Как сделать счетчик на триггерах
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 04.10.2024
Способы определения дифференциальных параметров транзисторов. Этапы расчета параметров эквивалентной схемы биполярного транзистора. Особенности разработки принципиальных электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счетчиков.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.03.2013 |
| Размер файла | 736,4 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Определение дифференциальных параметров транзисторов по их статическим характеристикам. Расчет параметров эквивалентной схемы биполярного транзистора
электрический схема суммирующий счетчик
Определить значения h-параметров биполярного транзистора в рабочей точке, заданной напряжениями и токами. Объяснить физический смысл параметров. Uкэ = 3,5 В; Iк = 280 мА.
Определение h-параметров начинается с нахождения заданного положения рабочей точки транзистора. По выходным характеристикам, задавая приращение тока базы, получим приращение тока коллектора, а изменяя напряжение на коллекторе транзистора при постоянном токе базы, получим приращение тока коллектора. С помощью входных характеристик находим приращение напряжения базы при постоянном значении тока базы и соответствующее приращение коллекторного напряжения, при которых определены входные характеристики. Приращения базового тока и напряжения при постоянном коллекторном напряжении находим как разность между базовыми токами и базовыми напряжениями.
h21э = (305 - 280)*10-3/(4,5 - 4)*10-3 = 50;
h22э = (285 - 275)*10-3/(4,5 - 2,5) = 5*10-3 См;
h11э = (0,98 - 0,88)/(5 - 3)*10-3 = 0,05*103 Ом;
h12э = (0,98 - 0,6)/(10 - 0) = 0,038
Физический смысл соответствующих параметров:
- h11 - входное сопротивление при коротком замыкании;
- h12 - коэффициент обратной связи по напряжению;
- h21 - коэффициент передачи тока при коротком замыкании;
- h22 - выходная проводимость при холостом ходе.
2. Рассчитать по полученным в п.1 данным значения физических параметров ( параметров эквивалентной схемы) транзистора. Привести Т-образную эквивалентную схему транзистора. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером.
Параметры схемы замещения биполярного транзистора определяют следующим образом:
rэ = h12э/ h22э rэ = 0,038/5*10-3 = 7,6 Ом;
rб = h11э - ( 1 - h21э ) h12э/ h22э
rб = 0,05*103 - (1 - 50 )0,038/5*10-3 =0,422*103 Ом = 422 Ом;
rк = 1/ h22э rк = 1/5*10-3 = 0,2*103 Ом = 0,2 кОм;
Эквивалентная Т-образная схема транзистора с общим эмиттером приведена на рисунке 1.
Определить параметры полевого транзистора в заданной рабочей точке
Транзистор включен по схеме с общим истоком. Uси = 15 В; Iс = 12 мА.
По входным и выходным характеристикам полевого транзистора находят его основные параметры:
- крутизна S рассчитываем по формуле:
S = (13,07 - 7,5)/(10 - 8) = 2,8 мА/В;
- внутреннее сопротивление ri
ri = (18 - 12)/(12,75 - 12)*10-3 = 8*103 Ом = 8 кОм.
Синтез комбинационной логической схемы
Используя заданное логическое выражение, выполнить следующее:
- минимизировать исходное выражение;
- в соответствии с минимизированным выражением:
а) построить комбинационную логическую схему на элементах И, ИЛИ, НЕ;
б) построить комбинационную логическую схему на 155 серии логических интегральных микросхем;
в) построить комбинационную логическую схему на электромагнитных реле;
г) сформулировать требования к источникам питания для разработанных по пп. б) и в) комбинационных логических схем.
Составим таблицу истинности заданного логического выражения
Минимизируем исходное логическое выражение, используя карты Карно.
