4.5. Синхронные счетчики

По классам цифровых автоматов, на основе теории которых счетчики могут быть синтезированы или описаны, они делятся на три большие группы: асинхронные потенциальные, синхронные и асинхронные импульсные. Синтез асинхронных потенциальных счетчиков был рассмотрен в § 3.5. В виде ИС выпускаются только синхронные и асинхронные импульсные счетчики.

По способу кодирования внутренних состояний счетчики делятся на подгруппы: двоичные, двоично-десятичные (декадные), счетчики Джонсона, кольцевые счетчики, счетчики с произвольным кодированием внутренних состояний и др. С точки зрения разработчика радиоэлектронной аппаратуры удобно использовать терминологию: суммирующие счетчики (Up-counter), вычитающие счетчики (Down-counter) и реверсивные

счетчики (Up-down-counter).

На рис. 4.29,а показан граф переходов счетчика по mod 2, функция переходов которого совпадает с функцией переходов асинхронного импульсного -триггера (3.43). Такой счетчик можно реализовать на синхронном -триггере или синхронном -триггере На рис. 4.29,б,в представлены схемы счетчиков по mod 2, выполненные на триггерах типов а на рис. 4.29,г — временные диаграммы работы счетчиков.

Рис. 4.29

Счетчики с произвольным кодированием внутренних состояний.

На рис. 4.30,а показан граф переходов счетчика по mod 8, кодирование внутренних состояний которого выполнено с помощью -разрядного двоичного кода Внутренние состояния счетчика можно характеризовать двоичным числом Ветви графа переходов подписаны символами указывающими состояния входа и выхода автомата (прочерк означает отсутствие у автомата входных сигналов Выходной сигнал автомата называется сигналом переноса и используется для управления другим счетчиком при необходимости увеличения числа разрядов результирующего счетчика. Если состояние принять за начальное, то через восемь тактов счетчик по mod 8 возвратится в это же состояние (счетчик переполняется, что указано на графе переходов значением входа/выхода: —

Синтезируем данный счетчик на -триггерах, функции возбуждения которых определяются выражениями (4.27). На основании графа переходов на рис. 4.30,а записывается таблица истинности для функции переходов (табл. 4.7), по которой составляются диаграммы Вейча для функций (рис. 4.30,б). Из рис. 4.30,6 следует,

(кликните для просмотра скана)

Таблица 4.7. (см. скан) Функция переходов счетчика по mod 8

что функции возбуждения

На рис. 4.30,в показана схема счетчика по mod 8, выполненная на -триггерах в соответствии с полученными функциями возбуждения, а на рис. 4.30, г — временные диаграммы, поясняющие работу счетчика. Из рис. 4.30,в видно, что разряды включены по схеме -разрядного сдвигающего регистра. Из графа переходов (рис. 4.30,а) следует, что сигнал переноса (этот же результат может быть получен и из временных диаграмм на рис. 4.30,г).

Достоинством синтезированной схемы является простота функций возбуждения (для их реализации не требуются а недостатком — сложность ее применения для счета импульсов, так как для представления числа пришедших на счетчик импульсов в практически используемых системах счисления необходим преобразователь кода внутреннего состояния счетчика. К недостаткам данного счетчика относится также то, что за период его работы, задаваемый сигналом выходные сигналы всех трех триггеров изменяются с 1 на 0 два раза, что исключает возможность использования счетчика в качестве делителя частоты на 8 без дополнительного ЛЭ, производящего дешифрацию одного из его внутренних состояний.

Покажем, что по принципиальной схеме счетчика всегда можно установить закон его функционирования. Так, счетчик на рис. 4.31,а описывается функциями возбуждения

которым соответствует табл. 4.8, задающая его функцию переходов Составив по табл. 4.8 граф переходов счетчика (рис. 4.31,б), легко убедиться, что схема на рис. 4.31,а является счетчиком по По графу переходов можно составить и временные диаграммы его работы (рис. 4.31,в); внутренние состояния

(см. скан)

в основном режиме работы счетчика не используются — они могут возникнуть только при включении питания или сбое в работе счетчика.