39.Счетчики импульсов на основе т-тригеров

Т-триггер Изображение T-триггера на схемах.

T Q(t) Q(t+1)

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Т-триггер по каждому такту изменяет своё логическое состояние на противоположное при единице на входе Т, и не изменяет выходное состояние при нуле на входе T. Т-триггер часто называют счётным триггером. Т-триггер может строиться как на JK, так и на D-триггерах. Как можно видеть в таблице истинности JK-триггера, он переходит в инверсное состояние каждый раз при одновременной подаче на входы J и K логической 1. Это свойство позволяет создать на базе JK-триггера Т-триггер, объединяя входы J и К. Наличие в D-триггере динамического С входа позволяет получить на его основе T-триггер. При этом вход D соединяется с инверсным выходом, а на вход С подаются счётные импульсы. В результате триггер при каждом счётном импульсе запоминает значение , то есть будет переключаться в противоположное состояние.

Т-триггер часто применяют для понижения частоты в 2 раза, при этом на Т вход подают единицу, а на С — сигнал с частотой, которая будет поделена.

Счетчиком импульсов называют устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поступающих на его вход, и хранения результата счета в виде кода. Выходная информация может быть в двоичном или двоично-десятичном коде. Счетчики широко применяются в измерительной технике и устройствах цифровой обработки информации. Практически любую аналоговую величину (перемещение, скорость, длительность процесса и т.д.) можно преобразовать в электрические импульсы, число которых пропорционально значению аналоговой величины, подсчитать эти импульсы с помощью счетчика и выразить числом или кодом. На таком принципе основана и работа АЦП. В ЭВМ счетчики применяют для формирования адресов команд, подсчета количества тактов шины и т.д. Счетчики выполнены на основе триггеров, образующих двоичные разряды. Количество разрядов определяется наибольшим числом, которое должен зафиксировать счетчик. В n-разрядном счетчике имеется один вход для счета импульсов и n-выходов для выдачи кода числа подсчитанных импульсов.

Основные параметры счетчиков:

– информационная емкость или коэффициент пересчета К_сч = 2ⁿ. После поступления на счетчик 2ⁿ импульсов он сбрасывается (обнуляется). Следовательно, максимальное число – 2ⁿ –1;

– быстродействие счетчика, определяемое разрешающей способностью

t_p = 1/f_сч (где f_сч – частота следования считаемых импульсов) и временем установления выходного кода.

По целевому назначению счетчики подразделяются на простые и реверсивные. Простые могут быть суммирующими и вычитающими (импульс +1 или – 1). Реверсивные счетчики могут переключаться из суммирующего в вычитающий и наоборот.

По способу переключения триггеров счётчики подразделяются на асинхронные и синхронные. По способу организации цепей переноса счетчики бывают с последовательным и параллельным переносом.

Рассмотрим схему трехразрядного асинхронного двоичного счетчика (рис. 3.16,а).

В некоторый момент счётчик устанавливается в нулевое состояние с помощью импульса на входе R. После поступления импульса на входе C через некоторое время t_3.1на выходе первого Т-триггера появляется 1. После поступления второго импульса на вход C на выходе первого Т-триггера устанавливается 0, а на выходе второго Т-триггера – 1. После поступления третьего импульса на выходе первого триггера устанавливается 1, на выходе второго триггера –1 и т.д. При этом состояние на выходах триггера Q₀, Q₁, Q₂ в двоичном коде соответствуют номеру поступившего сигнала.

Для увеличения количества разрядов счетчиков применяют их каскадное соединение друг за другом, для чего в схеме счетчика предусматривается специальный выход Р, с которого снимают сигнал переноса на информационный вход следующего счетчика. Для этой цели в схеме счетчика введен дополнительный логический элемент 4И, на входы которого поступают сигналы с входа С и с выходов Q₀, Q₁, Q₂. При появлении восьмого импульса на выходе Р появляется сигнал 1, который используют в качестве сигнала переноса на вход следующего счетчика. Прохождение сигналов сопровождается задержками (t_з.1, t_з.2 и т.д.), и по этой причине при большом числе разрядов счетчика задержка может быть значительной, что и ограничивает его быстродействие.

В настоящее время выпускается обширная номенклатура счетчиков от простейших до многоразрядных двоичных и десятичных. Существуют также микросхемы, объединяющие десятичный счетчик с дешифратором для управления семисегментным цифровым индикатором, например К176ИЕ3 и К176ИЕ4.

Рассмотренный счетчик является суммирующим асинхронным счетчиком с последовательным переносом. Чтобы получить вычитающий счетчик, нужно в предыдущей схеме вход каждого последующего триггера соединить с инвертирующим входом предыдущего. Если на входах каждого разряда включить схему управления, то можно получить реверсивный счетчик.