Счетчики

Счетчиком называется устройство, подсчитывающее число входных импульсов. Число, представляемое состоянием его выходов по фронту каждого входного импульса, изменяется на единицу. Счетчик состоит из n последовательно соединенных счетных триггеров, причем выход одного счетного триггера соединен с тактовым входом следующего триггера. Счетчики бывают суммирующими (прямой счет) и вычитающими (обратный счет). В суммирующих счетчиках каждый входной импульс увеличивает число на его выходах на единицу, в вычитающих счетчиках уменьшает это число на единицу. Для того чтобы построить суммирующий счетчик, необходимо счетный вход очередного триггера подключить к инверсному выходу предыдущего (рис. 34).

Рис. 34. Суммирующий счетчик и диаграмма его работы

Для того чтобы изменить направление счета (реализовать вычитающий счетчик), необходимо счетный вход очередного триггера подключить к прямому выходу предыдущего, при
этом изменяется последовательность переключения триггеров (рис. 35).

Рис. 35. Вычитающий счетчик и диаграмма его работы

Счетчик характеризуется числом состояний в течение одного периода (цикла). Для двоичных счетчиков полный цикл счета N=2ⁿ от состояния 0..000 до состояния 1…11. Число состояний называется коэффициентом пересчета K_сч, равным отношению числа импульсов N_с на входе к числу импульсов N_Qст на выходе старшего разряда за период:

.

Если на вход счетчика подавать периодическую последовательность импульсов с частотой f_с, то частота f_Q на выходе старшего разряда счетчика будет меньше в K_сч раз: K_сч= f_с/f_Q. Поэтому счетчики также называют делителями частоты, а K_сч – коэффициентом деления. Для увеличения величины K_сч нужно увеличить число триггеров в цепочке. Каждый дополнительный триггер удваивает число состояний счетчика и число K_сч.

4. Дешифраторы

Комбинационной называется логическая схема, реализующая однозначное соответствие между значениями входных и выходных сигналов. Дешифратор – логическая комбинационная схема, имеющая n информационных входов и 2ⁿ выходов. Каждой комбинации логических уровней на входах будет соответствовать активный уровень на одном из 2ⁿ выходов. Как любая логическая схема, дешифратор может быть задан таблицей истинности. Таблица истинности дешифратора 3х8 (табл. 9) состоит из трех столбцов, соответствующих входным сигналам Х₀, Х₁, Х₂, и восьми столбцов, соответствующих выходным сигналам Y₀, Y₁, Y₂, Y₃, Y₄, Y₅, Y₆, Y₇. В первых слева трех столбцах расположены возможные комбинации входных сигналов, а в последних восьми – соответствующие им комбинации выходных сигналов.

Т а б л и ц а 9

Схема имеет восемь выходов, на одном из которых потенциал высокий, на остальных низкий. Номер единственного выхода, имеющего высокий потенциал, соответствует двоичному числу, формируемому состояниями входных сигналов. Этот принцип формирования выходного сигнала можно описать следующим образом: Y_i = 0, если i = k; Y_i = 1, если i ≠ k, здесь i – номер разряда; k = 2² X₂ + 2¹ X₁ + 2⁰X₀.

Выражения для каждого выхода дешифратора:

где «¯» – инвертирование.

Таким образом, схема дешифратора должна содержать три схемы «НЕ» и восемь схем «3И» (рис. 36).

Рис. 36. Схема дешифратора 3х8