ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.06.2025
Просмотров: 4511
Скачиваний: 2
10.2. Синхронные счетчики 251
Асинхронные счетчики выполнены относительно просто. Но изза их проблематичности при высоких частотах это преимущество отступает на второй план. Представленные ниже синхронные счет чики позволяют избежать этих проблем с помощью одного такта сдвига процесса переключения в последних ступенях.
^1 4
Qo
ч
000 ' 001 |
010 011 ^^QI 101 |
110 111 ^ |
Рис . 10.7. Временная диаграмма показанного на рис. 10.1 двоичного счет чика по модулю 8, имеющего конечное время задержки.
10.2. Синхронные счетчики
логическая схема
D,=Qr' |
U е." |
ро^д,"" |
So" |
ID |
ID |
М |
|
Н>С1 |
t>ci |
CLK
Рис. 10.8. Принцип построения синхронного счетчика
Синхронный счетчик является синхронным драйвером, в котором вы полняются сформулированные в главе 8 временные условия. Рис. 10.8 иллюстрирует принцип построения синхронного счетчика с D-триг- герами. Могут также быть использованы RSили JK-триггеры. В синхронных счетчиках каждый регистр переключается почти од-
Глава 10. Цифровые |
счетчики |
повременно. В каждый тактовый период запомненные в регистрах состояния воспроизводятся из старых состояний в логической схеме.
Конструирование синхронного счетчика может быть произведе но описанными в главе 8 методами. В дальнейшем будут предста влены два примера.
10.2.1. 4-битовый двоичный счетчик
Постановка задачи.
Должен быть сконструирован 4-битовый двоичный счетчик, со держащий четыре JK-триггера. Он должен выдавать сигнал перено са С^ при переключении из положения 1111 в положение 0000. Снача ла сформируем таблицу последовательности состояний (табл. 10.1).
Таблица 10.1. Таблица последовательностей состояний 4-битового двоич ного счетчика.
\/^т |
глт глт |
глт |
Q-+1 Q^+1 |
дГ"^' Qo^'. |
L^m глт |
глт |
/^т дж+1 gm+ 1 |
QT'^' Qo^^' |
|||||||||
V3 |
42 |
41 |
40 |
\Ч!з |
42 |
41 |
40 |
||||||||||
! 0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
||
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
||
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
||
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
||
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
||
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
||
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
Затем на основе таблицы последовательности состояний должны быть разработаны уравнения запуска для четырех JK-триггеров. Для этого вновь используем табл. 8.4, в которой зафиксированы урав нения запуска для обеспечения перехода от одного состояния к сле дующему состоянию. Получим четыре KB-диаграммы (рис. 10.9), в которые внесем пары значений функций JiKi.
Можно сформулировать следующие уравнения запуска JK-триг геров:
(10.2) |
|
Ji — Ki — Q^ |
(10.3) |
(10.4) |
|
Jz = K^ = Qlo^QTQT |
(10.5) |
10.2. Синхронные счетчики 253
Уз^з |
е." |
J2K2 |
|||||||
Qi" |
|||||||||
fod' |
Od |
dO |
dO |
rbd • |
dO |
do |
Od |
||
Od |
Od |
dO |
dO |
Od |
dO |
dO |
Od |
||
Od |
Id |
dl |
dO |
\Qo' |
Id |
dl |
dl |
Id |
[Qo" |
ег Od Od dO dO
Qr I Od dO dO Od
Qi" |
02" |
JiKi |
JQ^O |
Qi" |
or
rod |
Od |
Od |
Od |
rTd~ |
Id |
Id |
Id |
|||
Id |
Id |
Id |
Id |
dl |
dl |
dl |
Id j |
|||
Qr \ |
dl |
dl |
dl |
dl |
Qr I |
dl |
dl |
dl |
Id 1 \QO^ |
|
do |
dO |
dO |
do |
Id |
Id |
Id |
Id |
|||
62" |
Qi" |
|||||||||
Р и с . 10.9. KB-диаграмма для функций запуска JK-триггеров |
||||||||||
Для того, чтобы выявить систематику, уравнения были выведе ны с помощью KB-диаграммы. Но эти уравнения можно также запи сать напрямую, если выявить из таблицы истинности, что триггер изменяет состояние, когда на выходах всех предшествующих триг геров находится 1.
В таблице перенос С4 не приведен. Он рассчитывается аналогич но на основе указанного выше рассуждения по формуле:
С4 = QfQ^QTQ'i |
(10.6) |
Структурная схема полного счетчика представлена на рис. 10.10
Глава 10. Цифровые счетчики
Qi |
Q^ |
&l
ни |
u |
& |
и |
& |
HlJ |
|
•<j>Cl |
<i>ci |
-<|>C1 |
||||
JlK |
P- |
IK |
IK |
JlK |
||
|R |
|R |
-JR |
RST^
CLK^
Рис. 10.10. Структурная схема синхронного 4-битового двоичного счетчика
10.2.2.Счетчик по модулю 6 с использованием кода Грея
Вкачестве примера рассмотрим конструирование счетчика по мо дулю 6 с использованием кода Грея. Необходимо сосчитать 6 чисел, передаваемых с помощью кода Грея, и при самом высоком результа те счета произвести перенос. Используем в счетчике три D-тригге- ра. Начнем с формирования таблицы последовательности состояний (табл. 10.2). Для этого сформируем циклический код Грея с 6 состо яниями. При самом высоком результате счета, равном 100, сигнал переноса СЦ будет равен 1.
На основе таблицы последовательности состояний можно соста вить KB-диаграммы для трех D-триггеров:
Таблица 10.2. Таблица последовательности состояний счетчика по модулю 6 с использованием кода Грея.
QT |
QT |
Q^ |
Q-+1 |
Qr+' |
Q^S"^' |
Сц |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
d |
d |
d |
0 |
1 |
1 |
1 |
d |
d |
d |
0 |
256 Глава 10. Цифровые счетчики
Рис. 10.13. Диаграмма состояний счет чика по модулю 6, использу ющего код Грея
10.2.3.Синхронный 4-битовый реверсивный двоичный счетчик 74191
74191
CTRDIV16
G1 |
|||||
D/^U |
M2[Down] 2(CT=0)Z6 |
MAX/MIN |
|||
M3[UP] |
3(CT=15)Z6 tr |
||||
CLK |
1,2-/1,3+ |
||||
^LOAD . |
C5 |
^'^'^ |
nRCO |
||
xo |
5D |
[1] |
Qo |
||
^1 |
[2] |
I |
Qi |
||
X2 |
[3] |
||||
^3 |
[4] |
I |
23 |
||
Рис. 10.14. Логический символ 4-битового реверсивного двоичного счет чика 74191
В ЭТОМ параграфе представлен 4-битовый реверсивный двоичный счетчик (forward-backword counter). Данная схема типична для это го типа счетчиков. Логический символ показан на рис. 10.14.
Обозначение CTRDIV16 (counter dividing by 16) показывает, что счетчик считает до 16. С помощью сигнала -^CTEN (counter enable) счетчик активируется. С помощью D/^И направление счета может быть переключено с прямого на обратное.