Каскадирование двоичных и двоично-десятичных счетчиков.

Счетчики, выпускаемые в интегральном исполнении, как правило, имеют дополнительные управляющие входы, предназначенные для их каскадирования. В простейшем случае требуется один дополнительный вход для приема сигнала переноса из предыдущего счетчика разрешение счета и переноса). Условные графические обозначения таких 4-разрядных двоичных и декадных счетчиков с асинхронным потенциальным и синхронным сбросом в нулевое состояние по входу представлены на рис. 4.37,а,б (в 4-разрядном двоичном счетчике СТ16 использованы Т/R-триггеры, а в декадном счетчике СТ10 - -триггеры). Функции возбуждения этих счетчиков, в отличие от (4.36) и (4.38), имеют вид:

(см. скан)

(кликните для просмотра скана)

Рис. 4.37

Счетчики, обладающие большими функциональными возможностями, имеют два дополнительных управляющих входа разрешение счета, разрешение счета и переноса), стробирующих функции возбуждения и функцию переноса и (4.38):

Условные графические обозначения таких счетчиков показаны на рис. 4.37, в, г (в двоичном и декадном счетчиках использованы -триггеры).

Каскадирование счетчиков с одним управляющим входом показано на рис. из которого на основании (4.39) следует, что

т. е. формирование переноса между 4-разрядными группами счетчика подчиняется общему правилу (4.37). Из (4.43) видно, что функции переноса реализуют минтермы

Длительность активных уровней всех этих сигналов без учета задержек равна периоду тактового сигнала Счетчик на рис. 4.38,а содержит 16 триггеров со счетным входом, поэтому его модуль пересчета равен Любой счетчик может быть использован в качестве делителя частоты тактового сигнала на коэффициент, равный его модулю пересчета. Так,

Рис. 4.38

частота сигналов равна где Скважность сигнала определяется как отношение периода его повторения к длительности активного уровня 1 или 0. Скважность сигнала равна 2 (полупериоды равны), а скважность сигнала равна 65536.

Если на рис. 4.38,а двоичные счетчики заменить на декадные описываемые функциями (4.40), то получится счетчик по который можно использовать для деления частоты тактового сигнала в 10000 раз. Легко убедиться, что сигналы переносов будут описываться функциями

Длительность этих сигналов также равна

Рассмотренная схема включения двоичных (декадных) счетчиков называется схемой с последовательным переносом, так как перенос от младшей группы двоичных (двоично-кодированных) разрядов последовательно проходит через схемы формирования переносов всех старших групп разрядов счетчика (строго говоря, в схемах на рис. 4.38 реализован параллельно-последовательный перенос, так как 4-разрядные группы построены на основе параллельного переноса).

Если в счетчиках с двумя управляющими входами положить то соотношения (4.41) преобразуются в соотношения (4.39), т.е. каскадирование этих счетчиков выполняется так же, как и счетчиков с одним управляющим входом (можно также положить Соответствующая схема каскадирования показана на рис. 4.38, б (вместо счетчиков можно использовать счетчики Внутренние состояния данного счетчика можно пронумеровать числами от 0 до 9999 (счетчик ведет счет числа тактовых импульсов в десятичной системе счисления с представлением десятичных цифр в двоично-десятичном коде 8-4-2-1). Схемы каскадирования счетчиков с последовательным переносом имеют существенный недостаток — их быстродействие (максимально допустимое значение частоты тактового сигнала) значительно ниже, чем быстродействие одного 4-разрядного счетчика.

Рис. 4.39

На рис. 4.39 показаны временные диаграммы работы четырех декадных счетчиков с последовательным переносом. Длительность сигнала равна периоду тактового сигнала а длительность остальных сигналов переноса может уменьшаться из-за задержек в схемах переноса. При уменьшении длительности активного уровня какого-либо сигнала переноса сверх

допустимого значения появятся сбои в работе следующей группы разрядов счетчика.

Счетчики с двумя управляющими входами позволяют организовать параллельный перенос между 4-разрядными секциями. Схема счетчика с параллельным переносом показана на рис. 4.40. Легко показать, что функции переноса в этой схеме описываются соотношениями

а функции возбуждения стробируются сигналами

как и в двоичном счетчике с последовательным переносом.

Рис. 4.40

Из рис. 4.40 видно, что перенос подается параллельно на все старшие 4-разрядные группы счетчика, а последовательно через схемы формирования переносов проходит сигнал длительность активного уровня которого равна для двоично-десятичного счетчика (см. рис. 4.39) и для двоичного счетчика. Уменьшение длительности этого сигнала переноса из-за задержек не сказывается на работоспособности счетчиков, имеющих достаточно большую практически встречающуюся разрядность.