Интегральные счетчики

Электронной промышленностью выпускаются интегральные микросхемы, в которых счетчики представлены в одном корпусе. К ним относятся интегральные схемы типа ИЕ1 – ИЕ21. В условных графических обозначениях микросхем ставятся буквы СТ (см.рис. 11), а в маркировке интегральных счетчиков присутствуют буквы ИЕ. Например, К555ИЕ2, К1533ИЕ5.

Широкое распространение при построении цифровых узлов получили микросхемы асинхронных счетчиков ИЕ2 и ИЕ5 условные графические обозначения которых показаны на рис. 12.

Микросхемы имеют похожее внутреннее устройство и принцип функционирования. Обе они построены на четырех триггерах, один из которых обособлен и является счетчиком с Ксч = 2. У микросхем есть вход С1 и выход Q1 этого счетчика. На остальных трех триггерах выполнены счетчик с Ксч = 5 (555ИЕ2) или счетчик с Ксч = 8 (555ИЕ5). У этих счетчиков в корпусе есть свой тактовый вход С2 и выходы Q2, Q3, Q4. Микросхема 555ИЕ2 имеет два установочных входа R0,которыми все четыре триггера устанавливаются в нулевое состояние и два входа R9 для установки «девятки» (1001). Микросхема 555ИЕ5 имеет только два установочных входа R0.

а	б
Рис. 12. Организация счетчиков на базе микросхем 555ИЕ2 и 555ИЕ5: а – счетчикс Ксч = 10; б – счетчик с Ксч = 16

Если соединить выход первого счетчика Q1 c тактовым входом второго, то можно получить десятичный четырехразрядный асинхронный счетчик с Ксч = 10 (555ИЕ2) или двоичный четырехразрядный асинхронный счетчик с Ксч = 16 (555ИЕ5). Установочные входы при этом следует соединить с «землей» (рис. 36, а и б).

Недостатком всех микросхем асинхронных счетчиков является их невысокое быстродействие. Это связано с задержкой в установлении соответствующего кода после прихода счетного импульса, поскольку новое состояние счетчика может быть зафиксировано только после того, как сигнал переноса распространится через все триггеры.

Более быстродействующими являются синхронные счетчики, или счетчики с параллельным переносом, в которых переключение триггеров происходит одновременно. Это достигается существенным усложнением внутренней структуры микросхемы, но в результате полная задержка переключения синхронного счетчика примерно равна задержке одного триггера.

Промежуточное положение по быстродействию между асинхронными счетчиками и полностью синхронными занимают синхронные счетчики с асинхронным переносом. Примерами таких счетчиков могут служить двоично-десятичный счетчик 555ИЕ6 и двоичный счетчик 555ИЕ7. Они полностью идентичны по своим возможностям и назначениям входов и выходов, но только счетчик ИЕ6 считает от 0 до 9, а счетчик ИЕ7 от 0 до 15. Условные графические обозначения этих микросхем приведены на рис. 13.

Рис. 13. Интегральные синхронные счетчики с асинхронным переносом

Оба счетчика реверсивные, обеспечивают как прямой счет (по переднему фронту на входе «+1»), так и обратный счет (по переднему фронту на входе «–1»). Особенностью данных счетчиков является наличие дополнительных выходов переноса. По окончании прямого счета на выходе >15 (счетчик ИЕ7) или >9 (счетчик ИЕ6) вырабатывается отрицательный сигнал переноса. При обратном (инверсном) счете отрицательный сигнал переноса вырабатывается на выходе <0 после достижения выходным кодом значения 0000. Эти сигналы переноса используются в качестве тактовых импульсов в счетчиках с более высокой разрядностью, составленных из нескольких интегральных микросхем.

У счетчиков имеется возможность сброса в нулевое состояние положительным сигналом на входе R, а также возможность параллельной записи в счетчик кода со входов D1, D2, D4, D8 по отрицательному сигналу на входе . При параллельной записи информации счетчики ведут себя как регистры-защелки, то есть выходной код счетчика повторяет входной код, пока на входе присутствует сигнал нулевого уровня.