Исследование счетчиков, построенных по различной архитектуре. Принципиальная схема счетчика с последовательным переносом

  Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Автоматики и Вычислительной Техники

ОТЧЕТ

о лабораторной работе № 5

Исследование счетчиков

Дисциплина: схемотехника

  Работу выполнил студент гр. 3081/1

                                                                  Преподаватель 

____________________________

Санкт-Петербург

2009

1.Исследование счетчиков, построенных по различной архитектуре.

1.1.Исследование счетчика с последовательным переносом.

Рис.1.1.1. Принципиальная схема счетчика с последовательным переносом

Аппаратурные затраты:

Total logic elements                          4 / 8,256 ( < 1 % )

Максимальная тактовая частота работы:

Restricted to 360.10 MHz ( period = 2.777 ns )

Время задержки появления сигналов на выходах счетчика относительно активного перепада на синхровходе:

13.886 ns to Q4

10.637 ns to Q3

8.595 ns to Q2

7.605 ns to Q1

Рис.1.1.2. Временная диаграмма работы счетчика с последовательным переносом

Как видно из результатов моделирования, при работе на высоких частотах, возникают критические состязания, приводящие к сбоям в работе счетчика.

1.2.Исследование счетчика с параллельным переносом.

Рис.1.2.1. Принципиальная схема счетчика с параллельным переносом

Аппаратурные затраты:

Total logic elements                          4 / 8,256 ( < 1 % )

Максимальная тактовая частота работы:

Restricted to 340.02 MHz ( period = 2.941 ns )

Время задержки появления сигналов на выходах счетчика относительно активного перепада на синхровходе:

8.002 ns to Q3

7.247 ns to Q2

7.237 ns to Q4

6.866 ns to Q1

Рис.1.2.2. Временная диаграмма работы счетчика с параллельным переносом

Из-за того счетчик работает на предельных частотах, значительно выше максимальной частоты переключения триггеров, возникают критические состязания.

1.3.Исследование счетчика, реализованного на основе мегафункции.

Рис.1.3.1. Принципиальная схема счетчика, реализованного на основе мегафункции.

Рис.1.3.2. Временная диаграмма работы счетчика, реализованного на основе мегафункции LPM_COUNTER.

2. Исследование Функциональных устройств на основе счетчиков

2.1. Делитель частоты

1)  На счетчике, считающем вниз.

Рис.2.1.1. Принципиальная схема.

Рис.2.1.2. Временная диаграмма

2)  На счетчике, считающем вверх.

Рис.2.1.3. Принципиальная схема.

Рис.2.1.4. Временная диаграмма

2.2. Устройство фильтрации коротких импульсов

Рис.2.2.1. Принципиальная схема.

Рис.2.2.2. Временная диаграмма

2.3. Двухтетрадный 2/10 счетчик.

Рис.2.3.1. Принципиальная схема.

Рис.2.3.2. Временная диаграмма

2.4. Преобразователь двоичного кода в 2/10.

Рис.2.4.1. Принципиальная схема.

Рис.2.4.2. Временная диаграмма

2.5. Накапливающий сумматор в 2/10 коде.

Рис.2.5.1. Принципиальная схема.

Рис.2.5.2. Временная диаграмма

3. Выводы.

Из первой части работы можно сделать вывод что счетчики с параллельным переносом надежнее и быстрее чем с последовательным, это видно из временных диаграмм. У счетчиков с последовательным переносом при высоких частотах наблюдается большое количество ложных состояний, в результате которых счетчик работает не верно. Счетчики с параллельным переносом подвержены подобным ошибкам в меньшей мере.

Использование счетчиков на основе мегафункции значительно проще и быстрее в реализации.

На базе счетчиков реализуется множество полезных функций, например деление частоты.