Схемотехника / Учебники и методички / potehin

Упрощенная функциональная схема ИС К564ИЕ19 приведена на рис. 5.37. По функциональной схеме можно заключить, что триггера МСХ состоят из двух частей: одна служит для записи сигналов предварительной установки S1-S5 управляющим сигналом ES, вторая часть служит в качестве D – триггера для организации кольцевого счетчика.

Рис. 5.37. Упрощенная функциональная схема К564 ИЕ19

Выходы каждого триггера взяты с прямого плеча Q, но выведены через

инверторы (Q1-Q5). Информационный вход D не связан ни с одним выходом триггера, что позволяет с помощью монтажных соединений получать коэффициенты деления от 2 до 10. При соединении входа D с одним из входов триггера МСХ можно получить кольцевой счетчик с четным коэффициентом деления.

В таблице 5.9. приведены способы соединения входа D и с выходами Q МСХ или выходом схемы элемента И, подключенной к определенным выводам ИС К564ИЕ19.

На рис. 5.38. а показана схема включения К564ИЕ19 в режиме деления на десять. Достоинством схемы является то, что на каждом выходе формируется меандр, задержка сигнала на каждом выходе постоянна и минимальна по отношению ко входному сигналу. Диаграммы напряжений декады приведены на рис. 5.38. б.

Следующим достоинством описываемой декады является простота дешифрации состояния счетчика, т. е. определения числа поступивших на вход импульсов. Полный дешифратор выполняется на десяти двухвходовых логических логически ячейках И.

191

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

Вкачестве примера на рисунке 5.39. б приведена схема делителя на семь

идиаграммы, позволяющие уяснить принцип его работы. Логическая схема И подключена к выводам 6, 7 (Q3,Q4), а ее вывод соединен со входом D. Под

воздействием сигнала R триггера счетчика обнулены и, следовательно, на инверсных выходах Q1–Q5 уровни лог.1.

а б

Рис. 5.38. Десятичная декада на ИС К564ИЕ19 – а, временные диаграммы – б

Логическая схема И выдает на вход D высокий уровень, который первым тактирующим импульсом запишется в первый триггер. Следующие тактирующие импульсы начнут продвигать лог.1 вдоль по счетчику и за пять тактирующих импульсов дойдут до пятого триггера. При этом на инверсных выходах Q1–Q5 будет продвигаться волна нулей. После третьего такта на выходе схемы И установиться низкое напряжение, которое четвертым тактовым им-

пульсом запишется на Q1 (Q1 = 1). Теперь в счетчике будет распространяться волна «нулей», на Q1 – Q5 будет идти волна «единиц». Так будет продол-

а б

Рис. 5.39. а – Делитель на семь на ИС К564ИЕ19; б – эпюры напряжений

жаться до седьмого импульса, после чего на выходе И вновь установится лог.1 и начнется новый, содержащий семь периодов входной частоты.

192

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

Микросхема К564ИЕ9 – четырехразрядный счетчик – делитель на восемь – кольцевой счетчик «Джонсона» (рис. 5.40.). Основой кольцевого счетчика является одна перекрестная связь с выхода Q последнего триггера на вход D – первого. Важнейшим свойством счетчиков является высокое быстродействие и простота дешифратора состояний.

В качестве одного разряда в счетчике используется тактируемый MS- триггер типа D с непосредственным входом R установки нуля. Запись информации в каждый триггер осуществляется последовательно, сначала в основной М (при отсутствии тактового импульса), затем во вспомогательный – S (по

CR принимают состояния высокого уровня, а все остальные выходы – состояние низкого уровня. На каждом выходе дешифратора высокий уровень появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером. Счетчик имеет выход переноса завершает цикл счета при восьмом тактовом импульсе. Положительные фронты импульсов P используются как тактовая последовательность для последующего счетчика ИЕ9.

5.11. Типовые счетчики

5.11.1. Асинхронные счетчики с последовательным переносом

Cуммирующие счетчики – делители К1533ИЕ2, К1533ИЕ4, К153ИЕ5 близки по логическим структурам и принципу действия: каждая микросхема содержит четыре триггера, определенным образом связанных между собой. В

а б в

Рис. 5.41. Условное графическое изображение ИС: а ИЕ2; б ИЕ4; в ИЕ5

193

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

каждой микросхеме один из триггеров имеет отдельный вход и прямой выход, три оставшихся триггера соединены так, что образуют делитель на 8 в МСХ ИЕ5, делитель на 6 в МСХ К1533ИЕ4 и на 5 в ИЕ2 (рис 5.41).

