4.7.1 Счетчики с непосредственными связями и последовательным переносом
В
этих счетчиках каждый последующий
триггер (i
+ 1)-го разряда
запускается от информационных выходов
(
,
)
предыдущего триггера i–го
разряда, а счетный сигнал поступает на
вход триггера первого разряда.
Схема не синхронизированного двоичного четырехразрядного суммирующего счетчика на триггерах с последовательным переносом сигнала приведена на рис. 4.31а, временная диаграмма его работы – на рис.4.31б.
Таблица 4.4
-
Xсч.
Q4
Q3
Q2
Q1
Xсч.
Q4
Q3
Q2
Q1
0
1
2
3
4
5
6
7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
8
9
10
11
12
13
14
15
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
В таблице 4.4 отражены состояния триггеров счетчика при воздействии серии входных сигналов Xсч., подаваемых на счетный вход первого разряда.
Рассмотрим работу счетчика, полагая, что в исходном состоянии в нем записан код 0000. В счетчике выход каждого предыдущего триггера Qt-1 соединен с входом синхронизации Сt последующего триггера. На входы J и K триггеров подаются сигналы 1. Первый входной сигнал Xсч. устанавливает триггер Т1 счетчика в состояние 1, остальные триггеры счетчика останутся в состоянии 0. Второй входной сигнал устанавливает триггер Т1 в состояние 0; третий – вновь в состояние 1 и т.д. Входными сигналами триггера Т2 будут сигналы, снимаемые с прямого выхода триггера Т1. Таким образом, первый раз в состояние 1 триггер Т2 установится только после того, как на выходе триггера Т1 пройдет первый сигнал, а в состояние 0 – после того как пройдет второй сигнал, и т.д. Входными сигналами триггера Т3 будут уже сигналы, снимаемые с прямого выхода триггера Т2, и т.д. После того как на вход счетчика будет подана серия сигналов (импульсов), например, пройдет пять входных импульсов, на выходе триггеров счетчика устанавливается код 0101 (т.е. 5), т.е. счетчик подсчитывает количество импульсов, поданных на его вход.
Обычно счетчик имеет цепь установки в состояние 0 (Уст.0), но начальное состояние триггеров необязательно должно быть нулевое. В счетчик может быть записано заранее некоторое число и уже с него начинается операция счета единиц.
Рис. 4.31. Схема не синхронизированного двоичного четырехразрядного счетчика на JK – триггерах с последовательным переносом (а) и временная диаграмма его работы (б)
Недостаток рассмотренного счетчика заключается в том, что он имеет зависимость длительности переходного процесса, определяющего время регистрации, от его разрядности. С ростом разрядности счетчика понижается предельная частота его работы. Это связано с тем, что возрастает задержка поступления сигнала на вход С некоторого i-го разряда относительно времени поступления входного сигнала Xсч. на вход С младшего разряда счетчика. Из временной диаграммы видно, что такая задержка может привести к искажению информации в счетчике (момент времени t = 8).
4.7.2 Счетчики с параллельным переносом
Для повышения быстродействия счетчики выполняются с параллельным переносом. На рисунке 4.32 изображена схема четырехразрядного счетчика на JK-триггерах с параллельным переносом. В качестве схем И использованы входы триггеров &J и &K.
Отличительной особенностью схемы является то, что сигналы с выходов i–х разрядов подаются на информационные входы JK триггеров (i + 1)-х разрядов.
Из схемы на рисунке
4.32 видно, что с возрастанием порядкового
номера триггера увеличивается число
входов в элементах И
в JK-триггерах.
Т.к. количество входов J
и K
и нагрузочная способность выходов
триггеров ограничены, то и разрядность
счетчика с параллельным переносом
невелика и равна обычно четырём. Поэтому
при длине счетчика, большем максимального
числа входов J
и K,
счетчик разбивается на группы, и внутри
каждой группы строятся цепи параллельного
переноса. Подобным способом организуется
счетчик с частично параллельным
переносом. Длительность переходного
процесса в таком счетчике равна сумме
длительностей переходного процесса в
каждой группе разрядов.
Рис.4.32. Схема четырехразрядного двоичного счетчика на JK-триггерах с параллельным переносом
Считывание числа, записанного в счетчике, производится так же, как и в регистрах, т.е. с прямых выходов триггеров или с инверсных выходов, если на выходе должен быть инверсный код.
Быстродействие рассмотренных счетчиков зависит как от скорости переброса триггера младшего разряда, так и от времени распространения сигнала переноса по цепи переноса.