Реализуем полученное выражение на логических элементах И, ИЛИ, НЕ
Реализуем полученное выражение на логической интегральной микросхеме К176ЛЕ10. Микросхема К176ЛЕ10 представляет собой 3 трехвходовых элемента ИЛИ-НЕ. Для этого преобразуем полученное выражение
y = (b+c)(a+c)(a+b+c) = b+c+a+c+a+b+ c
Для построения комбинационной логической схемы выбираем электромагнитное реле типа РЭС22 РФ4.523.023-01
Источники вторичного электропитания принято характеризовать рядом показателей и признаков: условиями эксплуатации; параметрами входной и выходной электрической энергии; выходной мощностью; коэффициентом полезного действия; удельными показателями; временем непрерывной работы; временем готовности к работе; числом каналов и др.
Для питания микросхемы К155ЛА4 нужен стабилизированный источник питания с напряжением 5…15 В.
Для питания электромагнитного реле РЭС22 нужен стабилизированный источник питания с напряжением 12 В ± 1,2.
Разработка принципиальных электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счетчиков
1. Разработать принципиальную электрическую схему параллельного суммирующего счетчика.
2. Разработать принципиальную электрическую схему последовательного суммирующего счетчика.
3. Построить временные диаграммы счетчиков.
1. Разработаем схему суммирующего параллельного счетчика с модулем счета Кс = 13 на универсальных триггерах.
Суммирующие счетчики выполняют прямой счет, т.е. каждый приходящий на вход импульс увеличивает число, соответствующее состоянию счетчика, на единицу.
В параллельных счетчиках счетные импульсы подаются одновременно на входы всех триггеров. Каждый триггер имеет два устойчивых состояния и выполняет счет в одном двоичном разряде. Поэтому счетчик с модулем счета Кс = 14 должен состоять из m триггеров, чтобы выполнялось неравенство Kc ? 2m
При m = 4 Кс = 13?24 = 16, следовательно, проектируемый счетчик должен быть выполнен на четырех триггерах.
Составим таблицу состояний триггеров счетчика, где примем следующие обозначения: Q1, Q2, Q3, Q4 - состояния первого, второго, третьего и четвертого триггеров до прихода импульса (n) и после его прихода (n+1).
Общее число состояний превышает модуль счета, поэтому необходимо исключить последние состояния, т.е. создать такие связи между триггерами, чтобы счетчик после тринадцатого импульса переходил из состояния 0011 в состояние 0000, а не в 1011.Выбираем для реализации счетчика JK триггеры с входами R, S, 3И - J, 3И - K, C и выходами и . Триггеры переключаются в новое состояние по срезу импульса на входе C. Для установки нуля счетчика подается импульс на объединенные входы R всех триггеров.
Из таблицы состояний видно, что триггер Т1 первого разряда работает в режиме счетного триггера (Т - триггера) и при комбинации Q3 = 1 и Q4 = 1 (тринадцатый импульс) должен сохранить состоянии Q1 = 0. Это можно осуществить, подав на объединенный вход J1 сигналов с выходов Q4 иQ3 через элемент ИЛИ, а на объединенный вход К1 высокий уровень (К1 = 1). В этом случае на обоих входах триггера высокие уровни сохранятся до прихода двенадцатого импульса, а после двенадцатого входные сигналы примут значения J1 = 0; K1 = 1 и триггер сохранит состояние Q1 = 0.
Второй триггер должен работать в режиме счетного триггера (Т - триггера) с запуском от Q1 до прихода тринадцатого импульса. После тринадцатого импульса он должен сохранить состояние Q2 = 0. Это обеспечивается подачей на объединенный вход J2 и К2 - сигнал с выхода Q1. При таком включении состояние триггера Т2 изменяется с каждым импульсом на Q1, поскольку при этом на входах К2 и J2 будет высокий уровень. Тринадцатый импульс сохранит Т2 в состояние Q2 = 0, так как при этом входные сигналы принимают значения J2 = 0 и К2 = 0.
Триггер Т3 переходит в состояние Q3 = 1 при Q1 = 1; Q2 = 1, поэтому на входы J3 подаем сигналы с этих выходов. В состояние Q3 = 0 триггер Т3 должен перейти при Q 1 = 1, Q2 = 1, Q4 = 1 поэтому входы К3 подключаем к выходам Q2 Q1 (используя элемент И) и Q4 через элемент ИЛИ.
