Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Заметим,. что рассматриваемые здесь счетчики — это асинхронные десятичные счетчики. Наглядное представление о процессах счета с переносом дает временная диаграмма на рис. 4.!6. При значениях 8 и 9 уровень сигнала на выходе Яи высокий. При переходе от значения 9 к 0 сигнал инвертируется (уровень сигнала становится низким).
Во время этого переноса триггер А следующего разряда совершает переход от 0 к 1 и сохраняет это состояние до очередного перехода триггера предыдущего разряда от 9 к О. Следовательно, чтобы число в данном разряде увеличилось на одну единицу, триггер предшествующего разряда должен совершить 10 переходов. Соединяя между собой разряды двоичныя или десятичных счетчиков показанным способом, можно расширять до желаемых значений числовые пределы счета. В синхронных счетчиках процесс переноса проходит по-иному.
Как показано выше, при последовательном и при параллельном режимах переноса сигналов между триггерами число кодировалось перед каждым переносом, а сам перенос совершался на спадающем фронте тактовых импульсов Те. При переносе между двумя десятичными или шестнадцатеричными делителями число кодируется перед переносом.
Для десятичных счетчиков это число 9, а для счетчиков-делителей 242 Глава 4 на 16 это число 15. Импульс переноса формируется внутри ИС н поступает на выход. Импульсы опережающего переноса дают разрешение следующему разряду, а тактовые сигналы, как это обычно делается в синхронных счетчиках, подаются на вход С следующего разряда. Все это видно на временнбй диаграмме на рис.
4.17. В некоторых счетчиках импульсы переноса объединяются с тактовыми и разрешающими импульсами внутри ИС. ага ла Десяягичябге числа на счвгячиве 'Ркс. 4дб. Каскадирование асинхронных десктнчнык счетчиков. а — схема; б — временная анаграмма. Получаемые на выходе такие импульсы называют тактируемыми импульсами переноса.
Они подаются на тактовые входы следующих счетчиков-делителей на 10 или 16. При этом, естественно, речь идет не о синхронном делителе, так как тактовые сигналы в данном кристалле получаются из сигналов предшествующего кристалла, а это связано с временнбй задержкой.
Счетчики с тактируемым импульсом переноса обычно имеют на выходе и просто импульс переноса, что позволяет путем каскадирования получать синхронные счетчики-делители на большее число разрядов. 4.9. Счетчик Джонсона Отличительная черта счетчика Джонсона — наличие у него обратной связи, которая позволяет соединять инвертируемый выход последнего разряда с входом У первого и подавать инвертированный сигнал с того же выхода на вход К первого.
Из аятиразрядных счетчиков Джонсона часто получают десятич- 243 Счетчики и делители чистотвг ный счетчик, у которого значительно проще, чем у пятиразрядного, реализуется кодирование и который может работать с относительно простым двоичным или двоично-десятичным кодом. Кроме того, десятичные счетчики-делители легче перепрограммируются на п-модульные при использовании их в синтезаторах частот. Схема пятиразрядного счетчика Джонсона, его времен- ич иге гь длогр птпдьгт пульсе л гьгт 01к перенес И-ралреигепие о г г з 4 х д 7 г э го гг гг тд Деснятинные числа на стетнане Рис.
4Л7. Каскадирование синхронных десятичных счетчиков. а — свеча; б — врамеввав диаграмма. ная диаграмма и таблицы состояний приведены на рис.4.18. При рассмотрении принципа работы счетчика будем полагать, что. он находится в состоянии логического О. При появлении первого тактового импульса разряд А примет посылку с разряда Е (г1е=1), При появлении следующего тактового импульса зта единица передастся в разряд В и т. д. до тех пор, пока не достигнет разряда Е. Потом посылка разряда Е получает значение О, и счетчик, как это видно из таблицы состояний, полностью загружается нулями. В отличие от двоично-десятичного счетчика счетчик Джонсона имеет дополнительный триггер н не имеет кодирующих цепочек. Иногда такой счетчик позволяет получить определенные преимушества.
Столбцы числового. .Вход гггстлтггооагх ,илвоссооооВ т Дооягаиеггего ем' гт ~ О4еО)Вм ,ту у оо~ ~~~ о оо ооооо 'оис. 4.18. Пятирвзрядиый счетчик Джонсона (счетчик по модулю 1О). а — схема; б — времеввйа аваграмма; е — табавцы састаааай, га йа; Ь ов ыс о ) Е а г, г г е в в, г в в о т г агаг'ога~огагог'ого~агатовое В+гРб=О ,'—,УбтаУВ=т — .
