Кольцевые счетчики

Регистры сдвига находят также применение в качестве счетчиков, называемых кольцевыми. Подобный счетчик представляет собой регистр, у которого информационный вход триггеров D типа соединен с выходом последней ступени, образуя замкнутое кольцо.

Если в один из разрядов регистра ввести логическую единицу или ноль, то эта единица или ноль с каждым тактовым импульсом будет переходить от триггера к триггеру с циклом, равным числу триггеров.

Поскольку состояние всех триггеров регистра, за исключением одного, одинаково, активное состояние этого разряда однозначно характеризует число входных тактовых импульсов.

Схема 4-х разрядного регистра.

До начала работы, наряду с вводом логической единицы в первый разряд, остальные триггеры устанавливаются в нуль, поскольку состояние, которое они примут в момент включения питания, непредсказуемо.

В отличие от двоичных счетчиков, преобразование в последовательности импульсов в требуемый код (восьмеричный, десятичный) здесь обеспечивается без помощи дешифратора, что является преимуществом кольцевых счетчиков.

Каждый из выходов переходит в активное состояние с частотой f_вых=f_такт/m.

Поскольку кольцевые счетчики не содержат внешних логических элементов, они обладают большим быстродействием.

(Недостатки – повышенный расход триггеров, энергетические затраты).

Пример:

К=16

двоичных (4 триггера),

кольцевой (16 триггеров).

Счетчик Джонсона.

Коэффициент счета кольцевого счетчика можно увеличить до К_сч=2m, если одну из связей между триггерами сделать перекрестной, т.е. вход одного из триггеров соединить с инверсным выходом предыдущего триггера.

Поскольку счетчик кольцевой, не имеет значения, между какими разрядами выполняется перекрестная связь, однако на схемах для наглядности соединяют выход последнего триггера со входом первого. Такие устройства называют счетчиками Джонсона:

После установки всех триггеров в нулевое состояние на входе первого триггера окажется логическая единица, которая будет с каждым тактовым импульсом передаваться, не стираясь до заполнения всех разрядов, после чего за счет обратной связи в следующем цикле по счетчику пройдет волна нулей.

Общий порок кольцевых счетчиков – вероятность сбоя. Если под действием помех произойдет ошибочный переброс отдельных триггеров, то такое состояние раз возникнув, само не исправится.

Нужна корректирующая логическая цепь.

139