Триггер Т4 переходит в состояние Q4 = 1 при Q1 = 1, Q2 = 1, Q3 = 1, поэтому на входы J4 подаем сигналы с этих выходов. В состояние Q4 = 0 должен перейти при Q3 = 1, поэтому входы К4 подключаем к выходам Q3.
Для реализации счетчика выбираем микросхемы К155ТВ1(универсальный триггер), К155ЛИ1(элемент И) и К155ЛЛ1(элемент ИЛИ).
Построим временную диаграмму работы счетчика. По приходе первого импульса на вход счетчика(объединенные входы С всех триггеров) по его срезу триггер Т1 переходит в состояние Q1 = 1. Состояние триггеров Т2, Т3 и Т4 при этом не изменяется, поскольку J2 = 0; J3 = 0; J4 = 0.
Второй импульс переводит Т1 в состояние Q1 = 0, а Т2 - в состояние Q2 = 1, поскольку J2 = 1; K2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояние Q3 = 0, т.к. J3 = 0. Триггер Т4 сохраняет состояние Q4 = 0. В момент прихода третьего импульса триггер Т1 переходит в состояние Q1 = 1. На входах Т2 действуют сигналы J2 = 0; K2 = 0, что вызывает Q2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояние Q3 = 0, т.к. J3 = 0. Триггер Т4 сохраняет состояние Q4 = 0, т.к. J4 = 0; K4 = 0. Четвертый импульс переводит Т1 в состояние Q1 = 0, T2 - в состояние Q2 = 0 (на его входах сигналы J2 = 1; K2 = 1), T3 - в состояние Q3 = 1, поскольку J3 = 1(Q1 = 1; Q2 = 1), К3 = 1 (Q1 = 1; Q2 = 1; Q4 = 0) и т.д. Тринадцатый импульс сохранит триггер Т1 в состояние Q1 = 0, т.к. во время его прихода J1 = 0; K1 = 1; триггер Т2 сохраняет состояние Q2 = 0 (на его входах J2 = 0; K2 = 1); триггер Т3 также переходит в состояние Q3 = 0 (на его входах J3 = 0; K3= 1); триггер Т4 также переходит в состояние Q4 = 0 (на его входах J4 = 0; K4= 1).
Поскольку синтез счетчиков сводится к определению логических функций, которым должны соответствовать сигналы на управляющих входах триггеров, то с целью упрощения решения этой задачи можно воспользоваться синтеза и минимизации комбинационных логических схем.
Учитывая таблицу переходов для выбранного нами в качестве основного JK-триггера и таблицу истинности разрабатываемого счетчика, составим таблицу переходов триггеров счетчика.
Способы определения дифференциальных параметров транзисторов. Этапы расчета параметров эквивалентной схемы биполярного транзистора. Особенности разработки принципиальных электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счетчиков.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.03.2013 |
| Размер файла | 736,4 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Определение дифференциальных параметров транзисторов по их статическим характеристикам. Расчет параметров эквивалентной схемы биполярного транзистора
электрический схема суммирующий счетчик
Определить значения h-параметров биполярного транзистора в рабочей точке, заданной напряжениями и токами. Объяснить физический смысл параметров. Uкэ = 3,5 В; Iк = 280 мА.
