Суммирующие двоичные счетчики с последовательным переносом

Правила работы 4-разрядного двоичного счетчика можно задать в виде таблицы переключений, или состояний (табл. 10.9).

В столбце 1 табл. 10.9 указаны порядковые номера & входных импульсов, или тактов, причем к = 0 соответствует начальному состоянию счетчика. В столбцах 2—5 приведены значения сигналов на прямых (?2*, где п = 0, 1, 2, 3) выходах триггеров счетчика, в столбцах 7—10 — на инверсных ((2*) выходах. Состояние счетчика после к-го импульса (включая начальное состояние при к = 0) представляет собой двоичные числа, которые фиксируются на прямых ((2*(2*(2*(2о) ^и инверсных выходах триггеров.

Показанию суммирующего счетчика соответствует состояние прямых выходов триггеров. В столбце 6 приведены показания счетчика ((2с)ю ^в десятичной системе счисления после &-го импульса. С поступлением К-то {к = К = 16) импульса счетчик возвращается в начальное состояние ((2{? = (2?= 0). Начинается новый цикл счета. Цикличность счетчика обусловлена конечным числом используемых в счетчике триггеров. После 16-го импульса счетчик должен зафиксировать 5-разрядное двоичное число 10 000, однако из-за отсутствия 5-го триггера фиксируется только 4 младших разряда, т. е. число 0000.

Таблица 10.9

Воспользуемся табл. 10.9 для обоснования принципов построения счетчика, с учетом того, что:

• • показания счетчика снимаются с прямых выходов триггеров;
• • каждый триггер последующего, более высокого, п-то разряда (2* счетчика переключается выходным сигналом триггера нредыдущего разряда С)*.,.

Тип используемых триггеров. Из столбцов 5, 4, 3, 2 табл. 10.9 следует, что:

• • состояние (2о триггера 0-го разряда счетчика изменяет каждый к-й входной импульс. Следовательно, триггером 0-го разряда должен быть Г-триггер;
• • состояние <2* триггера 1-го разряда счетчика изменяет каждый импульс, поступающий с выхода триггера 0-го разряда, т. е. через каждые два импульса, поступающие на вход счетчика. Следовательно, триггером 1-го разряда должен быть Г-триггер;
• • состояние (2* триггера 2-го разряда счетчика изменяет каждый импульс, поступающий с выхода триггера 1-го разряда, т. е. через каждые четыре импульса, поступающие на вход счетчика. Следовательно, триггером 2-го разряда также должен быть Г-триггер и т. д.

Таким образом, с функциональной точки зрения все триггеры счетчика должны быть Г-триггерами. С точки зрения времени переключения (изменения состояния) существует два типа Т-триггеров: с переключением по срезу и по фронту тактовых импульсов (рис. 10.18). Поскольку каждый последующий триггер счетчика переключается выходным сигналом предыдущего триггера,.

Рис. 10.18. Г-триггеры с переключением по срезу (а) и фронту (б), их условные обозначения и временные диаграммы табл. 10.9 позволяет выявить влияние вида выходного сигнала (прямого, инверсного) на тип триггеров, используемых в счетчике.

Из рассмотрения табл. 10.9 очевидно (показано стрелками), что сигналы (?^к_п, снимаемые с прямых выходов триггеров, обеспечивают их переключение по срезу тактовых импульсов, а сигналы (?^к_п, снимаемые с инверсных выходов, — переключение по фронту тактовых импульсов.

Логические схемы счетчиков. В схемном отношении счетчик представляет собой цепочку, составленную из Г-триггеров. На тактовый вход первого триггера этой цепочки — триггера 0-го разряда Т₀ — подается счетная последовательность импульсов. Показания счетчика снимаются с прямых выходов триггеров. Один из выходов предыдущего триггера подключается к тактовому входу последующего триггера.

Если использовать '/'-триггеры с переключением по срезу (из «1» в «О») входных импульсов, то входной сигнал для «-го триггера Т_п следует снимать с прямого выхода (п — 1)-го триггера. Для этого случая на рис. 10.19 приведены схема счетчика и временные диаграммы, иллюстрирующие принцип его работы.

При использовании Г-триггеров с переключением по фронту (из «О» в «1») входной сигнал для «-го триггера необходимо снимать с инверсного выхода («- 1)-го триггера. На рис. 10.20 изображены схема счетчика, построенного на Л-триггерах, и временные диаграммы, отражающие особенности его работы.

В нижней строке временных диаграмм приведены показания счетчиков в двоичных 4-разрядных числах после каждого /?-го импульса.