М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 71
Текст из файла (страница 71)
13 28. 4-разрллный лвончный счетчик, образованный последовательно включенными ХК-трнстерлмн. ИС 74(593 (аналог 555ИЕ5 — Прим. перев.) является 4-разрядным двоичным счетчиком; на рис. 13.30 показаны цоколевка этой ИС и ее внутреннее устройство. Отметим, что триггер А не соединен с тремя другими для того, чтобы иметь возможность независимого счета до 2 и до 8. Триггер А считает импульсы, поступающие на его вход по модулю 2, тогда как на выходах триггеров В, С и Р присутствует результат счета импульсов, поступающих на Двоичный счет 395 Рис.
13.29. Значения сигналов на выходах 4-разрядного двоичного счетчика. в, л Выкол Выкал Выкол Выкал НС 4 О СМО В Г в.л ллл еыа нс г,т нс нс в Рис. 13.30 4-разрядный двоичный ТТЛ-счетчик 741593: ноколевка и внутрен- нее устройство. ХС означает не используемые выводы. Скй Гу — вывол заземле- ния. вход триггера В, по модулю 8. Все триггеры имеют общую шину сброса. Для создания обычного 4-разрядного счетчика выход триггера А соединяется с входом триггера В. 396 Цифровые логические схемы На рис.
13.31 показаны сигналы на входе и выходах 4-разрядного двоичного счетчика, где видно, что все выходные сигналы имеют коэффициент заполнения равный единице, а частота их следования понижается каждым триггером вдвое. Стоит заметить, между прочим, что если для различных целей при проведении экспериментов требуется прямоугольный сигнал с коэффициентом загюлнения равным единице, то простейший путь достичь полной симметрии состоит в следующем: генерируются периодические импульсы с удвоенной частотой, а затем применяется триггер для деления на два, гарантирующий точное равенство единице коэффициента заполнения.
Вход Выход ! В»ход В Видо« Г' В»ход О Рис. 13.31. Сигналы на входе и выходах 4-разрядного двоичного счетчика. 13.122 Входы сброса и модуль счета Все четыре триггера в ИС 741.393 можно перевести в нулевое состояние с помощью входов сброса Я (1) и Ро12). Чтобы сбросить триггеры в нулевое состояние, на оба входа сброса необходимо подать логическую 1 одновременно. Чтобы разрешить счет, следует хотя бы один вход сброса заземлить 1установить уровень логического О). Наличие двух входов сброса делает ИС 741.$93 очень гибким устройством. Подавая на входы сброса различные комбинации выходных сигналов, можно получить множество различных последовательностей состояний счетчика. Обращаясь к таблице истинности на рис. 13.29, нетрудно убедиться, что счетчик может автоматически сбрасываться при достижении определенного числа Например, если соединить входРВ11) с выходом .Р, а входЯ 12) с выходом В, то счетчик нормально работает до того момента, пока на выходах не появится комбинация 1010, когда он сбрасывается в ноль.
На рис. ! 3.32 представлена таблица подключения входов сброса для получения различных модулей счета. Применяя такие схемы с «обратной связью для сброса», разработчик должен иметь в виду„что процедура сброса занимает конечное время 1приблизительно 40 нс), так что непосредственно перед установкой в ноль на выходах будут появляться кратковременные «выбросы» или «глюки». Это не имеет значения в таких случаях, как подключение счетчика к индикатору напрямую, но могут возникнуть некоторые проблемы, если какой-либо из выходов используется другой схемой в качестве источника тактовых импульсов.
Такие выбросы являются причиной непредсказуемой или неустойчивой работы цифровых устройств; часто они возникают из-за различного време- Двоичный счет 397 — 2 а — а а»«тупа» аа»аз»ь Рис. 13.32. Счет с помощью 4-разрллного двоичного счетчика 741.593 по различному модулю. ни срабатывания, что приводит к временным «гонкам» импульсов по различным участкам схемы. Поэтому разные экземпляры серийных образцов могут приводить к совершенно непохожим результатам в зависимости от того, какой импульс «выиграет гонку». 13.123 Двоично-десятичный счетчик Во многих приложениях с использованием счетчиков, в конце концов, требуется, чтобы результат был представлен в десятичном виде и был понятен человеку-оператору. Поэтому часто удобно разделить триггеры счетчика на группы по четыре, а в каждой группе установить модуль счета равным 10, Таким образом, отдельные десятичные цифры становятся легко доступными, а каждая из них в свою очередь будет выражаться в двоичном виде.
Такое представление чисел называют двоично-десятичным кодом. Например, десятичное число 2901 можно представить в двоично-десятичном коде как 0010 1001 0000 0001. В клавиатуре, используемой для ввода данных в компьютер, обычно также используется двоично-десятичный код: например, числа или буквы, набираемые на клавиатуре посылаются символ за символом в распространенном «АЗСП» коде. Каждая буква имеет свой определенный двоичный код.
Обсуждение этого вопроса будет прдолжено позже в связи со знакообразуюшими индикаторами (см. рис, ! 3.43). Мы уже видели, как можно включить счетчик на ИС 741.593, способный считать до 1б, таким образом, чтобы происходил сброс после того, как результат счета становится равным 9. Это один из способов сделать двоичнодесятичный счетчик, но дополнительно к проблеме «выброса перед обнулением» применение этого варианта означает, что для других целей входами сброса нельзя воспользоваться без дополнительных схем ИЛИ. Удобнее применять специальный счетчик, такой как 74Ы90 (аналог 1533ИЕ2 — Прим. перев.).