Определение h-параметров начинается с нахождения заданного положения рабочей точки транзистора. По выходным характеристикам, задавая приращение тока базы, получим приращение тока коллектора, а изменяя напряжение на коллекторе транзистора при постоянном токе базы, получим приращение тока коллектора. С помощью входных характеристик находим приращение напряжения базы при постоянном значении тока базы и соответствующее приращение коллекторного напряжения, при которых определены входные характеристики. Приращения базового тока и напряжения при постоянном коллекторном напряжении находим как разность между базовыми токами и базовыми напряжениями.
h21э = (305 - 280)*10-3/(4,5 - 4)*10-3 = 50;
h22э = (285 - 275)*10-3/(4,5 - 2,5) = 5*10-3 См;
h11э = (0,98 - 0,88)/(5 - 3)*10-3 = 0,05*103 Ом;
h12э = (0,98 - 0,6)/(10 - 0) = 0,038
Физический смысл соответствующих параметров:
- h11 - входное сопротивление при коротком замыкании;
- h12 - коэффициент обратной связи по напряжению;
- h21 - коэффициент передачи тока при коротком замыкании;
- h22 - выходная проводимость при холостом ходе.
2. Рассчитать по полученным в п.1 данным значения физических параметров ( параметров эквивалентной схемы) транзистора. Привести Т-образную эквивалентную схему транзистора. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером.
Параметры схемы замещения биполярного транзистора определяют следующим образом:
rэ = h12э/ h22э rэ = 0,038/5*10-3 = 7,6 Ом;
rб = h11э - ( 1 - h21э ) h12э/ h22э
rб = 0,05*103 - (1 - 50 )0,038/5*10-3 =0,422*103 Ом = 422 Ом;
rк = 1/ h22э rк = 1/5*10-3 = 0,2*103 Ом = 0,2 кОм;
Эквивалентная Т-образная схема транзистора с общим эмиттером приведена на рисунке 1.
Определить параметры полевого транзистора в заданной рабочей точке
Транзистор включен по схеме с общим истоком. Uси = 15 В; Iс = 12 мА.
По входным и выходным характеристикам полевого транзистора находят его основные параметры:
- крутизна S рассчитываем по формуле:
S = (13,07 - 7,5)/(10 - 8) = 2,8 мА/В;
- внутреннее сопротивление ri
ri = (18 - 12)/(12,75 - 12)*10-3 = 8*103 Ом = 8 кОм.
Синтез комбинационной логической схемы
Используя заданное логическое выражение, выполнить следующее:
- минимизировать исходное выражение;
- в соответствии с минимизированным выражением:
а) построить комбинационную логическую схему на элементах И, ИЛИ, НЕ;
б) построить комбинационную логическую схему на 155 серии логических интегральных микросхем;
в) построить комбинационную логическую схему на электромагнитных реле;
г) сформулировать требования к источникам питания для разработанных по пп. б) и в) комбинационных логических схем.
Составим таблицу истинности заданного логического выражения
Минимизируем исходное логическое выражение, используя карты Карно.
Реализуем полученное выражение на логических элементах И, ИЛИ, НЕ
Реализуем полученное выражение на логической интегральной микросхеме К176ЛЕ10. Микросхема К176ЛЕ10 представляет собой 3 трехвходовых элемента ИЛИ-НЕ. Для этого преобразуем полученное выражение
y = (b+c)(a+c)(a+b+c) = b+c+a+c+a+b+ c
Для построения комбинационной логической схемы выбираем электромагнитное реле типа РЭС22 РФ4.523.023-01
Источники вторичного электропитания принято характеризовать рядом показателей и признаков: условиями эксплуатации; параметрами входной и выходной электрической энергии; выходной мощностью; коэффициентом полезного действия; удельными показателями; временем непрерывной работы; временем готовности к работе; числом каналов и др.
Для питания микросхемы К155ЛА4 нужен стабилизированный источник питания с напряжением 5…15 В.
Для питания электромагнитного реле РЭС22 нужен стабилизированный источник питания с напряжением 12 В ± 1,2.
Разработка принципиальных электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счетчиков
1. Разработать принципиальную электрическую схему параллельного суммирующего счетчика.
2. Разработать принципиальную электрическую схему последовательного суммирующего счетчика.
3. Построить временные диаграммы счетчиков.
1. Разработаем схему суммирующего параллельного счетчика с модулем счета Кс = 13 на универсальных триггерах.
