Функциональные узлы (1067217), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

.

Обычно время перехода значительно меньше

поэтому .

Время задержки распространения сигнала в счетчиках, пост­роенных на двухступенчатых триггера, отсчитывается о момента окончания входного сигнала. В глуше применения триггеров с динамическим управлением время задержки отсчитывается от того фронта входного сигнала, который вызывает переключение триггеров.

Рассмотрим построение счетчиков разных типов.

Асинхронные двоичные счетчики с последовательным переносом. При построении асинхронных двоичных счетчиков используются счет­ные триггер соединенные между собой цепями переносов. В каждом разряде счетчика, представленного на рис. 19а, в качестве Т-триггера использован D-триггер с прямым динамическим синхронизирующим входом, обеспечивающий сложение двоичных сигналов по модулю 2 благодаря обратной связи с инверсного выхода на вход D. При переходе триггера из единичного состояния в нулевое на инверсном выходе формируется сигнал переноса P,поступающий по линии связи в следующий старший разряд» Сигнал переноса переключает триггер этого разряда в противоположное состояние. Следует отме­ть, что перенос в этой схеме обусловлен положительным перепадом сигнала на инверсном выходе триггера, при отрицательном пе­репаде в случае перехода триггера в единичное состояние перенос в следующий разряд отсутствуем (рис. 19б). Начальная установка нулевого состояния проводится сигналом “Уст. “0”, длительность

которого должна быть больше, чем время распространения сигнала переноса. При этом исключается влияние ложных переносов, возникающих при установке нулевого кода. Под действием входных сигналов счетчик последовательно переходит из одного состояния в дру­гое в соответствии с табл. 4. Переход в новое состояние происхо­дят с задержкой, обуслов­ленной задержкой переключения триггеров. В счетчике с последовательным распространением пе­реноса время задержки распространения сигнала определяется соотношением,

где N-число разрядов

счетчика; .

В счетчике (рис. 20а), построенном на двухступенчатых Т-триггерах, сигнал переноса в следующий разряд; снимается с прямого входа триггера. Это связано с тем, что переключение второй ступени двухступенчатого триггера происходит в тот момент, ког­да на входе его появляется отрицательный перепад. Тогда, если триггер предыдущего разряда счетчика переключается в нулевое состояние. на прямом входе формируется отрицательный перепад который обеспечивает перенос в следующий разряд счетчика (рис. 20б). Максимальная частота работы счётчика определяется максимально допустимой частотой переключения триггера старшего разряда,

следовательно, ,где минимальная длительность входного импульса, равная времени переключения первой ступени триггера; время задержки распространения сигнала в триггере (в его второй ступени.

Этим параметром характеризуется быстродействие счетчика, исполь­зуемого в качестве делителя частоты. Если в процессе счета тре­буется выдача двоичных кодов в другие узлы ЦВМ, к выходам всех разрядов подключаются схемы опроса, управляемые сигналом выдачи кода (НК). Считывание кода со счетчика проводится после завершения переходных процессов, связанных с переключением триггеров. В этом случае период работы счетчика определяется соотношением где длительностъ сигнала считывания. , ,

Частота входных сигналов счетчика равна .

Синхронные счетчики с ускоренным переносом

Для повышения быстродействия счетчика необходимо ввести в схему цепи, ускоряющие распространение переноса, В синхронном счетчике оо сквозным переносом (рис. 21) счетный сигнал поступа­ет одновременно на синхровходы всех триггеров. Переносы из раз­ряда в разряд осуществляются по цепи сквозного переноса, состав­ленной из элементов И. Перенос из i-го разряда вырабатывается с помощью элемента И в соответствии с выражением . При этом принимается равным единице. Переход счетчика из од­ной состояния в другое протекает следующим образом. Во время паузы между входными сигналами в цепи переносов формируются сиг­налы P, поступающие на управляющие Т-входы триггеров:

После окончания переходных процессов в цепи переносов на синхро-

входы триггеров подается счетный сигнал. Если триггер переключается в противоположное состояние, а если , то триггер сохраняет свое прежнее состояние. Таким образом, переключение разрядов счетчика происходит одновременно в зависи­мости от сигналов на управляющих входах. После перехода счетчика в новое состояние в цепи переносов вырабатываются новые управляю­щие сигналы. Так как этот процесс обеспечивает передачу перено­сов между разрядами, то задержка распространения переносов отсчитывается с момента переключения счетчика и равна. суммарной задержке переключения, элементов И. Время установки хода в счет­чике, измеряемое с момента окончания счетного импульса, равно времени переключения второй ступени триггеров: . Период работы счетчика со сквозным переносом определяется соотношением , где - время задержки распространения сигнала логичес­кого элемента в цепи сквозного переноса.

