6.3. Элементы аппаратуры объединения и разделения цифровых потоков.

В аппаратуре временного объединения и разделения цифровых потоков станций спутниковой связи широкое распространение получили ряд устройств, таких как:

• счетчики;

• регистры;

• распределители.

Счетчиком называется электронное устройство, выполненное на основе триггеров и предназначенное для подсчета числа импульсов, деления частоты их следования и других преобразований цифровых сигналов.

Счетчик характеризуется модулем счета Мсч, т.е. число входных импульсов, при котором счетчик возвращается в исходное состояние.

,

где n - число Т- триггеров.

Счетчики, выполненные на основе Т- триггеров, называют двоичными.

В зависимости от порядка счета импульсов различают суммирующие, вычитающие и реверсные счетчики.

Суммирующий счетчик (рис.57) с приходом первого импульса записывает минимальное двоичное число (рис.58 а).

Вычитающий счетчик (рис.59 а) с приходом первого импульса записывает максимальное двоичное число (рис.59 б).

Реверсные счетчики имеют два счетных входа Т(+) и Т(-). При поступлении последовательности импульсов на вход Т(+) счетчик работает как суммирующий , при подаче импульсов на вход Т(-) - как вычитающий (рис.60).

Работу счетчика можно проанализировать по таблице переходов и диаграмме работы.

рис. 58

Схема вычитающего счетчика имеет вид:

рис. 59

Схема реверсного четырехразрядного счетчика с установочными входами R и S для всех разрядов имеет вид:

рис.60

На рис.58 б видно, что счетчик производит деление частоты следования импульсов. Частота следования импульсов на выходах триггера:

f(Q3) = fвх/2 ;  f(Q2) = fвх/2 ;  f(Q1) = fвх/2.

При необходимости можно получить схему с любым коэффициентом деления, в том числе и с переменным (управляемые).

В интегральном исполнении выпускаются 4, 8 и 12-ти разрядные счетчики.

Регистром называется устройство, предназначенное для ввода (записи), хранения и выдачи (считывания) цифрового кода, выраженного в виде двоичного числа.

Основными элементами регистра являются двоичные ячейки памяти, роль которых играют триггеры различных типов.

Количество ячеек (триггеров) определяется количеством разрядов двоичного числа, предназначенного для ввода в регистр.

Регистры подразделяются на:

• параллельный или регистр памяти - разряды двоичного числа записываются в ячейки одновременно;

• последовательный или регистр сдвига - разряды двоичного числа записываются и считываются последовательно во времени - разряд за разрядом.

Наиболее распространенным является регистр сдвига, т.е. код, формируемый на входах, можно сдвигать на один разряд подачей тактовых импульсов.

Структурная схема регистра на JK триггерах представлена на рис.61.

рис. 61

Для записи числа все триггеры предварительно устанавливаются в нулевое состояние. Затем на вход подается серия импульсов, соответствующая записываемому числу, например 011. Под действием 3-х тактовых импульсов (С) все цифры последовательно запишутся в соответствующие разряды. Для хранения этой информации подача синхроимпульсов прекращается.

Выдача может быть параллельной, когда она снимется сразу со всех трех входов , или последовательной - когда информация выдается с выхода последней ячейки (в данном случае на информационный вход первой ячейки сигнал не подается, а подаются только три импульса синхронизации).

Во многих случаях при построении устройств необходимо осуществлять сдвиг информации вправо и влево. Регистры, обеспечивающие сдвиг информации в обоих направлениях, называются реверсивными.

Распределителем - называют устройство, выполняющее функцию поочередной выдачи импульсов по различным каналам.

Распределители реализуются на основе триггеров, счетчиков и других логических элементах.

Схема трехканального распределителя и диаграмма работы представлена на рисунке 62 и 63.

рис. 62

рис. 63

Структурная схема распределителя включает делитель на двух JK триггерах и канальные элементы ИЛИ-НЕ.

В исходном состоянии на выходах Q1 и Q2 - уровни логической "1" (устанавливается подачей импульса установки "1" на вход S). По окончании первого импульса оба триггера устанавливаются в состояние "0". При этом: на вход первой схемы ИЛИ-НЕ поступают два логических нуля, соответственно на выходе появляется логическая "1".

На входах 2-ой и 3-ей схемы ИЛИ-НЕ - комбинации 10 и 11 соответственно, поэтому на выходах "0".

По окончании второго импульса происходит подключение только 1-ого триггера и на выходе Q1 появляется "1" , а на выходе Q1- "0". При этом на обоих входах второй схемы ИЛИ-НЕ появляется комбинация "0 0", на выходе "1".

Под воздействием 4-ого входного импульса на всех выходах "0".

После этого цикл повторяется, и на выходах распределителя появляются импульсы с частотой следования:

где:

ft - тактовая частота входной последовательности импульсов;

k - коэффициент деления счетчика делителя.

В зависимости от числа и комбинации триггеров и элементов ИЛИ-НЕ можно получить распределители на требуемое число каналов.