Суммирующие счетчики выполняют прямой счет, т.е. каждый приходящий на вход импульс увеличивает число, соответствующее состоянию счетчика, на единицу.
В параллельных счетчиках счетные импульсы подаются одновременно на входы всех триггеров. Каждый триггер имеет два устойчивых состояния и выполняет счет в одном двоичном разряде. Поэтому счетчик с модулем счета Кс = 14 должен состоять из m триггеров, чтобы выполнялось неравенство Kc ? 2m
При m = 4 Кс = 13?24 = 16, следовательно, проектируемый счетчик должен быть выполнен на четырех триггерах.
Составим таблицу состояний триггеров счетчика, где примем следующие обозначения: Q1, Q2, Q3, Q4 - состояния первого, второго, третьего и четвертого триггеров до прихода импульса (n) и после его прихода (n+1).
Общее число состояний превышает модуль счета, поэтому необходимо исключить последние состояния, т.е. создать такие связи между триггерами, чтобы счетчик после тринадцатого импульса переходил из состояния 0011 в состояние 0000, а не в 1011.Выбираем для реализации счетчика JK триггеры с входами R, S, 3И - J, 3И - K, C и выходами и . Триггеры переключаются в новое состояние по срезу импульса на входе C. Для установки нуля счетчика подается импульс на объединенные входы R всех триггеров.
Из таблицы состояний видно, что триггер Т1 первого разряда работает в режиме счетного триггера (Т - триггера) и при комбинации Q3 = 1 и Q4 = 1 (тринадцатый импульс) должен сохранить состоянии Q1 = 0. Это можно осуществить, подав на объединенный вход J1 сигналов с выходов Q4 иQ3 через элемент ИЛИ, а на объединенный вход К1 высокий уровень (К1 = 1). В этом случае на обоих входах триггера высокие уровни сохранятся до прихода двенадцатого импульса, а после двенадцатого входные сигналы примут значения J1 = 0; K1 = 1 и триггер сохранит состояние Q1 = 0.
Второй триггер должен работать в режиме счетного триггера (Т - триггера) с запуском от Q1 до прихода тринадцатого импульса. После тринадцатого импульса он должен сохранить состояние Q2 = 0. Это обеспечивается подачей на объединенный вход J2 и К2 - сигнал с выхода Q1. При таком включении состояние триггера Т2 изменяется с каждым импульсом на Q1, поскольку при этом на входах К2 и J2 будет высокий уровень. Тринадцатый импульс сохранит Т2 в состояние Q2 = 0, так как при этом входные сигналы принимают значения J2 = 0 и К2 = 0.
Триггер Т3 переходит в состояние Q3 = 1 при Q1 = 1; Q2 = 1, поэтому на входы J3 подаем сигналы с этих выходов. В состояние Q3 = 0 триггер Т3 должен перейти при Q 1 = 1, Q2 = 1, Q4 = 1 поэтому входы К3 подключаем к выходам Q2 Q1 (используя элемент И) и Q4 через элемент ИЛИ.
Триггер Т4 переходит в состояние Q4 = 1 при Q1 = 1, Q2 = 1, Q3 = 1, поэтому на входы J4 подаем сигналы с этих выходов. В состояние Q4 = 0 должен перейти при Q3 = 1, поэтому входы К4 подключаем к выходам Q3.
Для реализации счетчика выбираем микросхемы К155ТВ1(универсальный триггер), К155ЛИ1(элемент И) и К155ЛЛ1(элемент ИЛИ).
Построим временную диаграмму работы счетчика. По приходе первого импульса на вход счетчика(объединенные входы С всех триггеров) по его срезу триггер Т1 переходит в состояние Q1 = 1. Состояние триггеров Т2, Т3 и Т4 при этом не изменяется, поскольку J2 = 0; J3 = 0; J4 = 0.
