Регістри і лічильники імпульсів, страница 5

Наведена на рис.1.18, а [16] схема виконана на І-К-тригерух. Колові лі­чильники також можуть виконуватися з застосуванням регіс­трів, що складаються з R-S та D-тригерів (рис.1.19). В останньому випадку використовуються лише прямі входи тригерів. При роботі з коловими лічильниками слід пам’ятати, що при відсутності примусової установки тригерів після подачі живлення вони можуть довіль­но встановлюватися в будь-яке положення. Тому повинні пе­редбачатися засо­би установки тригерів в потрібний стан після подачі живлення.

В системах автоматики колові лічильники широко використовуються для формування потрібних імпульсних послідовностей, зокрема для керування шаго­вими двигунами. За їх допомогою мож­ливо організувати автоматичне формування сигналів тривоги, небез­пеки, оповіщення і т.п.

Враховуючи, що коловий лічильник вже відноситься до кате­горії лічильників, він характеризується коефіцієнтом рахунку К_cr, чис­ленно рівним кількості тригерів m. В цьому міститься недолік колових тригерів – велика кількість тригерів для реалізації потрібного кое­фіцієнта перерахунку. Збільшення коефіцієнта досягається тим, що один з зв’язків між тригеруми роблять перехресним, тобто вхід одно­го з тригерів з’єднують з інверсним виходом минулого тригеру. При цьому прин­ци­пово не грає ролі факт, між якими з триге­рів вста­нов­ле­ний перехресний зв’язок.

Після установки всіх тригерів в нульовий стан на вході першого тригеру опиниться логічна одиниця, котра буде з кожним синхро­імпульсом пере­даватися праворуч, не зтираючись в минулому тригери до заповнення всіх розрядів. За рахунок зворотнього зв’язку в наступ­ному циклі по лічиль­нику піде хвиля нулів і т.д. Послідовність кодів, що реалізується таким лічильником, називається кодом Лібау-Крейга. В літературі іноді його називають лічильником Мебіуса завдяки перех­ресному зворотньому зв’язку [12], а також лічильником Джонсона.

Розглянуті схеми колових лічильників відносяться до однофазних, однак на практиці існують і лічильники з багатофазною синхронізацією [12].

Одним з найважливіших властивостей лічильників Джонсона є простота об’єднання в них лічильників імпульсів та дешифраторів. Це забезпечується тим, що коефіцієнт перерахунку в них К_cr=m/2. Тому при наявності, наприклад, п’яти тригерів та найпростішої двокодової логіки легко здійснюється перетворення послідовності імпульсів в десятичний код зчитування. Ця властивість ілюструється в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Стан лічильника	Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Cпосіб дешифровки стану
0	0	0	0	0	0	15 або
1	1	0	0	0	0	12 або
2	1	1	0	0	0	Q23 або
3	1	1	1	0	0	Q34 або
4	1	1	1	1	0	Q45 або
5	1	1	1	1	1	Q5Q1 або
6	0	1	1	1	1	1Q2 або
7	0	0	1	1	1	2Q3 або
8	0	0	0	1	1	3Q4 або
9	0	0	0	0	1	4Q5 або

Перевага таких дешефраторів – простота реалізації і висока швидкодія. Загальний недолік колових лічильників – вірогідність збоїв, причому з’явившийся збій в роботі схеми не відновлюється. Для видалення цього недоліка викорис­то­вуються різні засоби корек­ції. На рис.1.20 наведени варіанти схеми лічильника з авто­корекцією.

В такій схемі у випадку виявлення збою лічильник буде приве­дений в початковий стан шляхом виключення комбінаційного зна­чення тригерів лічильника, що відповідає 1111. Теоретичне обгрун­тування реалізованої на рис.1.20 функції  викладено в [3]. Практичні схеми лічильників Джонсона будуть розглянуті в другому розділі.

Широке використання зсувні регістри находять в поєднанні з зворотнім зв’яз­ком, виконаним за функцією ВИКЛЮЧНЕ АБО. В устроях цифрової автоматики во­ни називаються поліномінальними лічильниками або лінійними послідо­в­ними маши­нами.

Існує декілька варіантів побудови поліномінальних лічильників з засто­суванням як І-К-тригерів, так і D-тригерів. В [3] викладені принципи побудови таких пристроїв як з примусовим, так і з самозапуском. Один з варіантів такого лічильника наведений на рис.1.21. При нульових станах всіх тригерів і нулі на вході схема реагує на синхроімпульси, що поступають. При подачі вхідного імпульсу синфазно з імпульсом С лічильник переходить в стан 100 і далі вже при нульовому вхідному сиг­налі в кожний такт здійснюється зміна станів тригерів регістру за деяким зако­ном. Процес генерації буде виконуватися неперервно.

Вигляд генеруємої пос­лі­довності імпульсів та пері­од її залежать від того, яка ло­гіч­на функція реалізується ланцюгом зворотнього зв’яз­ку, а також від того, скіль­ки тригерів охоплюється зворот­нім зв’язком. Максимальна довжина періоду послі­дов­нос­ті імпульсів буде тоді, ко­ли лічильник генерує 2^m-1 комбінацій значень ви­хо­дів тригерів, тобто всіх можливих комбінацій, крім однієї стійкої, що не зміню­ється від поступаючих синхроімпульсів. Порядок перебору станів лічильників отримується дос­татньо складний, а статистичні характеристики логічних сигналів, що знімаються з будь-якого з тригерів, близькі до характеристик випадкової послідовності. Тому та­кі устрої називаються генераторами псевдовипадкових послідовностей. Паралельні псевдовипадкові коди можна отри­мати одночасно з виходів декількох тригерів. Збіль­шення кількості тригерів набли­жає по характеристикам псевдовипадкові послідовності до чисто випадкових, а для паралельних кодів дозволяє в великих ме­жах зміняти кореляційні зв’язки між послідовносями. В [3,12] та цитуємих в них дже­релах достатньо докладно опису­ються методи проектування генераторів псевдовипадкових послідовностей.