Микросхема К1533ИЕ2 – это четырехразрядный двоично-десятичный счетчик, состоящий из четырех Т-триггеров, внутренне соединяемых для выполнения операций деления на два и пять (рис. 5.42).

Входы установки нуля R0(0), R0(1) обеспечивают при высоком уровне сигнала одновременно на обоих входах и нулевом уровне хотя бы на одном из входов R9 возвращения выходов триггеров Q1 – Q4 в состояние низкого уров-

ня и запрещения счета по входам С1, С2. Вход Q1 не соединен с последующими триггерами, поэтому можно осуществить три независимых режима работы счетчика.

При подаче тактовых импульсов на С1(14) и внешнем соединении Q1(12) c C2(1) выполняется операция двоично-десятичного счета (0-9) в коде 8-4-2- 1. Первый триггер понижает входную частоту в два раза, второй – четвертый триггеры производят деле-

Третий режим работы: счетчик со входом С2(1) производит счет тактовых импульсов 0-5, триггер

194

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

DD1 со входом С1 производим операцию деления на два и обе части счетчика не имеют между собой связи.

Микросхема К155ИЕ4 – это четырехразрядный счетчик, состоящий из двух независимых делителей на два и шесть (рис. 5.43).

Рис. 5.43. Функциональная схема ИС К1533ИЕ4

Возможны следующие варианты включения микросхемы. Входные импульсы поступают на вход С1 первого триггера, выход которого Q1 (12) подключен ко входу С2(1). В итоге получаем делитель на 12, в котором первый и четвертый триггеры работают в режиме деления на два, второй образуют делитель на три.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

ключит третий триггер (J3 = Q2 = 0, К2 = 1).

Один счетный цикл закончился и оба триггера (второй и третий) оказались в исходном состоянии. Временные диаграммы, поясняющие работу счетчика ИЕ4, приведены на рисунке 5.44. Когда обе секции включаются последовательно, а входом служит триггер DD1, счетчик работает в коде 6-4-2-1 (“веса” разрядов Q4Q3Q2Q1 – таблица 5.12).

Второй способ включения счетчика заключается в том, что входным триггером является DD2 (вход С2), а выходным – триггер DD1. Состояние счетчика характеризуется таблицей истинности. Сигналы на выходах Q1Q4Q3Q2 формируются согласно коду 6-3-2-1.

На счетчике К155 ИЕ4 можно строить делители частоты с различными

Рис. 5.45. Схема декады на ИС К1533ИЕ4 – а, временные диаграммы – б

коэффициентами деления, используя только двухвходовую схему И на входе R или применяя дополнительные логические элементы (рис. 5.45.). В первом случае можно получить коэффициенты деления, двоичные коды которых содержат две единицы (например, 3 – 0011, 5 – 0101, 9 – 1001). Удобство второго варианта схемы заключается в том, что ее можно приводить к исходному состоянию с помощью внешнего сигнала.

Микросхема КР1533ИЕ5 – четырехразрядный двоичный суммирующий счетчик с последовательным переносом, выполненный на двухступенчатых триггерах J-K-типа. Счетчик имеет два счетных входа С1 и С2 и два входа установки нуля R01и R02 (рис. 5.46). Цепочка из триггеров (DD2DD4) образует-

Рис. 5.46. Функциональная схема ИС КР1533ИЕ5

196

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

ся счетчик - делитель на 8, триггер DD1 работает как изолированный делитель на 2. При последовательном включении всех триггеров, когда выход Q1 соединяется со входом С2 получается счетчик - делитель на 16, работающий в коде 8421. Работа в этом случае определяется таблицей 5.2.

Если последовательность входных импульсов периодична, то частота сигналов на каждом выходе Q1 - Q4 будет в 2, 4, 8 и счетчика 16 раз ниже входной. Установочные сигналы R01 и R02 логически перемножаются схемой И DD5 и поступают на входы R каждого триггера. Это обеспечивает приведение счетчика к исходному (нулевому) состоянию или прекращение счета во время действия тактирующих импульсов. При использовании счетчика в качестве управляемого делителя частоты двухвходовую логическую схему DD5 можно использовать для организации обратных связей с целью изменения коэффициента пересчета (рис. 5.47.). До прихода десятого импульса счетчик работает как обычный двоичный последовательный делитель на два. Десятый импульс переводит триггеры микросхемы в состояние 1010, при котором на выходе четвертого (11) и второго (9) триггеров формируются уровни лог.1.