Второй импульс переводит Т1 в состояние Q1 = 0, а Т2 - в состояние Q2 = 1, поскольку J2 = 1; K2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояние Q3 = 0, т.к. J3 = 0. Триггер Т4 сохраняет состояние Q4 = 0. В момент прихода третьего импульса триггер Т1 переходит в состояние Q1 = 1. На входах Т2 действуют сигналы J2 = 0; K2 = 0, что вызывает Q2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояние Q3 = 0, т.к. J3 = 0. Триггер Т4 сохраняет состояние Q4 = 0, т.к. J4 = 0; K4 = 0. Четвертый импульс переводит Т1 в состояние Q1 = 0, T2 - в состояние Q2 = 0 (на его входах сигналы J2 = 1; K2 = 1), T3 - в состояние Q3 = 1, поскольку J3 = 1(Q1 = 1; Q2 = 1), К3 = 1 (Q1 = 1; Q2 = 1; Q4 = 0) и т.д. Тринадцатый импульс сохранит триггер Т1 в состояние Q1 = 0, т.к. во время его прихода J1 = 0; K1 = 1; триггер Т2 сохраняет состояние Q2 = 0 (на его входах J2 = 0; K2 = 1); триггер Т3 также переходит в состояние Q3 = 0 (на его входах J3 = 0; K3= 1); триггер Т4 также переходит в состояние Q4 = 0 (на его входах J4 = 0; K4= 1).
Поскольку синтез счетчиков сводится к определению логических функций, которым должны соответствовать сигналы на управляющих входах триггеров, то с целью упрощения решения этой задачи можно воспользоваться синтеза и минимизации комбинационных логических схем.
Учитывая таблицу переходов для выбранного нами в качестве основного JK-триггера и таблицу истинности разрабатываемого счетчика, составим таблицу переходов триггеров счетчика.
Счетчики предназначены для регистрации (счета) поступивших на их входы импульсов. Простейшими счетчиками являются триггеры, работающие в счетном режиме, но они могут считать только до 2. Если соединить соответствующим образом несколько триггеров, то можно получить многоразрядные счетчики.
Важнейшей характеристикой счетчика является его коэффициент пересчета, который называют емкостью счетчика. Например, пробег автомобиля определяется счетчиком его спидометра. Емкость счетчика спидометра составляет 100 000. После появления цифры 99 999, следующий пройденный километр пробега переводит счетчик в состояние 00 000. Рассмотренный счетчик является суммирующим (накапливающим). Существуют и вычитающие счетчики, например, при старте ракеты идет отсчет: 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, старт (0). Существуют также счетчики, которые могут считать в двух направлениях. Их называют реверсивными. Подразделяют счетчики на асинхронные и синхронные.
В асинхронных счетчиках входные импульсы подаются только на вход триггера младшего разряда. Управляющим сигналом для следующего триггера служит потенциальный уровень информационного выхода предыдущего триггера. Триггеры асинхронного счетчика переключаются последовательно.
В синхронных счетчиках входные импульсы подаются одновременно на все триггеры счетчика. Каждый триггер имеет цепь для считывания состояния счетчика. При подаче входного сигнала переключаются только те триггеры, которым предшествуют триггеры с состоянием 1 (т. е. триггеры переключаются тогда, когда приходит входной импульс и триггер более младшего разряда находится в состоянии 1). Переключение происходит практически одновременно. В простейшем случае между триггерами счетчика производится последовательный перенос информационного состояния. Для ускорения переноса и установления состояния счетчика вводят дополнительные цепи для последовательного, параллельного и других видов переноса.
На рис. 3.57 представлена схема четырехразрядного суммирующего счетчика, составленного из D-триггеров, и временная диаграмма его работы. Для того чтобы D-триггер работал в счетном режиме, необходимо соединить накоротко его D-вход с Q -выходом. Это двоичный
счетчик с коэффициентом пересчета К = 2 4 = 16.
Содержание счетчика изменяется в зависимости от числа входных импульсов (табл. 3.14).
Рис. 3.57. Четырехразрядный суммирующий двоичный счетчик
Схема вычитающего трехразрядного счетчика на D-триггерах приведена на рис. 3.58.
