35. Счетчики импульсов. Классификация, параметры. Суммирующий последовательный счетчик импульсов.

4.1. Общие сведения о счетчиках

Счетчиками называют устройства для подсчета числа поступивших на их вход импульсов (команд), запоминания и хранения результата счета и выдачи этого результата (по команде). Такой режим счетчика называют режимом счета. Счетчик применяется также в режиме деления частоты входных сигналов (импульсов), при котором частота сигналов на выходе счетчика в несколько раз меньше частоты входных сигналов. Следует различать счетчики как узлы цифровых устройств (ЭВМ) и счетчики-микросхемы (см. п. 3.1). Структура счетчика аналогична структуре сдвигового регистра, поэтому все, что было сказано о регистрах-узлах цифровых устройств и регистрах-микросхемах, относится и к счетчикам, кроме названия. В пособии будут рассматриваться только счетчики-микросхемы. Наибольшее распространение получили двоичные счетчики. Счетчик, как и регистр, состоит из разрядов. Основу разряда составляет Т-триггер, выполняющий функцию элемента памяти. Кроме триггера, в схему счетчика может входить схема управления различной сложности, построенная на ЛЭ.

Основным параметром счетчика является модуль счета (емкость) K_сч. Максимальное число импульсов K_сч, которое может быть сосчитано счетчиком, является также коэффициентом деления частоты в режиме деления частоты. Величина K_сч равна числу устойчивых состояний счетчика. После поступления импульсов K_сч счетчик возвращается в исходное состояние. Для двоичных счетчиков K_сч = 2ⁿ, где n – число разрядов счетчика.

Кроме K_сч, важными характеристиками счетчика являются максимальная частота счета f_max и время установления t_уст, которые характеризуют быстродействие счетчика:

t_уст – длительность переходного процесса переключения счетчика в новое состояние: в режиме счета t_{уст max} = nt_тр, в режиме деления t_уст = t_тр (где n – число разрядов счетчика, t_тр – время переключения триггера);

f_max – максимальная частота входных импульсов (сигналов), при которой не происходит потери (пропуска) импульсов,

,

где t_и – длительность входного (счетного) импульса.

В режиме счета новый счетный импульс можно подать на вход счетчика после окончания переходного процесса переключения всех разрядов. Максимальное число переключающихся разрядов при переходе счетчика в новое состояние и при приходе очередного входного импульса равно числу разрядов счетчика n.

По типу функционирования различают суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики. В суммирующем счетчике приход каждого входного импульса увеличивает результат счета на единицу, в вычитающих – уменьшает на единицу. В реверсивных счетчиках производится либо суммирование, либо вычитание.

В разрядах счетчиков могут использоваться D_t-, RS_t-, JK_t-триггеры, тактируемые фронтом в режиме T_t-триггера. Сам T_t-триггер является простейшим одноразрядным счетчиком с K_сч = 2 (и коэффициентом деления частоты, равным 2).

По структурной организации счетчики делятся на последовательные и параллельные (счетчики-узлы ЭВМ могут быть параллельно-последова-тельными), различающиеся способами подачи счетных (входных) импульсов на входы разрядов счетчика. Параллельные счетчики называют также синхронными, а последовательные – асинхронными.