СЧЕТЧИКИ-ДЕЛИТЕЛИ

Счетчики-делители предназначены для деления числа или ча­стоты повторения импульсов на заданный коэффициент Кеч- Обыч­но требуемый коэффициент меньше числа состояний счетчика 2я, что обусловливает необходимость исключения «лишних» состояний. Например, для построения счетчика-делителя с Kсч=10 необходим четырехразрядный счетчик, число состояний которого следует умень­шить с 16 до 10 исключением шести лишних. Пример реализации десятичного счетчика на JK-триггерах с входной логикой приведен на рис. 4.45. Счетчики-делители такого вида, построенные как счет­чики с параллельным переносом, обладают наибольшим быстродей­ствием, поскольку счетные импульсы поступают на все триггеры одновременно.

Счетчик-делитель может быть реализован и на D-триггерах. Однако функциональная схема получается более сложной из-за большого числа дополнительных логических элементов. Поэтому для таких делителей предпочтительнее JK-триггеры с входной логикой.

Широкое применение на практике находят делители, построен­ные на основе счетчиков с последовательным переносом, в схему которых вводится обратная связь для исключения лишних состоя­ний. Такой счетчик работает в режиме суммирования или вычитания до некоторого состояния, задаваемого коэффициентом счета Kсч. Это состояние дешифрируется устройством, на выходе которого формируется сигнал сброса счетчика в исходное нулевое состояние. Сигнал сброса по цепи обратной связи поступает на R-входы всех триггеров одновременно, благодаря чему они устанавливаются в нуль.

Для примера на рис. 4.46 приведен счетчик-делитель с Ксч-10. Дешифратором служит логический элемент И. Поскольку из-за наличия на его входе опасных состязаний сигналов возможны сбои в работе счетчика, то к нему на выход добавляется RS-триггер T5, который, переключившись, сохраняет на выходе единичный уровень до прихода следующего счетного импульса, возвращаю­щего триггер в нулевое состояние. Так обеспечивается функциональ­ная надежность счетчика.

Рис. 4.45.
Счетчик-делитель на 10 с параллельным переносом

Рис. 4.46. Счетчик-делитель на 10 с устройством сброса

Дешифрируемая комбинация 1010 отображает состояние счет­чика с номером 10. Входы логического элемента И соединены с пря­мыми выходами второго и четвертого разрядов счетчика, т. е. с теми триггерами, которые находятся в единичном состоянии. На вход R триггера Ть поступают счетные импульсы. Формируемый триггером сигнал сброса снимается с его инверсного выхода ёЬ, по­скольку установочные R-входы триггеров счетчика инверсные.

Работает счетчик-делитель следующим образом. Пусть в исход­ном состоянии все триггеры находятся в 0. Под действием счетных импульсов счетчик изменяет свое состояние от нулевого до десятого. При этом триггер Ть находится в состоянии 0. Дешифратор и вклю­ченный на его выходе триггер при состоянии счетчика 1010 выра­батывают сигнал с нулевым уровнем на выходе ф5, которым все разряды счетчика до прихода одиннадцатого счетного импульса пе­реводятся в нулевое состояние. Так, после десяти входных импуль­сов счетчик сбрасывает накопленный результат, возвращаясь в ис­ходное положение.



Одиннадцатый импульс своим положительным перепадом пере­ключает RS-триггер, снимая установочный сигнал.

Счетчик-делитель может быть построен и без дополнительных элементов (вентилей) [37]. Для построения безвентильного счетчика необходимо разложить заданный коэффициент счета на сомножите­ли, каждый из которых содержит целую степень числа 2 или целую степень числа 2 с добавлением единицы:



где а, р, Y — целые числа 1, 2, 3, ...

Примеры такого разложения для КСч = 2-20 приведены в табл. 4.12.

Рассмотрим несколько примеров построения безвентильных счет­чиков-делителей с использованием табл. 4.12.

Пример 1. Счетчик-делитель на 3.

Коэффициент счета разлагается на сумму (24-1). Для его реа­лизации требуются два JK-триггера, соединенных, как показано на рис. 4.47,а. Как следует из временных диаграмм (рис. 4.47,6), в ка­честве выхода делителя можно использовать выход любого из триггеров.