В счётчиках о параллельным переносом управляющие сигналы формируются независимо друг от друга. Перовое из i-го разря­да определяется логическим произведением

Период работы синхронного счетчика с параллельным переносом (рис.22) определяется соотнесением

В параллельном счетчике с возрастанием номера разряда увели­чивается число входов элементов И. Так как реальные элементы имеют конечное число входов и ограниченную нагрузочную способ­ность, разрядность счетчиков с параллельным переносом обычно не­велика. В тех случаях, когда допустимое число входов элементов И меньше числа разрядов счетчика, последний разбивается на груп­пы. Внутри каждой группы перенос осуществляется параллельным • способом» перенос между группами реализуется последовательно или по способу сквозного переноса.

При построении даровых устройств часто требуются счетчики по модулю (недвоичнне счетчики). Среди них широкое применение находят двоично-десятичные счетчики с модулем счета M=10. Принципы построения синхронных счетчиков с произвольным коэффициентом счета рассмотрим на примере синтеза десятичного счетчика на JK-триггерах работающего в коде 8-4-2-1. Функционирование счетчика описывает таблица состояний (табл. 5), Преоб­разуем таблицу состояний счетчика к виду, удобному для определе­ния функций возбуждения каждого триггера. Для этого вместо сос­тояний триггеров укажем в таблице типы переходов каждого триггеpa при последовательной смене состояний счетчика. Так как триг­гер может иметь два устойчивых состояния (0 и 1) то возможны четыре типа переходов из текущего состояния в последующее состояние . Сравнивая по табл. 5 сос­тояния триггеров до и после перехода счет­чика в новое состояние, определяем типы переходов каждого триг­гера и заносим их в табл. 6. Далее для определения сигналов на входах триггеров воспользуемся мат­рицей переходов JK-триггерп(табл.7). В каждой строке этой матрицы указаны значения сигналов на входах J и K обеспечи­вающие тот или иной переход триггера. При этом буквой обоз­начен сигнал, который может иметь произвольное значение(0 или 1). В каждой строке табл. 6 отмечаются значения сигналов на вхо­дах триггеров, при которых обеспечивается требуемое переключение счетчика. Табл. 6 позволяет определить функции возбуждения управ­ляющих входов J и K всех триггеров:

целью упрощения функций заполним карты Вейча (рис, 23), отме­тив на них запрещенные состояния счетчика крестиком.

Минимизация функций возбуждения сводится к минимизации не­полностью определенных логических функций, так как функции воз­буждения для запрещенных состояний счетчика не определены. Дооп­ределяя функции, южно упростить искомые выражения. После упрощений , , , функции возбуждения имеют вид

Схема двоичнодесятичного счетчика, работающего в коде 8-4-2-1, приведена на рис. 24.

Задание и порядок проведения работы

1. Собрать четырехразрядный суммирующий счетчик с последова­тельным переносом, используя для этого D-триггеры с прямым динамическим синхронизирующим входом. Проверить работу счетчика от с. точных импульсов, подключив к прямому выходу каждого раз­ряда световые индикаторы. Подать на вход счетчика импульсы с вы­хода генератора. Просмотреть на экране осциллографа диаграммы сиг­налов на входе и выходах счетчика, зарисовать их и измерить их параметры. Измерить максимальное время установления счетчика.

Примечание. Чтобы измерить длительность переходного процес­са, притекающего в определенном рабочем такте, необходимо осуще­ствить запуск развертки осциллографа сигналом, который вырабаты­вается непосредственно перед началом исследуемого процесса. Тре­буемый сигнал можно выделить из последовательности входных .сигна­лов, используя для этого элемент И, возбужденный от сигналами предшествующего состояния счетчика.

2. Собрать счетчик с последовательным переносом на JK-триг­герах. Проверить его работу и построить временные диаграммы. Из­мерить максимальное время установления счетчика.

3. Синтезировать двоично-десятичный счетчик с заданной пос­ледовательностью состояний. Последовательность состояний счетчи­ка для каждого варианта работы приведена в табл. 2; десятичными номерами обозначены двоичные наборы, характеризующие состояние счетчика. Начертить схему счетчика на элементах интегрального ба­зиса (И-НЕ, И-ИЛИ-НЕ), синхронных JK-триггерах, у которых действующие значения сигналов J и K определяются логическими произведениями и .

Характеристики

Список файлов лабораторной работы