться в состоянии Q ₁ = 1. Теперь уже и Q ₂ = 1. На информационных входах Т ₁ устанавливаются уровни J = K = 0.

После третьего импульса Т ₁ не меняет своего состояния, оставаясь в состоянии Q ₁ = 1. В этот момент все триггеры находятся в единичном состоянии. При этом на входе Т ₁ J = 0, K = 1, и после четвертого импульса триггер Т ₁ сбрасывается в нулевое состояние. После пятого импульса состояние Т ₁ не меняется. Теперь на входах Т ₁ J = K = 1. Поэтому после шестого импульса триггер Т ₁ меняет свое состояние на противоположное и переходит в состояние Q ₁ = 1.

Анализ таблицы состояний показывает, что после шестого импульса состояние счетчика такое же, как после первого. Следовательно, в цикле реализуются пять состояний и К _сч = 5. На каждом выходе чередуются три единичных и два нулевых состояния. Выход Q ₂ повторяет выход Q ₁с задержкой на один такт, а выход Q ₃ с задержкой на один такт повторяет выход Q ₂(см. временные диаграммы сигналов).

При включении источника питания каждый триггер может установиться либо в нулевое, либо в единичное состояние. У счетчика на трех триггерах таких состояний восемь. В рассмотренном цикле повторяются пять состояний. Вне цикла остается три состояния. Из состояния 000 (Q ₁ Q ₂ Q ₃) поведение счетчика мы уже рассмотрели. Остается проследить, как будет работать счетчик, если при включении он установится в состояния 101или 010. Такой анализ показывает, что из этих состояний, как из состояния 000, счетчик выходит на описанный режим работы, когда циклически повторяются состояния 100, 110, 111, 011, 001. Следовательно, начальная установка триггеров в фиксированное состояние не требуется.