А — функциональная схема; б — временные диаграммы
Рис. 4.51. Счетчик-делитель на регистре с перекрестными обратными связями
Рис. 4.50. Обобщенная функциональная схема безвентильного счетчика-делителя
А — функциональная схема; б — временные диаграммы
Рис. 4.48. Безвентильный счетчик - делитель на 5: а — функциональная схема; б — временные диаграммы
Таблица 4.12
Рис. 4.47. Безвентильный счетчик-делитель на 3: а — функциональная схема; б — временные диаграммы
Рис. 4.46. Счетчик-делитель на 10 с устройством сброса
Рис. 4.45. Счетчик-делитель на 10 с параллельным переносом
Дешифрируемая комбинация 1010 отображает состояние счетчика с номером 10. Входы логического элемента И соединены с прямыми выходами второго и четвертого разрядов счетчика, т. е. с теми триггерами, которые находятся в единичном состоянии. На вход R триггера Ть поступают счетные импульсы. Формируемый триггером сигнал сброса снимается с его инверсного выхода ёЬ, поскольку установочные R-входы триггеров счетчика инверсные.
|
|
Работает счетчик-делитель следующим образом. Пусть в исходном состоянии все триггеры находятся в 0. Под действием счетных импульсов счетчик изменяет свое состояние от нулевого до десятого. При этом триггер Ть находится в состоянии 0. Дешифратор и включенный на его выходе триггер при состоянии счетчика 1010 вырабатывают сигнал с нулевым уровнем на выходе ф5, которым все разряды счетчика до прихода одиннадцатого счетного импульса переводятся в нулевое состояние. Так, после десяти входных импульсов счетчик сбрасывает накопленный результат, возвращаясь в исходное положение.
Одиннадцатый импульс своим положительным перепадом переключает RS-триггер, снимая установочный сигнал.
Счетчик-делитель может быть построен и без дополнительных элементов (вентилей) [37]. Для построения безвентильного счетчика необходимо разложить заданный коэффициент счета на сомножители, каждый из которых содержит целую степень числа 2 или целую степень числа 2 с добавлением единицы:
где а, р, Y — целые числа 1, 2, 3,...
Примеры такого разложения для КСч = 2-20 приведены в табл. 4.12.
Рассмотрим несколько примеров построения безвентильных счетчиков-делителей с использованием табл. 4.12.
Пример 1. Счетчик-делитель на 3.
Коэффициент счета разлагается на сумму (24-1). Для его реализации требуются два JK-триггера, соединенных, как показано на рис. 4.47,а. Как следует из временных диаграмм (рис. 4.47,6), в качестве выхода делителя можно использовать выход любого из триггеров.
|
|
%сч | Разложение | Kсч | Разложение |
10+1=2 (22+1) + 1 | |||
2+1 | 4*3=22(2+1) | ||
22 | 12+1=22(2+1) + 1 | ||
22+2 | 2*7=2 [2 (2+1) +!] | ||
2*3=2(2+1) | 14+1=2 [2 (2+1) + 1]+1 | ||
64-1=2(2+1) + 1 | 24 | ||
23 | 16+1=22+1 | ||
8+1=23+1 | 2*9=2(23+1)+1 | ||
2-5=2 (22+1) | 18+1 — 2(23+1) + 1 | ||
2.10-22(22+1) |
Пример 2. Счетчик-делитель на 5.
Разложение заданного коэффициента счета можно представить в виде 22+1. Для реализации такого счетчика-делителя необходимы три JK-триггера. Его функциональная схема и временные диаграммы приведены на рис. 4.48. Два первых триггера соединяют в схему вычитающего счетчика с последовательным переносом, а третий подсоединяют J3-входом к Q2-выходу второго триггера, C3-входом к C1-входу, Q3-выходом к J1-входу первого триггера. На Kз-вход подают уровень логической 1. Как видно из временных диаграмм, выходом делителя может быть только выход второго триггера Q2.
Пример 3. Счетчик-делитель на 7.
Разложение коэффициента счета имеет вид 2-3+1 = 2(2-}-1) + 1. Функциональная схема и временные диаграммы счетчика-делителя на 7 приведены на рис. 4.49. В основе схемы счегчнк с коэффициентом (2-fl) на триггерах T2 и Т3, к ним подключают триггер ti для увеличения коэффициента счета до 6 — 2(2-fl) и затем подключают триггер T4 для увеличения коэффициента счета на единицу. Схема его подключения та же, что и в рассмотренных счетчиках-делителях. Выходом делителя, как видно из временных диаграмм, может служить только выход третьего триггера.
Рис. 4.49. Безвентильный счетчик - делитель на 7:
Из рассмотренных примеров можно вывести следующие правила построения безвентильных счетчиков-делителей:
1. Заданный коэффициент счета разлагают на сомножители.
2. Для реализации функциональной схемы выбирают JK-триггеры как наиболее удобные.
3. Составляют функциональную схему; в общем случае она представляет собой сочетание счетчиков с коэффициентом счета 2а, 2b, 2Y и т. д. и добавочных JK-триггеров для увеличения на единицу коэффициента счета (рис. 4.50).
4. Внутри каждого из счетчиков Ж-триггеры соединяют по схеме с последовательным переносом для режима вычитания.
5. Каждый добавочный JK-триггер подключают к соответствующему счетчику по следующей схеме: J-вход соединяют с прямым выходом последнего разряда счетчика, С-вход с С-входом первого разряда счетчика, инверсный выход Q- с J -входом первого разряда счетчика. K-вход с источником напряжения с уровнем логической 1.
6. Выходной сигнал снимают с выхода счетчика с коэффициентом 2а.
Как видно из изложенного, безвентнльные сметчики обладают свойством наращиваемости и не требуют дополнительных логических элементов. Их недостаток — большое число триггеров.
Быстродействие безвентильных счетчиков определяется их структурой, в частности тем, что значительная часть триггеров соединяется по схеме последовательного переноса.
Рис. 4.52. Распределитель импульсов на кольцевом регистре:
Счетчик-делитель может быть построен на регистре сдвига, охваченном перекрестными обратными связями (рис. 4.51). Коэффициент деления равен 2N. Счетчики такого вида часто называют счетчиками Джонсона. Большинство счетчиковделителей серии К176 выполнены по рассмотренной схеме.
Распределители импульсов предназначены для пространственно-временного распределения тактовых импульсов. Простейшей реализацией распределителя импульсов является кольцевой регистр (рис. 4.52): с каждым очередным тактовым импульсом единица, предварительно записанная в первый триггер Гь передвигается в соседний триггер и т. д. С выхода последнего триггера по кольцевой обратной связи единица попадает в первый разряд. Число выходов распределителя, очевидно, равно числу триггеров в регистре.
Распределители могут быть построены и по другим схемам, например на основе счетчика и дешифратора [37].
|
|