Рис. 3.58. Трехразрядный вычитающий двоичный счетчик
Таблица работы вычитающего трехразрядного счетчика на D-триг- герах и диаграмма его работы:
На рис. 3.59 представлена схема реверсивного асинхронного счетчика на Ж-триггсрах. Для работы Ж-триггера в счетном режиме необходимо на входы J и К подать 1. В схеме введено дополнительное управление направлением счета. Если сигнал V имеет низкий уровень, то счет производится в прямом направлении. Элементы между выходами одного триггера и входами следующего осуществляют логическую функцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Временная диаграмма работы счетчика приведена на рис. 3.60.
От состояния 000 счетчик начинает счет в прямом направлении и после шестого входного импульса имеет состояние 110. Между шестым и седьмым входными импульсами изменяется состояние управляющего сигнала И, и с этого момента времени разрешается работа нижних (на схеме рис. 3.59) элементов И. Счетчик начинает счет в обратном направлении, и его содержание начинает уменьшаться: 101, 100, 011 ит. д.
Рис. 3.59. Реверсивный асинхронный счетчик
Счетчики могут использоваться в качестве делителей частоты.
Рис. 3.60. Временная диаграмма реверсивного асинхронного счетчика
Если частота следования входных импульсов равна f а коэффициент пересчета (деления) равен А:, то частота выходных импульсов равна//А:.
Ранее рассмотренные двоичные счетчики имеют коэффициент пересчета, равный степени числа 2.
Существует общий подход к построению счетчиков с коэффициентом пересчета 2k +1 (рис. 3.61). Внутренний счетчик, составленный из Ж-триггеров, имеет коэффициент пересчета к. Два крайних УА'-триггера осуществляют управление всем счетчиком таким образом, чтобы общий коэффициент был равен 2к +1. Выходной сигнал получается на 0-выходе последнего триггера внутреннего счетчика. Например, для получения коэффициента деления 2к +1 = 9 необходимо, чтобы к был равен 4, а внутренний делитель должен состоять из триггеров Т1 и Г3 (рис. 3.62). На временной диаграмме работы счетчика видно, что на выходе Q триггера Г3 высокий уровень образуется через каждые девять импульсов (третий, двенадцатый, двадцать первый и т. д.).
Рис. 3.61. Общий подход к построению счетчиков с коэффициентом пересчета 2k+ 1
Рис. 3.62. Схема счетчика с коэффициентом деления 9 и временная диаграмма его работы
Возможно построение на триггерах счетчиков с произвольным коэффициентом деления. В этом случае необходимо определить количество триггеров, из которых будет состоять желаемый счетчик. Во всяком случае, число, на которое нужно делить частоту, должно быть меньше коэффициента деления данного двоичного счетчика. Например, если счетчик должен делить на 10, то для этого необходимы четыре триггера, т. к. 10 4 =16. Шестнадцатеричный счетчик затем можно превратить в десятичный. Для этого необходимо по достижении состояния 10 подать импульс установки нуля, после чего счетчик начнет счет сначала. Десятичное число 10 в двоичной системе выражается как 1010. Это означает, что триггеры счетчика (^-выходы) должны иметь следующие состояния: QTa =1; QT^ =0; QTi =1; QT] =0.
Рис. 3.63. Суммирующий асинхронный десятичный счетчик
На временной диаграмме рис. 3.64 видно, что установка счетчика в нулевое состояние происходит после достижения состояния триггеров 1010.
С приходом очередного счётного импульса Т0 к содержимому счётчика прибавляется единица.
Схема суммирующего счетчика с последовательным переносом на Т-триггерах приведена на рисунке 1.1.а, диаграмма работы суммирующего счетчика – на рисунке 1.1.б.
 |  |
| а) | б) |
| Рис. 1.1 – Суммирующий счетчик с последовательным переносом (а), диаграмма его работы (б) |
Максимальная частота работы такого счетчика определяется максимально допустимой частотой переключения его младшего разряда. Частота следования сигналов счета составляет Fсч ≤ 1/ (tсч + tзд.тр).