Поколевка его выводов показана на рис. 13.33. 398 Цифровые логические схемы вх вых. вых. ыхх вых. л нс л донов с * я„на„х, нс е - я о я, ео Ряс. 13 33. Цокод евка декадного ТТЛ-счетчика 748890. Кроме двух входов установки нуля, особенностью ИС 74ЬБ90 является пара входов установки числа девять обозначенных Вч (!) и Вч (2) . Эта возможность, используемая при вычитании в двоично-десятичной системе по принципу так называемого дополнения до десяти. Обычно, когда входы Я !!) и Яч(2) не используются, они заземлены, но заслуживает внимания тот факт, что ими можно воспользоваться для счета по модулю 7, чего иначе сделать невозможно.
Для реализации этой возможности выходы В и С соединяются с входами Я,, в результате счетчик устанавливается в состояние 9, как только результат счета достигает значения 6 (0110). Эта схема дает такую последовательность состояний счетчика: О, 1, 2, 3, 4, 5, 9; хотя этой последовательностью нельзя воспользоваться для непосредственного десятичного счета, схему все же можно применить для деления частоты входного сигнала на 7, если выходной сигнал брать с вывода Ю. Так же, как и в ИС 74Е893, триггер А в ИС 74Е890 не соединен с тремя другими, поэтому имеется возможность независимого счета по модулю 2 и 5.
Для обычного счета до 1О (режим двоично-десятичного счета) выход А соединяется с входом Вхгх. Отдельным счетчиком до 2 можно воспользоваться для преодоления недостатка двоично-десятичного счетчика„когда он применяется просто как делитель частоты на 10, Хотя частота сигнала на выходе 1) в десять раз ниже частоты сигнала на входе, его форма асимметрична: коэффициент заполнения равен 1: 4 (напряжение на выходе )9 имеет низкий уровень при числах О!234567, а высокий уровень — только при 8 и 9). Если требуется поделить частоту на десять с коэффициентом заполнения выходного сигнала равным единице, то делитель на 5 должен предшествовать делителю на 2.
Другими словами, выход 2) следует соединить с входом А, а входные импульсы подавать на вход ВЮ. Тогда на выходе А получаются прямоугольные колебания с частотой следования в 10 раз ниже частоты входного сигнала. Здесь следует отметить, что вход И7 представляет собой нагрузку, эквивалентную четырем логическим входам, и следует позаботиться о том, чтобы не превысить нагрузочную способность какой-нибудь логической схемы, если к ней подключены несколько таких входов. ,Двоичный счет 399 13.12 4 Последовательное соединение двоична-десятичных счетчиков Для подсчета единиц, десятков, сотен и так далее, применяется цепочка из двоична-десятичных счетчиков, изображенная на рис. 13.34.
Сигнал с выхода Р первого счетчика подается на вход А второго счетчика и так далее. Когда счетчик единиц достигает состояния 9 и затем возвращается в состояние О, напряжение на выходе 23 изменяется с высокого уровня на низкий, а счетчик десятков, реагирующий на отрицательный фронт, каждый раз регистрирует при этом очередной перенос. а с в л а сел всвл Вкалныс нмлулым К слслумшсму каскалу Рис. 13.34.
Последовательное соединение двоична-десятичных счетчиков. Соединяя последовательно два счетчика и включая обратную связь на входы сброса, можно получить различные коэффициенты деления больше 10. Примером такого рода является схема, приведенная на рис. 13.35; при коэффициенте деления равном 24, она годится в качестве счетчика часов в цифровых часах. Сброс осуществляется, когда комбинация значений на выходах триггеров становится равной 0010 0100. а, с, в, л, О2 Су Ду Л2 лныс уласы Рис. ! 3 35. Использовлние входов сброса двух дектлнЫх счЕтчИкОВ для счЕта по модулю 24 (счетчик часов).
400 Цифровые логические схемы 13. 12 5 Синхронные счетчики Все счетчики, рассмотренные до сих пор, состояли из последовательно переключаемых триггеров, где в каждом разряде на вход СР поступает сигнал с выхода предыдущего разряда. Такая простая конструкция с последовательным переносом удовлетворяет всем основным требованиям, предъявляемым к процедуре счета, но в ней проявляется несогласованность во времени, обусловленная конечным временем переходного процесса в логических схемах, которое зависит от числа последовательно происходящих переходов; триггеры не переключаются вместе. Поэтому такие счетчики называются асинхронными; тактовый сигнал не может переключать все триггеры одновременно.
Типичное время распространения через четыре каскада составляет около 70 нс, и это может привести к ложным выбросам, если дешифрованные сигналы с выходов счетчика используются в качестве тактовых импульсов для других схем. В синхронных счетчиких указанная проблема решается путем применения простых промежуточных логических схем для одновременного переключения триггеров, как это показано на рис. 13.36. У первого триггера (младший значащий разряд А) Г = К =1, так что он изменяет свое состояние с каждым тактовым импульсом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