Эти уровни поступают на входы схемы R и переводят ее в нулевое состояние, при этом Ксч становится равным 1010. На выходе Q2 (9) возникает короткий “всплеск” напряжения, который может оказаться помехой для устройств, связанных с этим выходом. Если декаду использовать лишь в качестве делителя частоты с выходом Q4 (11), то этот “клык” никакой роли не играет.

При таком построении счетчик лишился входных цепей установки его в 0. Для реализации этой функции требуется дополнительные внешние логические элементы.

Микросхема К555ИЕ14 (рис. 5.48, а) во многом напоминает микросхему ИЕ2.

Она также содержит счетный триггер с входом С1 и делитель частоты на 5 с входом С2. При соединении выхода 1 счетного триггера (вывод 5) с входом С2 образуется двоично-десятичный счетчик, работающий в коде 1 2 4 8. Срабатывание триггера и делителя на 5 происходит по спадам импульсов положительной полярности. Различие с микросхемой ИЕ2 заключается в поляр-

197

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

лог. 1 происходит запоминание и возможен счетный режим работы микросхемы.

198

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

подаваемых на вход С, выходной код счетчиков – стандартный – 1 – 2 – 4 – 8. Для соединения счетчиков в один многоразрядный, выход 8 (выход четвертого триггера) каждого предыдущего счетчика необходимо соединить со входом С каждого последующего.

Микросхема К555ИЕ20 - два четырехразрядных двоично-десятичных счетчика, каждый из которых аналогичен счетчику микросхемы ИЕ2, за исключением входов R установки в нуль (рис. 5.50).

иметь форму меандра. Предельная частота работы триггера 25 МГц, делителя на пять – 20 МГц.

5.11.2. Синхронные счетчики

Микросхема К555ИЕ9– синхронный десятичный счетчик на J-K– триггерах с внутренней задержкой с возможностью параллельной записи информации по фронту тактового импульса (рис. 5.51), имеет девять входов, включая асинхронным сброс. Для обеспечения режима счета на вход R необходимо подать лог.1, такой же уровень должен быть подан на входы разрешения параллельной записи V2, разрешения

счета V1, разрешения выдачи сигнала переноса P1. Изменение состояния триггеров счетчика при

счете происходит по спаду импульсов отрицательной полярности, подаваемых на вход C.

При подаче лог.0 на вход V2 микросхема пе-

реходит в режим параллельной записи информации со входов Dl-D8. Запись происходит по спа-

дам импульсов отрицательной полярности на входе С, что позволяет использовать микросхему в режиме сдвигающего регистра. При записи на

входе R должна быть лог.1, сигналы на входах Vl и P1 произвольны.

На выходе переноса Р2 лог.1 появляется в том случае, когда счетчик находится в состоянии 9, а на входе P1 присутствует лог.1, в остальных случаях

199

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

на выходе Р лог.0. Подача лог.0 на вход P1 запрещает выдачу логической 1 на выходе Р2 и счет импульсов. Подача лог.0 на вход V1 запрещает счет, но не запрещает выдачу сигнала переноса. Сигнал запрета счета (лог.0 на входах V1 или P1) действует лишь в том случае, если он полностью перекрывает по длительности импульс отрицательной полярности на входе С, в том числе он может совпадать с ним по времени.

Рис. 5.52. Соединение микросхем ИЕ9 в многоразрядный счетчик

Для обеспечения параллельной записи лог.0 на вход V2 информация на входы Dl-D8 может быть подана как при лог.1, так и при лог.0 на входе С и удерживаться до момента перехода лог.0 на входе С в лог.1, когда и произойдет запись.

Рис. 5.53. Соединение микросхем ИЕ9 в счетчик для получения максимального быстродействия

Для обеспечения счета с числа, введенного в микросхему при параллельной записи, лог.0 на входе V2 должен быть изменен на лог.1 или одновременно с переходом лог.0 в лог.1 на входе C, или при лог.1 на входе С.

На рис. 5.52 приведена схема соединения микросхем ИЕ9 в многоразрядный синхронный счетчик, которая, к сожалению, снижает общее быстродействие счетчика, так как для его нормальной работы необходимо, чтобы сигнал

200

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)