Цифровые электронные приборы. Часть 1: Методические указания к выполнению лабораторных работ, страница 6

Способ 2 – изменить структуру связей в счетчике: подавать на счетный вход следующего триггера сигнал не с инверсного, а с прямого выхода предыдущего, как показано на рис. 2.2. В этом случае изменяется последовательность переключения триггеров.

Счетчики характеризуются числом состояний в течение одного периода (цикла).  Для  схем,  представленных  на  рис. 2.1  и  2.2,  цикл  содержит  восемь (N = 2³ = 8) состояний (от 000 -  до 111). Часто число состояний называют коэффициентом пересчета К_сч, который равен отношению числа импульсов N_c на входе к числу импульсов N_Qст на выходе старшего разряда за период:

.                                                  (2.2)

 

    а

     б

Рис. 2.2. Схема суммирующего двоичного счетчика (а) и

диаграммы его работы (б)

Если на вход счетчика подавать периодическую последовательность импульсов с часто­той F_c, то частота F_Q на выходе старшего разряда счетчика будет меньше в К_сч раз: К_сч = F_с / F_Q, поэтому счетчики называют делителями частоты, а величину К_сч – ко­эффициентом деления. Для увеличения значения К_сч необходимо увеличивать число триг­геров в цепочке. Каждый дополнительный триггер удваивает число состояний счетчика и коэффициент К_сч. Для уменьшения коэффициента К_сч можно в качестве выхода счетчика рассматривать выходы триггеров промежуточных каскадов. Например, для счет-чика на трех триггерах К_сч = 8, если взять выход второго триггера, то К_сч = 4, при этом К_сч является целой степенью числа 2: 2, 4, 8, 16 и т. д.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

Можно реализовать счетчик, для которого К_сч – любое целое число. Например, для счетчика на трех триггерах можно К_сч увеличить от 2 до 7, но при этом один или два триггера могут быть лишними. При использовании всех трех триггеров можно получить: К_сч = 5 – 7; 2² < К_сч < 2³. Счетчик с К_сч = 5 должен иметь пять состояний, которые в простейшем случае образуют последовательность {0, 1, 2, 3, 4}. Циклическое повторение этой последовательности означает, что коэффициент деления счетчика равен пяти.

Для построения суммирующего счетчика с К_сч = 5 необходимо, чтобы после формирования последнего числа из последовательности {0, 1, 2, 3, 4} счетчик переходил не к числу 5, а к числу 0. В двоичном коде это означает, что от числа 100 следует перейти к числу 000, а не к 101. Изменение естественного порядка счета возможно при введении дополнительных связей между триггерами счетчика. Можно воспользоваться следующим способом: как только счетчик попадает в нерабочее состояние (в данном случае – 101), этот факт должен быть опознан и должен повлечь за собой последующую выработку сигнала, который перевел бы счетчик к числу 000. Рассмотрим этот способ более детально.

Факт попадания счетчика в нерабочее состояние описывается логическим уравнением:

  (2.3)

Состояние счетчика при числах 110 и 111 также является нерабочим, это учтено при составлении уравнения (2.3). Если на выходе эквивалентной логической схемы F равен нулю, то счетчик находится в одном из рабочих состояний: . Как только счетчик попадает в одно из нерабочих состояний (), формируется сигнал F равный единице, появление этого сигнала должно переводить счетчик в начальное состояние, т. е. к числу 000, следовательно, этот сигнал необходимо использовать для воздействия на установочные входы триггеров счетчика, которые осуществляли бы сброс счетчика в состояние Q₁ = Q₂ = Q₃ = 0. При реализации счетчика на триггерах со входами установки «0» для сброса триггеров требуется подать на входы сброса сигнал R, равный нулю. Для обнаружения факта попадания в нерабочее состояние используем схему, реализующую функцию F и выполненную на элементах И-НЕ. Для этого преобразуем вы­ражение для функции F:

                             (2.4)

Соответствующая схемная реализация приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема суммирующего счетчика

Счетчик будет работать следующим образом: при счете от нуля до четырех все происходит, как в обычном суммирующем счетчике с К_сч = 8. Установочные сигналы равны единице и естественно­му порядку счета не препятствуют. Счет происходит по положительному фронту импульса на счетном входе С. В тот момент, когда счетчик находится в состоянии 4 (100), следую­щий тактовый импульс сначала переводит счетчик в состояние 5 (101), что немедленно (за­долго до прихода следующего тактового импульса) приводит к формированию сигнала сброса, который поступает на установочные входы сброса триггеров R. В результате счетчик сбрасывается в ноль, т. е. все триггеры переходят в нулевое значение, и ждет прихода следующего тактового импульса на счетный вход, т. е. один цикл счета закончился, счетчик готов к началу следующего цикла.