Синтез структуры счетчика и исследование функций счетчика с заданными параметрами. Классификация счетчиков по признакам, страница 3

+ tпт , где tпп - время задержки срабатывания схемы параллельного переноса (логического элемента И). В случае, если tпп << tпт, быстродействие счетчика определяется лишь временем переключения Т-триггера. Разрядность счетчика с параллельным переносом ограничивается коэффициентом объединения по входу логического элемента И. Для построения многоразрядного счетчика по этому принципу требуется большое количество логических элементов (для реализации многовходовой логической операции И), что существенно усложняет схему и  снизит быстродействие.

Двоичный счетчик, построенный согласно выражению (4) будет счетчиком со сквозным переносом.(рис.5)

Асинхронный счетчик со сквозным переносом позволяет установить следующий период следования Тсп счетных импульсов Т₀:

Тсп ³ tп + (N-1)tсп + tпт , где N - число разрядов счетчика; tп - длительность счетных импульсов; tсп - время задержки в схеме сквозного переноса (в логическом элементе И); tпт - время переключения триггера. Время задержки в схеме сквозного переноса обычно меньше времени срабатывания триггера, поэтому счетчик со сквозным переносом дает выигрыш в быстродействии по сравнению со счетчиком с последовательным переносом.

Из рис.5 видно, что третий триггер срабатывает с запаздыванием tз=2×

×tсп + tпт относительно спада четвертого счетного импульса. Сигнал переноса в каждый разряд проходит только через одну схему сквозного переноса (логический элемент И). Все элементы И - двухвходовые. В случае, если во всех разрядах счетчика записаны  единицы, то сигнал переноса должен последовательно пройти через все ячейки И. Это обстоятельство ограничивает быстродействие счетчика.

Аналогично строятся двоичные счетчики на синхронных триггерах. На рис.6 представлена структура трехразрядного счетчика со сквозным переносом на универсальных J-K - триггерах. Для организации переноса в этом случае требуется на один элемент И меньше, чем при реализации на асинхронных триггерах.

В тех случаях, когда ограничения на коэффициент разветвления по выходу и коэффициент объединения по входу для логических элементов И не позволяет построить счетчик с требуемым числом разрядов, схему счетчика следует разбить на группы. Перенос между группами можно организовать по-разному. Например, при последовательном переносе между группами выход старшего разряда данной группы триггеров соединяется со входом младшего разряда более старшей группы и т.д. Для ускорения прохождения сигнала переноса между группами можно организовать параллельно-последовательный перенос. В каждой группе с помощью логического элемента И вырабатывается сигнал  формирования  переноса  в  группе  Т_i гр =

= Т₀ i . Q_n. . Q_n+1 . ... . Q_N , где i - номер группы триггеров; n - младший разряд в группе; N - старший разряд в группе триггеров. Структура 9-разрядного счетчика при параллельно-последовательном переносе между группами триггеров показана на рис.7.

Пересчетные  схемы

Рассмотрим построение цифровых счетчиков с заданным коэффициентом пересчета К < 2^N.

На рис.8 представлен асинхронный счетчик для К = 7, основанный на обнулении разрядов после прихода К счетных импульсов. После прихода седьмого счетного импульса в счетчик запишется двоичное число К = 110₍₂₎ =  6₍₁₀₎. Поэтому для сброса счетчика сигнал обратной связи подается на вход установки нуля первого и второго старших разрядов. Для стабильности работы схемы при колебаниях температуры на двух логических элементах И-НЕ собрана линия задержки (на рис.8 отмечена пунктиром). Аналогично строятся счетчики для других коэффициентов пересчета.