Двоичные счетчики с последовательным

переносом (асинхронные)

Особенность организации счетчиков с последовательным переносом состоит в том, что счетная последовательность импульсов подается на тактовый вход только первого триггера. На тактовые входы остальных триггеров сигналы поступают с выхода предыдущего. Таким образом, эти счетчики являются асинхронными.

Наиболее легко двоичный асинхронный счетчик может быть построен путем последовательного соединения счетных Т-триггеров. Чтобы построить счетчик на других типах триггеров необходимо, во-первых, обеспечить работу триггера в счетном режиме, во-вторых, соединить триггеры последовательно, учитывая на какой перепад срабатывает триггер. Так, например, в суммирующем асинхронном счетчике, построенном на JК-триггерах, каждый триггер должен переключаться при переходе предыдущего триггера из 1 в 0.

На рис. 1 представлена схема двоичного трехразрядного суммирующего счетчика с последовательным переносом (а) и таблица его состояний (б).

№	Q3	Q2	Q1
а	б
Рис. 1. Принципиальная схема двоичного суммирующего счетчика с последовательным переносом (а) и таблица его состояний (б)

Схема счетчика реализована на JК-триггерах. Чтобы JK-триггер работал в счетном режиме необходимо на JK-входах обеспечить уровень лог. 1. С этой целью JK-входы через резистор с номиналом (1,0–1,5) кОм подсоединены к источнику питания. Поскольку JK-триггер срабатывает на перепад из 1 в 0 (по заднему фронту), то для запуска следующего триггера прямые выходы предыдущих триггеров соединены с тактовыми входами последующих. При этом показания счетчика снимаются с прямых выходов триггеров Q₃ Q₂ Q₁.

Если поначалу во все триггеры счетчика записать лог. 0 (начальная установка), то при подаче счетных импульсов на вход первого триггера состояние счетчика будет изменяться в соответствии с таблицей на рис. 1 (б). Из таблицы видно, что состояние первого триггера изменяется по спаду каждого счетного импульса. Состояния же второго и третьего триггеров изменяются на противоположное только тогда, когда с выхода предыдущих триггеров на их тактовый вход приходит перепад из 1 в 0. Таким образом, состояния выходных триггеров отображают число поступивших на счетчик импульсов в двоичной системе счисления. Общее число возможных состояний счетчика определяется количеством триггеров и определяется формулой n = 2^N, где N – число триггеров. В схеме на рис. 1 (а), число состояний n = 2³ = 8. После восьмого счетного импульса счетчик возвращается в начальное состояние.

Рис. 1.1. Работа 4-разрядного двоичного суммирующего счетчика

На рис. 2 представлена схема двоичного трехразрядного вычитающего счетчика с последовательным переносом на JK-триггерах (а) и таблица его состояний (б).

	№	Q3	Q2	Q1
а	б
Рис. 2. Принципиальная схема двоичного вычитающего счетчика с последовательным переносом (а) и таблица его состояний (б)

Таблица на рис. 2 (б) отражает правила работы вычитающего счетчика, который начинает свою работу с комбинации 111 на прямых выходах триггеров. При поступлении счетных импульсов состояние выходов счетчика меняется в соответствии с режимом вычитания в двоичном коде. После окончания восьмого импульса счетчик возвращается в исходное состояние 111.

Рисунок 2.4 – Временная диаграмма вычитающего счетчика

Из таблицы следует, что первый триггер изменяет свое состояние на каждый счетный импульс. Последующие триггеры реагируют на перепад из 0 в 1 на прямом выходе предыдущего триггера, в то время как на его инверсном выходе осуществляется переход из 1 в 0. Чтобы все JK-триггеры работали по перепаду из 1 в 0 в схеме на рис. 2 (а) тактовые входы триггеров более высокого разряда соединены с инверсными выходами триггеров предыдущего разряда. Начальная установка в схеме осуществляется по S-входам JK-триггеров.

Синхронные счетчики

На первый взгляд довольно сложная схема синхронного счетчика показана на рис. 3. Это 3-разрядный счетчик (счетчик по модулю 8). Сначала рассмотрим схему соединения синхронизирующих входов триггеров (CLK). Видно, что эти входы соединены параллельно; тактовые импульсы поступают непосредственно на синхронизирующий вход каждого триггера. Последовательность двоичных чисел, проходимая счетчиком за один цикл счета (счетная последовательность), приведена в таблице. Столбец А таблицы соответствует двоичному разряду единиц; счет в этом разряде ведет триггер Т1. Столбец В соответствует двоичному разряду двоек, где счет ведет триггер Т2. И наконец, столбец С соответствует разряду четверок; счет в этом разряде ведет триггер ТЗ.

Рис. 3 Логическая схема синхронного 3-разрядного счетчика

Строка	Номер Тактового импульса	Двоичная счетная последовательность	Десятичные числа
C	B	A

С помощью рис. 3 и таблицы проследим за работой данного счетчика по модулю 8 в течение одного цикла счета.

Импульс 1 - строка 2 таблицы.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключается только триггер Т1; только у этого триггера на входах J и К действует уровень логической 1. Триггер Т1 переходит из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 001 (десятичное число 1).

Импульс 2-строка 3.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключаются два триггера - Т1 и Т2, поскольку на входах J и К этих триггеров действует уровень логической 1. Триггер Т1 переходит из состояния 1 в состояние О, триггер Т2-из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 010 (десятичное число 2).

Импульс 3-строка 4.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключается только один триггер. Триггер Т1 переходит из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 011 (десятичное число 3).

Импульс 4-строка 5.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Все триггеры изменяют свое состояние на противоположное. Триггеры Т1 и Т2 переходят из состояния 1 в состояние 0. Триггер ТЗ переключается из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 100 (десятичное число 4).

Импульс 5-строка 6.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключается только один триггер. Триггер Т1 переходит из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 101 (десятичное число 5).

Импульс 6-строка 7.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключаются два триггера. Триггер Т1 переходит из состояния 1 в состояние О, триггер Т2-из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 110 (десятичное число 6).

Импульс 7-строка 8.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключается только один триггер. Триггер Т1 переходит из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 111 (десятичное число 7).

Импульс 8-строка 9.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Все триггеры изменяют свое состояние. Все триггеры переключаются из состояния 1 в состояние 0. Результат на выходе счетчика: 000 (десятичное число 0).

В данном счетчике JK-триггеры используются как в режиме переключения (при J = К = 1), так и в режиме блокировки (при J = К = 0).

Дата добавления: 2015-08-09