4.6. Асинхронные счетчики

Счетчики, срабатывающие не только под воздействием тактового сигнала, называются асинхронными.

Асинхронные импульсные счетчики.

Счетчик, построенный из синхронных триггеров, на тактовые входы которых подается не один и тот же, а два или большее число сигналов, является асинхронным импульсным счетчиком. На рис. 4.57,а показана схема -разрядного асинхронного импульсного счетчика, выполненного на синхронных -триггерах. При из (4.3) следует, что

При значении импульсного сигнала следующее состояние триггера т. е. его состояние изменяется при каждом изменении сигнала с 1 на 0. Таким образом, каждый триггер на рис. 4.57,а является счетчиком по mod 2. На рис. 4.57,б показаны временные диаграммы, поясняющие работу счетчика при с детектором (дешифратором) нулевого состояния при число разрядов счетчика равно

Любой счетчик может быть использован в качестве делителя частоты тактового сигнала. Очевидным достоинством асинхронных импульсных делителей частоты, в первом каскаде которых используется счетчик по mod 2, является возможность

(кликните для просмотра скана)

реализации их максимального быстродействия в смысле максимально допустимой частоты входного тактового сигнала. Это гарантируется отсутствием ЛЭ в формирователе функции возбуждения первого триггера.

Общий недостаток всех асинхронных импульсных счетчиков — последовательное срабатывание триггеров, а значит, большое время реакции последнего триггера на изменение входного сигнала (точками на рис. 4.57,б отмечены задержки срабатывания каждого триггера). Максимальная длительность переходного процесса получается при переходе счетчика в нулевое состояние, когда последовательно изменяются состояния всех триггеров с 1 на 0. Кроме того, при дешифрации некоторых внутренних состояний таких счетчиков на выходе детектора могут появляться ложные значения сигналов, длительность которых определяется временем задержки срабатывания одного триггера, а местоположение — общей длительностью переходного процесса в счетчике (см. функцию на рис. 4.57,б).

На рис. 4.57,в показан граф переходов исследуемого -раз-рядного счетчика, построенный по временным диаграммам, изображенным на рис. 4.57, б (штриховыми линиями отмечены внутренние состояния счетчика, возникающие на короткое время при переходных процессах, вызванных одним изменением входного сигнала на 1). Внутренние состояния счетчика устойчивых состояниях (после окончания переходного процесса) можно характеризовать числом Десятичные эквиваленты этих двоичных чисел указаны в узлах графа переходов на рис. 4.57,е. При каждом закончившемся переходе счетчика число увеличивается на 1 в соответствии с двоичной системой счисления и при достижении максимального значения изменяется на

Таким образом, схема на рис. 4.57,а при представляет собой двоичный суммирующий асинхронный импульсный счетчик по mod 8. Из рис. 4.57,в видно, что ложные значения сигналов могут появляться только на выходах детекторов четных внутренних состояний двоичных асинхронных импульсных счетчиков. На рис. 4.57,г показан такой же счетчик, но построенный на синхронных -триггерах.

Последовательное соединение то счетчиков по дает двоичный счетчик по На рис. 4.58,а показан общий принцип построения асинхронных импульсных счетчиков, а на рис. 4.58,б - временные диаграммы, поясняющие их работу. Каждый счетчик по может быть асинхронным импульсным или синхронным счетчиком. Модуль пересчета всего счетчика Выходные сигналы каждого

счетчика по за цикл пересчета должны изменяться с 1 на О только один раз, чтобы их можно было использовать для запуска следующего счетчика. Между отдельными счетчиками по могут иметься и обратные связи, как это показано на рис. 4.58,в.

На рис. 4.59,а приведен граф переходов синхронного счетчика по синтез которого традиционным методом дает:

На рис. 4.59, б показан асинхронный импульсный счетчик по mod 10, полученный с помощью последовательного соединения счетчика по mod 2 и синтезированного счетчика по а на рис. 4.60,а — временные диаграммы, поясняющие его работу (задержка сигнала относительно сигнала не показана). Числа характеризующие внутренние состояния счетчика, изменяются с каждым переходом на единицу в соответствии с двоичной системой счисления (рис. 4.60,а), т.е. получен двоично-десятичный счетчик с кодированием внутренних состояний в десятичной системе счисления 8-4-2-1.

Рис. 4.59

Если изменить порядок включения счетчиков по mod 2 и mod 5 (рис. 4.60,в), то получится двоично-десятичный счетчик с кодированием внутренних состояний в десятичной системе счисления 5-4-2-1 (см. § 1.2). Временные диаграммы работы этого счетчика показаны на рис. 4.60, б. Такие счетчики используются, если нужно сформировать сигнал со скважностью 2, имеющий частоту, в 10 раз меньшую частоты тактового сигнала.

Синхронный счетчик по mod 5 на основании временных диаграмм, изображенных на рис. 4.60, б, легко преобразовать в асинхронный импульсный счетчик по mod 5 (рис. 4.60,г). Действительно, поскольку триггер должен срабатывать при каждом

(кликните для просмотра скана)

изменении сигнала с 1 на 0, то его можно подать непосредственно на тактовый вход триггера С учетом триггера схема на рис. 4.60,г представляет собой двоично-десятичный счетчик с кодированием внутренних состояний в десятичной системе счисления 5-4-2-1.