Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Практически эта возможность интересна тем, что позволяет осуществлять сброс, когда счетчик достиг определенного числа. Допустим,что нам нужно, чтобы счетчик считал от 0 до 9. Тогда следует позаботиться о том, чтобы сброс произошел после 1О переходов (при результате счета 10). Для этого достаточно лишь со- Глава 4 единить выходы ЯЗ и Я7 с входами 52 и 54. При достижении числа 10 выходы ЯЗ и Я7 получают сигнал высокого уровня, что приводит к сбросу. При значениях 2, 3, 6, 7, 8 и 9 сброс не произойдет потому, что только один из входов элемента И-НЕ получает сигнал высокого уровня, в то время как на втором входе уровень сигнала остается низким. 4.16.
Десятичный счетчик с индикатором На рис. 4.38,а показан счетчик по модулю 10, управляемый тактовыми импульсами коммутатора 5. К выходам ЗК- триггеров подключены индикаторы, позволяющие наблюдать за процессом счета. С входами сброса соединены выходы В и Р. Это значит, что по достижении числа 10 происходит сброс в положение О. Если замкнуть и разомкнуть выключатель в блоке 5, то увидим, что число на индикаторах меняется в тот момент, когда тактовый импульс исчезает, т. е. когда выключатель возвращается в положение О. Если 10 раз замкнуть и разомкнуть выключатель 5, то счетчик достигнет числа 10 и сразу сбросится на О.
Обнаружить, что счетчик достиг значения 10, невозможно. Таблица кодирования чисел приведена на рис. 4.38, б. Значения счетчика меняются на каждом спадающем фронте тактовых импульсов в заданной последовательности. При достижении разрядом числа 10 уровень сигнала на выходах В и Р становится высоким, и в тот же миг происходит сброс.
4.17. Делитель на 16 с индикатором На рис. 4.39 показан двоичный счетчик с декодером, пре. образующим двоично-десятичный код в семисегментный для подачи сигналов на светодиоды цифрового дисплея. В цифровом дисплее используются светодиоды типа Т!ЬЗОЗ фирмы Техаз 1пз1гшпепй Счетчик работает так же, как показанный на рис. 4.38. И здесь во избежание сбоев, которые могут быть вызваны дребезгом контактов, использован не простой тумблер, а электронный коммутатор. Если замыкать и размыкать коммутатор 5, то на счетчике одна за другой пробегут двоичные комбинации, соответствующие числам от 0 до !5.
В положениях от 0 до 9 на индикаторе, естественно, будут появляться однозначные числа 1, 2, 3 и т. д. Если на мгновение замкнуть реле сброса (в нижней части схемы), то произойдет очистка счетчика, т. е. на индикаторе появятся одни нули. Очистка связана с тем, что на оба входа сброса поступает сигнал высокого уровня.
Ф о й( Ф О а~ Ю И." ащ о „ 6 3 щ ~ а ~ о „~ а Ы ~ о О М М ы а и' Ф 6 Ю р' \Э Ф Ц'\ 2 .. Ф Й Ф' Я с,О СО 1' О м а С~, о $ Э М п п х й СМ о ~Ъ. .Я Счетчики и делители частоты 4 18. Генератор тактовых сигналов с делителем на 16 и дешифратором Чтобы организовать во времени свою деятельность, человек пользуется часами. Ими пользуется и ЭВМ. Однако часы в ЭВМ или другой логической системе идут во много раз быстрее, поэтому может создаться впечатление, будто все процессы в них совершаются одновременно.
На рис. 4.40, а приведена схема тактового генератора с делителем на 16 и декодером. На рис. 4.40,6 показаны часы с циферблатом, разделенным на 8 сегментов, обозначенных цифрами от 0 до 7. Если стрелку часов заставить равномерно вращаться слева направо, то она последовательно обойдет цифры от 1 до 7 и опять укажет на О. Если изобразить поведение часового механизма на временнбй диаграмме, то получим равномерную последовательность импульсов, показанную на рис. 4.40, б. Такую последовательность можно получить и с помощью генератора тактовых сигналов, тюказанного на рис.
4.40,а. Схема на рнс. 4.40,а содержит делитель на 16, декодер и другие устройства, например триггер, который позволяет ограничить работу схемы одним-единственным циклом. Когда тактовый триггер находится в состоянии О, уровень сигнала на выходе Яхс высокий. Выход Яхт соединен с входом сброса делителя на 16. Это значит, что счетчик находится в положении сброса и подсчет тактовых импульсов невозможен. Допустим, что, когда генератор вырабатывает тактовые импульсы, мы на мгновение замкнули контакты пускового выключателя БТ. Тогда сработает коммутатор Я, т.
е. выдаст импульс пуска, под действием которого триггер перейдет в положение 1. Это произойдет на нарастающем фронте тактового импульса, т. е. в момент переключения коммутатора 5 в положение 1. Когда триггер перешел в положение 1, входы сброса получают сигнал высокого уровня и счетчик может начинать счет. Если замкнуть контакты 5, счетчик перейдет в положение 1; затем при подаче второго тактового импульса процесс повторится, и так будет продолжаться до тех пор, пока счетчик не достигнет числа 8. Одновременно декодер будет вырабатывать последовательность импульсов от нулевого до седьмого, что видно на индикаторе, состоящем из восьми светодиодов.