Числа, формируемые счетчиком, могут быть выведены из него параллельным кодом (прямым или обратным) посредством одновременного опроса состояний всех разрядов счетчика. Такой опрос может происходить только в паузе между сигналами счета, т.е. после того, как завершится переходной процесс, связанный с переключением триггерной схемы.В этом случае минимальный период следования счетных импульсов должен быть увеличен на время, необходимое для полного переключения всех m разрядов счетчика и опроса его состояния:Тсч ≥ tсч + m*tзд.тр + tопр, где tсч – длительность счетного импульса Т0;
tзд.тр – время переключения триггера;tопр – длительность сигнала опроса.
На рисунке 1.2 представлена функциональная схема (а) и условное обозначение (б) суммирующего двоичного счетчика с последовательным переносом с предварительной установкой в нулевое состояние.
 |
| Рис. 1.2 – Функциональная схема суммирующего двоичного счетчика с последовательным переносом с предварительной установкой в нулевое состояние Построение недвоичных асинхронных счетчиков. |
Если использовать дополнительные (установочные) входы S Т-триггера, то сигнал окончания счета формируется, как логическое произведение счетного импульса и сигналов с единичных выходов тех разрядов счетчика, которые соответствуют единицам в двоичном числе равном К-1, где К – коэффициент пересчета.
На рисунке 1.1 приведена схема счетчика с коэффициентом счета равным 6.
 |
| Рис. 1.1 – Счетчик с коэффициентом счета 6 |
В схеме на рисунке 1.1 управляющим сигналом, передаваемым в другую схему, служит сигнал Ксч = 6 уровня логической 1.
На рисунке 1.2 приведена диаграмма работы данного счетчика.
 |
| Рис. 1.2 – Диаграмма работы счетчика, организованного на триггерах с дополнительными входами S, с коэффициентом счета 6 |
Если триггеры не имеют дополнительных входов для установки в единичное состояние, но имеют выходы для установки в состояние 0, то счетчик с произвольным коэффициентом счета строится следующим образом: сигнал окончания счета представляет собой логическое произведение единичных разрядов счетчика, которые соответствуют единицам в двоичном числе Ксч.
Полученный сигнал может быть использован для установки в 0 всех разрядов счетчика.
На рисунке 1.3 приведена схема счетчика с коэффициентом счета 5.  |
| Рис. 1.3 – Счетчик с коэффициентом счета 5 |
На рисунке 1.4 приведена диаграмма работы данного счетчика.
 |
| Рис. 1.4 – Диаграмма работы счетчика, организованного на триггерах с дополнительными входами R, с коэффициентом счета 5 |
Из диаграммы видно, что длительность сигнала, формируемого для одновременного сброса разрядов счетчика в нулевое состояние, будет определяться временем переключения самого быстродействующего Т-триггера и может оказаться недостаточной для более медленных триггерных схем.
Для обеспечения более надежной работы схемы может быть использован асинхронный RS-триггер, который запоминает сигнал окончания счета до поступления следующего счетного импульса.
Схема такого счетчика приведена на рисунке 1.5.
 |
Рис. 1.5 – Счетчик с коэффициентом счета 5 с асинхронным  -триггером |
Синхронный последовательный счетчик. По способу подачи синхроимпульсов такие счетчики параллельные, т.е. синхроимпульсы поступают на все триггеры счетчика параллельно, а по способу управления (подача управляющих импульсов) – последовательные. Схема синхронного последовательного счетчика, реализованного на JK-триггерах, приведена на рис. 3.35.
Поскольку счетчик имеет одну общую линию синхронизации, то состояние триггеров меняется синхронно, т. е. те триггеры, которые по синхроимпульсу должны изменить свое состояние, делают это одновременно, а это существенно повышает быстродействие синхронных счетчиков.
Читайте также: