7.8. Счетчики с расщепленным тактовым сигналом

Тактовый сигнал реверсивных счетчиков С можно представить в виде дизъюнкции двух сигналов:

где тактовый сигнал, сложение, вычитание; при работе счетчика должно выполняться условие При таком представлении тактового сигнала счетчик должен иметь два входа для подачи двух тактовых сигналов

Для реализации на -триггерах операции 4-разрядного счета их функции возбуждения после стробированця сигналом можно подать на динамический вход, предназначенный для подключения тактового сигнала (вход

триггеров при этом не используется). Тактовые сигналы триггеров после такого преобразования могут быть представлены в виде:

Функция переполнения счетчика при этом также должна быть представлена двумя сигналами, получаемыми с помощью стробирования тактовым сигналом

где перенос, заем.

Рис. 7.115

Счетчики с асинхронной потенциальной загрузкой данных.

Реверсивные счетчики, изготавливаемые в интегральном исполнении, имеют входы асинхронной потенциальной параллельной загрузки данных и установки состояния 0. На рис. 7.115 приведены реверсивные счетчики:

555ИЕ7, СD40193Я, 74AС11193 - 4-разрядный двоичный счетчик с асинхронными потенциальными входами сброса и параллельной загрузки данных загрузка, счет);

555ИЕ6, СD401921?, 74AС11192 - двоично-десятичный счетчик с асинхронными потенциальными входами сброса и параллельной загрузки данных загрузка, счет).

В этих счетчиках вход имеет приоритет по отношению ко входу загрузки Двоично-десятичный реверсивный счетчик с

расщепленным тактовым сигналом описывается тактовыми сигналами и функциями переноса и заема которые получаются из соотношений (7.55):

где (назначение входов такое же, что и у счетчика На рис. 7.116,а показаны временные диаграммы, поясняющие работу счетчика в режиме суммирования, а на рис. в режиме вычитания.

Каскадирование счетчиков с расщепленным тактовым сигналом.

Наиболее просто каскадирование счетчиков с расщепленным тактовым сигналом осуществляется соединением выходов переноса и заема предыдущей ИС со входами и Со последующей ИС (рис. 7.117). При этом получается асинхронный импульсный счетчик. Его быстродействие не зависит от числа ИС.

Реверсивные двоичные счетчики производят счет в дополнительном коде, если старший разряд считать знаковым. Так, при вычитании счетчик, состоящий из m триггеров, из нулевого состояния переходит в состояние т. е. все триггеры изменяют состояние с 0 на 1, и полученный код соответствует числу —1 в дополнительном коде.

На рис. 7.118 показана схема счета в прямом коде, выполненная на двух счетчиках Управление счетчиком производится двумя сигналами — Сигнал задает направление счета: сложение, вычитание. Сигнал представляет собой импульсы, подлежащие счету со знаком, определяемым сигналом Число поступивших на счетчик импульсов представляется в прямом коде где знак числа число положительное, число отрицательное), модуль числа. При счете в прямом коде при должно производиться сложение, а при вычитание. Поэтому направление счета должно определяться значением сигнала при использовании показанного на рис. 7.118 демультиплексора выполненного на ЛЭ И-НЕ. Изменение значения знакового разряда должно происходить после достижения нулевого состояния счетчика при в следующем такте. Это обеспечивается подачей сигнала заема на тактовый вход

(кликните для просмотра скана)

триггера знака. При изменении значений на выходах демультиплексора появляются кратковременные ложные значения сигналов. Для их блокирования на входы счетчиков подан сигнал удерживающий счетчик в нулевом состоянии на время переходных процессов в демультиплексоре.

Рис. 7.119

Программирование модуля пересчета счетчиков с расщепленным тактовым сигналом.

На рис. 7.119,а показано включение счетчика 555ИЕ7 на вычитание с записью сигналом числа Временные диаграммы, поясняющие работу счетчика при таком включении, показаны на рис. Длительность сигнала загрузки определяется быстродействием счетчика и составляет не, что может оказать влияние на надежность срабатывания счетчика. Так как загрузка асинхронная потенциальная, то переход, обозначенный на графе переходов пунктиром (рис. 7.119,в), выполняется в том же такте, что и переход из внутреннего состояния состояние т. е. за один такт осуществляются два перехода. Это приводит к уменьшению модуля пересчета на 1 по сравнению с синхронной загрузкой числа а также к уменьшению быстродействия счетчика (максимально допустимой частоты тактового сигнала). Из графа переходов следует, что модуль пересчета при работе счетчика на вычитание и загрузке числа

В общем случае модуль пересчета двоичных реверсивных счетчиков с асинхронной потенциальной загрузкой

где модуль пересчета при работе счетчика на вычитание, модуль пересчета при работе счетчика на сложение.

Рис. 7.120

В схеме, изображенной на рис. 7.119,а, можно использовать и двоично-десятичный реверсивный счетчик при включении которого на вычитание допускается загружать числа (рис. 7.119,г). Модуль пересчета двоично-десятичных реверсивных счетчиков с асинхронной параллельной загрузкой определяется соотношениями: 4

где На рис. 7.120,а показано включение счетчика на вычитание с квазисинхронной загрузкой

числа Атриггер задерживает сигнал заема на один такт, поэтому загрузка числа производится в состоянии счетчика а не в состоянии и на загрузку числа затрачивается один такт (квазисинхронная загрузка). Из графа переходов следует, что Временные диаграммы, поясняющие работы вычитающего счетчика при загрузке числа изображены на рис. 7.120,в.

В общем случае модуль пересчета для схемы, изображенной на рис. 7.120,а, определяется соотношениями:

где Длительность значений выходных сигналов счетчика равна периоду тактового сигнала С

На рис. 7.121,а приведена схема счетчика с программируемым модулем пересчета, выполненная на основе универсальной схемы временной привязки см. рис. 5.132). Временные диаграммы, изображенные на рис. поясняют работу вычитающего счетчика при загрузке числа обеспечивает проведение квазисинхронной загрузки в состоянии счетчика Модуль пересчета Общая формула, определяющая модули пересчета двоичного реверсивного счетчика с имеет вид:

где

Программируемый -разрядный двоичный асинхронный реверсивный счетчик с асинхронной потенциальной загрузкой данных представлен на рис. 7.122. Надежность его работы ниже надежности работы 4-разрядного счетчика из-за возможного различия в быстродействии ИС, что более вероятно, чем значительное различие быстродействия триггеров внутри ИС. Модули пересчета этого счетчика определяются выражениями:

где

Программируемый -разрядный двоичный асинхронный реверсивный счетчик с квазисинхронной загрузкой данных приведен на рис. 7.123. Надежность его работы гарантирована, так как длительность активного уровня сигнала загрузки равна

(кликните для просмотра скана)

периоду тактового сигнала Модули пересчета этого счетчика определяются выражениями:

где

Формулы (7.86) - (7.91) позволяют найти загружаемые числа для программирования любого модуля пересчета. Счетчики с асинхронной потенциальной загрузкой данных широко используются в микроконтроллерах, так как загрузка данных может производиться непосредственно микропроцессором сигналом