Рис. 4.47. Безвен­тильный счетчик-делитель на 3: а — функциональная схема; б — времен­ные диаграммы

Таблица 4.12

%сч	Разложение	Kсч	Разложение
2	2	11	10+1=2 (22+1) + 1
3	2+1	12	4*3=22(2+1)
4	22	13	12+1=22(2+1) + 1
5	22+2	14	2*7=2 [2 (2+1) + !]
6	2*3=2(2+1)	15	14+1=2 [2 (2+1) + 1]+1
7	64-1=2(2+1) + 1	16	24
8	23	17	16+1=22+1
9	8+1=23+1	18	2*9=2(23+1)+1
10	2-5=2 (22+1)	19	18+1 — 2(23+1) + 1
		20	2.10-22(22+1)

Пример 2. Счетчик-делитель на 5.

Разложение заданного коэффициента счета можно представить в виде 22+1. Для реализации такого счетчика-делителя необходимы три JK-триггера. Его функциональная схема и временные диаграммы приведены на рис. 4.48. Два первых триггера соединяют в схему вычитающего счетчика с последовательным переносом, а третий под­соединяют J3-входом к Q2-выходу второго триггера, C3-входом к C1-входу, Q3-выходом к J1-входу первого триггера. На Kз-вход подают уровень логической 1. Как видно из временных диаграмм, выходом делителя может быть только выход второго триггера Q2.



Рис. 4.48. Без­вентильный счетчик - дели­тель на 5: а — функцио­нальная схема; б — временные диаграммы

Пример 3. Счетчик-делитель на 7.

Разложение коэффициента счета имеет вид 2-3+1 = 2(2-}-1 ) + 1. Функциональная схема и временные диаграммы счетчика-делителя на 7 приведены на рис. 4.49. В основе схемы счегчнк с коэф­фициентом (2-fl) на триггерах T2 и Т3, к ним подключают триг­гер ti для увеличения коэффициента счета до 6 — 2(2-fl) и затем подключают триггер T4 для увеличения коэффициента счета на еди­ницу. Схема его подключения та же, что и в рассмотренных счетчи­ках-делителях. Выходом делителя, как видно из временных диа­грамм, может служить только выход третьего триггера.



Рис. 4.49. Безвентиль­ный счет­чик - дели­тель на 7:

а — функцио­нальная схе­ма; б — вре­менные диа­граммы



Из рассмотренных примеров можно вывести следующие правила построения безвентильных счетчиков-делителей:

1. Заданный коэффициент счета разлагают на сомножители.

2. Для реализации функциональной схемы выбирают JK-триг­геры как наиболее удобные.

3. Составляют функцио­нальную схему; в общем слу­чае она представляет собой сочетание счетчиков с коэф­фициентом счета 2а, 2b, 2Y и т. д. и добавочных JK-триг­геров для увеличения на еди­ницу коэффициента счета (рис. 4.50).

4. Внутри каждого из счетчиков Ж-триггеры соеди­няют по схеме с последова­тельным переносом для режи­ма вычитания.

5. Каждый добавочный JK-триггер подключают к соответствую­щему счетчику по следующей схеме: J-вход соединяют с прямым выходом последнего разряда счетчика, С-вход с С-входом первого разряда счетчика, инверсный выход Q- с J-входом первого разряда счетчика. K-вход с источником напряжения с уровнем логической 1.

6. Выходной сигнал снимают с выхода счетчика с коэффициен­том 2а.

Как видно из изложенного, безвентнльные сметчики обла­дают свойством наращиваемо­сти и не требуют дополнитель­ных логических элементов. Их недостаток — большое число триггеров.

Быстродействие безвен­тильных счетчиков определяет­ся их структурой, в частности тем, что значительная часть триггеров соединяется по схе­ме последовательного переноса.



Рис. 4.50. Обобщенная функциональная схема безвентиль­ного счетчика-делителя



Рис. 4.51. Счетчик-делитель на регистре с перекрестными обратны­ми связями



Рис. 4.52. Распределитель импульсов на кольцевом регистре:

а — функциональная схема; б — времен­ные диаграммы

Счетчик-делитель может быть построен на регистре сдвига, охва­ченном перекрестными обратными связями (рис. 4.51). Коэффициент деления равен 2N. Счетчики такого вида часто называют счетчиками Джонсона. Большинство счетчиков­делителей серии К176 выполнены по рассмотренной схеме.


Содержание раздела

---

---