246 Счетчики и делители частоты кода для него значений разряда не получают, поэтому код относят к классу безразрядных. Пятиразрядный счетчик Джонсона, работающий по описанному принципу, реализуется обычно на элементах КМОП-логики. Такие счетчики содержатся, например, в микросхемах серий 4017 В и 4018 В. Чтобы исключить возможность сбоев кода при пуске или при самом процессе счета, которые могут быть вызваны внешними причинами, между разрядами В и С устанавливается кодер, который переводит третий триггер в состояние 1 только в случае, когда А или С и В получают сигнал высокого уровня ((А+С)а(4В=11.
На вре- с~а ! Зто лтсс лчтио .ПЛ.П Рнс. 4.!9. Фрагмент пятнраарядного счетчика Джонсона с шифратором, менной диаграмме счетчика Джонсона видно, что входтриггера в разряде С может получить значение 1 только в ситуации, которая показана на схеме. Это условие удовлетворяется призначениях разрядов от 2 до 7. Во всех других случаях вход У получает сигнал низкого уровня, а вход К вЂ” высокого. Как это реализуется логически, показано на рис.
4.19, где приведена часть пятиразрядного счетчика Джонсона, обеспечивающая согласование разрядов В и С. Видно, что логика между разрядамн В и С действительно обеспечивает требуемое условие: вход только тогда получает сигнал высокого уровня, когда А или С одновременно с В получают сигнал высокого уровня. Элемент И, обозначенный на схеме 01, реализует здесь функцию ИЛИ в отношении активных сигналов низкого уровня А(В) или С(В), а элемент 1ч'! реализует функцию И в отношении сигналов высокого уровня. В приведенных выше условиях (А+С) В=1 на выходе элемента )ч'! будет сигнал низкого уровня, поэтому для подачи на вход 3-триггера сигнал должен быть инвертирован.
Выход элемента йг! можно соединить с К-входом триггера непосредственно. Счетчик Джонсона легко перестраивается на меньшие коэффициенты деления. Для этого вход Ул соединяется не с Яе, Глава 4 а с другим неактивным выходом. Так, если вход Ул соединить с выходом Я~, то получим коэффициент деления 2; при соединении этого входа с выходом Яа получим коэффициент деления 4, при соединении его же с выходом Яс получим коэффициент деления 6 и, наконец, при соединении с выходом !',!э получим коэффициент деления 8. Для реализации коэффициентов деления 3, 5, 7 н 9 необходимы дополнительные коднрующие ИС.
Для получения коэффициента деления 3 вход Ул должен управляться при А В(Е)= =0(7.); условием получения коэффициента деления 5 будет В С(ь) =О, условием получения коэффициента деления 7 будет С 0(~) =О, и, наконец, условием получения коэффициента йбудет Р.Е(7 ) =О. Этн условия легко выводятся из временной диаграммы и таблицы состояний. Если для примера взять коэффициент деления 2, то видно, что триггер А после перехода в состояние ! при появлении очередного тактового импульса должев перейти обратно в состояние О. При делении на 3 триггер А возвращается в состояние 0 после того, как триггеры А и В имели сигнал высокого уровня.
При делении на 9 возврат триггера А в состояние 0 под действием тактового импульса произойдет при условии, что триггеры '0 и Е до его появления имели сигнал высокого уровня. Условия трех последних ситуаций представлены в таблице состояний. 4.!О. Счетчик по коду Грея на 8)хТ-триггерах Код Грея — код одношаговый. Как показано на рис. 4.26,. это означает, что при увеличении или уменьшении разряда в кодовой комбинации изменяется один бит. Такое обстоятельстве дает счетчикам по коду Грея определенные преимушества перед двоичными или двоично-десятичными счетчиками в областяхсо сложными переходами.
Прн таком сопоставлении, вообще говоря, безразлично, являются ли счетчики двоичными или двоичнодесятичными. Это преимущество счетчиков по коду Грея обеспечивается благодаря управляющим цепям, задача которых состоит в том, чтобы обеспечить своевременность различных операций и организовать их в требуемой последовательности. Такие цепи широко используются в ЭВМ; они управляют частными операциями, которые должны совершаться в строго определенной последовательности по командам. Указанные управляющие цепи используются не только в ЭВМ. Ранее мы уже встречали подобную цепь в стиральном автомате.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