Импульсы декодера являются Е-активными. Когда счетчик достигает числа 8, уровень сигнала на выходе О становится высоким, вследствие чего уровень сигнала на входе сброса тактового триггера становится низким. Триггер опять переходит в положение О, и, следовательно, на счетчике произойдет сброс в положение О. На этом цикл счета заканчивается.
Следующий Глава 4 цикл может начаться лишь после того, как опять будет замкнут коммутатор $Т, т. е. будет послан сигнал пуска. Все сигналы, вырабатываемые схемой, в том числе и сигналы на выходах четырех Ж-триггеров в счетчике, показаны нв временнбй диаграмме. 279 Счетчики и делители частоты ( — 77ус» Сгооо — ) гаесгсеаге асгСУЮСЫ ес О 7 0 11 О 17 О 7 О 10 0 1 7 ~О 10 1 1 О ~ 1 1 О 17 1 1111 о,о, о11о 1 7117 1 о 71~ 1111111~ 1 ~ 1,' 701 101 101 101 101 10~ 101 10 7 1 71 1 71711 11111 11 ~ 1111111, 1 — 1 7-4 7 — 7 ,47елсглтеле е 70ЕЛ7071аге аггоулесе 7 Рис.
4.40. Генератор тактовых импульсов и задающий каскад. а — схема; б — временная хнагамма. 4.19. Делитель на 16 — генератор одиночных импульсов Для получения одиночных импульсных сигналов часто используют моностабильные мультивибраторы. Одиночные импульсы можно получать также с помощью цифрового устройства, состоящего из двоичного счетчика и некоторых дополнительных элементов, в том числе триггеров.
Такое устройство можно применять и для генерирования импульсов с изменяемой длительностью. Для этого оно должно содержать канальный селектор. Схема такого устройства показана на рис. 4.41. В схему входит и делитель на 16 (в правой части схемы), который, как будет показано ниже, может считать до 8. К счетчику от канального селектора подводятся последовательности прямоугольных импульсов, показанные слева вверху. На входы канального селектора подаются 2 последовательности импульсов с частотой следования соответственно г'1 и г2.
Триггеры М1 и М2 находятся в положении О. Уровень сигнала на обоих входах сброса счетчика (52 и 54) высокий, т. е. счетчик находится в состоянии сброса и счет производиться не может. К тому же уровень сигнала на обоих входах селектора КК, которые соединены с выходами ЯМ1(Н) и ЯМ2(Н), низкий. Это Глава 4 Рис. 4.41. Генератор импульсов переменной длительности. сделано для того, чтобы по цепи не прошел ни один импульс. Если включить пусковой сигнал «Старт М1», то нарастающий фронт тактового импульса введет импульс в триггер М1.
Счетчик получит разрешение, и канальный селектор пропустит тактовый сигнал г'! на вход счетчика. Счетчик начнет считать тактовые импульсы г1, и, как только он дойдет до 8, произойдет сброс триггера М1. Таким образом, сигнал на выходе М! будет иметь длительность, равную 8 периодам импульса г'1. Если включить сигнал «Старт М2», то аналогичным образом на выходе появится сигнал М2, длительность которого будет в 8 раз больше периода г2. Длительность получаемых импульсов будет строго определенной в зависимости от стабильности частоты генератора тактовых импульсов. Само собой разумеется, получить одновременно два таких сигнала невозможно; в этом состоит недостаток описанной схемы.
Вообще говоря, ограничение возможностей схемы не яв. Счетчики и делители частоты 281 ляется большой проблемой, поскольку одиночные калиброваняые временные сигналы, как правило, используются неодновременно с другими сигналами. Кроме того, следует иметь в виду, что схема начнет считать не сразу, так как сигналы пуска не сияхронизуются тактовыми сигналами.
Установка триггера должна происходить на нарастающем фронте тактовых импульсов. Поэтому на входах установки триггеров использованы дифференцирующие резистивно-емкостные цепочки. Сопротивление резисторов Р должно быть не более 270 Ом. Это связано с помехозащищенностью схемы при низком уровне сигнала, который понижается, когда между входом и шиной заземления ИС включается шунтирующий резистор. 4.20. Генератор фиксированных частот Для градуировки коротковолновых приемопередатчиков нужны генераторы фиксированных частот. Такой генератор легко можно построить, используя в задающем каскаде механический вибратор. К выходу задающего каскада подключается делитель, который позволяет получать сигналы фиксированных частот 500, 100 и 1О кГц.
Сигналы генератора имеют форму импульсов, спектр которых содержит множество гармонических составляющих. Они принимаются коротковолновыми приемниками как слабые несущие кратных частот и при детектировании обычно ощушаются на слух как помехи. Если частота основного сигнала 500 кГц, то гармоники будут соответственно иметь частоту 1; 1,5; 2; 2,5 мГц н т. д. до 100 МГц.
Используя эти частоты, можно калибровать частотную шкалу коротковолнового радиоприемника. Градуировочные сигналы становятся тем слабее, чем выше их частота. Поэтому в диапазоне УКВ и СВЧ принимать гармоники несущей практически невозможно, для этого потребовались бы специальные меры. Можно, например, выделить какую-нибудь гармонику с помощью резонансного контура и затем использовать ее как фиксированную частоту для калибровки. На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
