Элементы схемотехники цифровых устройств обработки информации - [24]
5.3.5 Счётчики с последовательно-параллельным переносом
Все рассмотренные выше схемы счётчиков представляют собой счётчики с последовательным переносом. В этих счётчиках импульсы, подлежащие счёту, поступают на вход только одного первого триггера, а сигнал переноса передаётся последовательно от одного разряда к другому. Такие счётчики отличаются простотой схемы, но имеют невысокое быстродействие.
Счётчики с параллельным переносом строятся на синхронных триггерах.
Счётные импульсы подаются одновременно на тактовые входы всех триггеров, а каждый из триггеров цепочки служит по отношению к последующим только источником сигналов. Срабатывание триггеров параллельного счётчика происходит синхронно, и задержка переключения всего счётчика равна задержке для одного триггера. Следовательно, такие счётчики более быстродействующие. Их основным недостатком является большая мощность, потребляемая от источника входных сигналов, так как входные импульсы подаются на тактовые входы всех триггеров.
Для устранения недостатков рассмотренных выше счётчиков разработаны и используются счётчики с последовательно-параллельным переносом.
В счётчиках с последовательно-параллельным переносом триггеры объединены в группы так, что отдельные группы образуют счётчики с параллельным переносом, а группы соединяются с последовательным переносом. В роли групп могут быть и готовые счётчики.
Общий коэффициент счёта таких счётчиков равен произведению коэффициентов счёта всех групп.
В качестве примера рассмотрим счётную декаду на JK-триггерах, приведённую на рисунке 63.
Рисунок 63 Счётная декада на JK-триггерах
Схема состоит из двух групп. Первая группа — это триггер DD1.
Вторая группа, состоящая из трёх триггеров DD2–DD4, представляет собой счётчик с параллельным переносом и тактируется выходным сигналом первого триггера. Группы соединены между собой последовательно.
Схема работает следующим образом.
При подаче на вход импульсов с 1-го по 8-ой декада работает как обычный двоичный счётчик импульсов.
К моменту прихода 8-го импульса на двух входах J 4-го триггера формируется уровень лог. «1». 8-ым импульсом этот триггер переключается в состояние лог. «1», а уровень лог. «0» с его инверсного выхода, подаваемый на вход «J» второго триггера, запрещает его переключение в единичное состояние под действием 10-го импульса.
10-ый импульс восстанавливает нулевое состояние 4-го триггера и цикл работы счётчика повторяется.
5.3.6 Универсальные счётчики в интегральном исполнении (Примеры)
УГО которых приведены на рисунке 64 а, б, в представляют собой счётчики с последовательно-параллельным переносом, структурные схемы которых подобны схеме, приведённой на рисунке 63.
Рисунок 64 Микросхемы счётчиков К155ИЕ2, К155ИЕ4 и К155ИЕ5
Структурные схемы счётчиков содержат по 4-е JK-триггера в счётном режиме. Первый триггер имеет отдельный вход C1 и прямой выход — 1, три оставшиеся триггера соединены между собой так, что образуют параллельные счётчики с коэффициентами счёта равными 5 (К15ИЕ2), 6 (К155ИЕ4) и 8 (К1ИЕ5).
При соединении выхода первого триггера со входом C2 цепочки из 3-х триггеров образуются счётчики с коэффициентами счёта 10, 12 и 16 соответственно.
Микросхемы имеют по два входа R, объединённые по «И». Микросхема К155ИЕ2 имеет кроме того входы установки в состояние 9, при котором первый и последний разряды устанавливаются в «1», а остальные в «0», то есть 1001>2=9.
Наличие входов установки, например, в «0», позволяет строить делители частоты (счётчики) с различными коэффициентами деления (счёта) в пределах 2–16 без использования дополнительных логических элементов.
На рисунке 61,г показано преобразование счётчика, имеющего K>СЧ=12, в десятичный.
До прихода 10-го импульса схема работает как делитель частоты на 12. Десятый импульс переводит триггеры МС в состояние, при котором на выходах 4 и 6 МС формируются лог. «1».
Эти уровни, поступая на входы R, объединённые по «И», переводят МС в состояние «0»; в результате чего K>СЧ (K>ДЕЛ) становится равным 10.
Прямой счёт осуществляется при подаче отрицательных импульсов на вход +1, при этом на входах –1 и C должна быть лог. «1», а на входе R — лог. «0». Переключение триггеров происходит по спадам входных импульсов.
Рисунок 65 Реверсивные счётчики К155ИЕ6 а) и К15ИЕ7 б).
Уровни на выходах 1–2–4–8 соответствуют состоянию счёта в данный момент времени.
Отрицательный импульс на выходе ≥9 (≥15) формируется одновременно с 10 (или 16) импульсом на входе +1. Этот импульс может подаваться на вход +1 следующей МС многоразрядного счётчика. При обратном счёте входные импульсы подаются на вход –1, выходные импульсы снимаются с выхода ≤0.
Микросхема содержит 6-разрядный двоичный счётчик, элементы совпадения и элемент собирания. Элементы совпадения блокируют прохождение импульсов, не совпадающих с запрограммированным кодом, а элемент собирания позволяет передавать на выход только выделенные импульсы.
