5.2.4 Универсальный jk-триггер

а) б) в)

Рис. 5.27 JK-триггер: а) – принципиальная схема; б) – условное обозначение.

JK-триггер имеет два управляющих входа J (jump) и K (keep) и функционирует подобно RS-триггеру, но при этом не имеет запрещенных комбинаций управляющих сигналов. J - вход подобен S – входу, а K-вход подобен R-входу. При всех комбинациях сигналов на входе, кроме J=K=1, он действует подобно RS-триггеру. При J=K=1 в каждом такте его состояние меняется на противоположное, то есть он ведет себя как Т-триггер.

Рассмотрим переход JK-триггера в единичное состояние, если исходное состояние нулевое. При J = 1, K = 0, C =1 первый RS-триггер устанавливается в единичное состояние, так как на логический элемент И входа S поданы две единицы J = 1 и . ВторойRS-триггер установится в единичное состояние по заднему фронту сигнала С.

При J = 1 и К =1 схема повторяет схему T-триггера и работает соответственно. Последовательностные схемы удобно описывать таблицей переходов. В таблице переходов указывается предыдущее состояние с индексом n или без индекса и новое состояние, после перехода, с индексом n + 1.

Рис. 5.28 Таблица переходов JK-триггера

На рис. 5.27,в приведен вариант использования

JK-триггера в качестве D-триггера. JK-триггер является универсальным, но из-за большого числа выводов он занимает, в микросхемном исполнении, отдельный корпус. Микросхемный корпус с 14-ми выводами содержит четыре D-триггера.

5.2.5 Счетчики сигналов

Основные понятия и классификация счетчиков.

Счетчиками называют устройства для подсчета числа входных импульсов и фиксации этого числа в каком-либо коде. В процессе работы счетчик последовательно изменяет свое состояние. Количество возможных состояний называется модулем счета К_СЧ или емкостью счетчика (предельное число импульсов, которое может быть подсчитано счетчиком).

Основными элементами счетчика являются триггеры, количество которых определяет число разрядов счетчика n и его модуль счета К_СЧ. Нулевое состояние всех триггеров принимается за нулевое состояние счетчика. При подаче счетных импульсов счетчик последовательно изменяет свое состояние от нулевого до максимального, равного К_СЧ. Для двоичного счетчика Например, приn=3. Kсч=8, т.е. счетчик имеет 8 устойчивых состояний и каждый восьмой импульс, поступающий на его вход, будет возвращать счетчик в исходное состояние (обнуление счетчика). Это

свойство позволяет использовать счетчики для деления частоты. Если входные импульсы следуют с частотой fвх то частота выходных импульсов

f_ВЫХ=f_ВХ /K_СЧ. (5.13)

Быстродействие счетчика характеризуется максимально допустимой частотой поступления счетных импульсов fсч и временем установления счетчика tуст - интервалом времени между моментом окончания счетного импульса и моментом установления кода.

В зависимости от способа кодирования внутренних состояний различают:

- двоичные счетчики;

- двоично-десятичные (декадные) счетчики;

- кольцевые счетчики – состояние счетчика определяется местоположением одной единственной 1 или 0;

- счетчики Джонсона – состояние счетчика определяется количеством 1 или 0.

В зависимости от способа подсчета различают следующие виды счетчиков:

- вычитающие;

- реверсивные;

- кольцевые.

По способу тактирования работы различают:

- синхронные счетчики, для работы которых требуется синхросигнал;

- асинхронные счетчики, работающие без синхросигналов.

Асинхронный суммирующий счетчик

Рис. 5. 29 Асинхронный суммирующий счетчик: а) – принципиальная схема; б) – условное обозначение; в) – временная диаграмма работы.

Состояние счетчика оценивается двоичным числом, которое формируется из состояния выходов триггеров . Кроме счетного входаС обычно есть вход установки счетчика в нулевое положение R.

Асинхронный вычитающий счетчик

Вычитающий счетчик отличается способом связи между триггерами, соответственно, изменяется направление счета.

Рис. 5. 30 Асинхронный вычитающий счетчик: а) – принципиальная схема; б) – условное обозначение; в) – временная диаграмма работы.

Асинхронный реверсивный счетчик

а) б)

Рис. 5.30 Асинхронный реверсивный счетчик: а) – принципиальная схема; б) – условное обозначение.

Для реализации реверсивного счетчика достаточно обеспечить изменение связей между триггерами при изменении направления счета. При единичном уровне сигнала на входе верхние элементы И открыты для прохождения сигнала и схема аналогична схеме суммирующего счетчика. При нулевом уровне сигнала на входенижние элементы И открыты для прохождения сигнала и схема аналогична схеме вычитающего счетчика.

Можно реализовать реверсивный счетчик с двумя счетными входами, один на увеличение состояния счетчика , второй на уменьшения состояния счетчика. Схема формирования сигналов С иприведена на рис. 5.31,а, временные диаграммы на рис. 5.31,б.

Рис. 5.31 Схема преобразования входов реверсивного счетчика

Счетчик с произвольным коэффициентом пересчета

Построить счетчик с произвольным, не кратным 2ⁿ, коэффициентом пересчета можно, сбрасывая счетчик в нулевое состояние при достижении некоторого, не максимального, состояния. Выделить промежуточное состояние позволяет дешифратор, однако сигнал сброса должен быть достаточным для надежного сброса всех триггеров, а состояние счетчика изменяется уже при сбросе одного, самого быстрого триггера.

На рис. 5.32 приведена схема с коэффициентом пересчета пять. Трехразрядный счетчик выполнен на триггерах Т0, Т1, Т2. Дешифратор реализован на элементе И-НЕ, он формирует сигнал К, который устанавливает в единичное состояние триггер сброса Т3. Триггер сброса Т3 возвращается в исходное (нулевое) состояние сигналом.

а)

б)

Рис. 5.32 Счетчик с коэффициентом пересчета пять: а) – принципиальная схема;

б) - временная диаграмма.