Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Изменение коэффициента пересчета

Счетчики характеризуются числом состояний в течение одного периода (цикла). Для схем на рис. 2.10 и 2.11 цикл содержит N = 2³ = 8 состояний (от 000 до 111). Часто число состояний называют коэффициентом пересчета К_СЧ, который равен отношению числа импульсов N_C на входе к числу импульсов N_Q_ст на выходе старшего разряда за период:

Если на вход счетчика подавать периодическую последовательность импульсов с частотой f_C, то частота f_Q на выходе старшего разряда счетчика будет меньше в К_СЧ раз: . Поэтому счетчики также называют делителями частоты, а величину К_СЧ - коэффициентом деления. Для увеличения величины К_СЧ приходится увеличивать число триггеров в цепочке. Каждый дополнительный триггер удваивает число состояний счетчика и число К_СЧ. Для уменьшения коэффициента К_СЧ можно в качестве выхода счетчика рассматривать выходы триггеров промежуточных каскадов. Например, для счетчика на трех триггерах К_СЧ = 8, если взять выход 2-го триггера, то К_СЧ = 4. При этом К_СЧ является целой степенью числа 2: 2, 4, 8, 16 и т. д.

Рис. 2.11

Можно реализовать счетчик, для которого К_СЧ - любое целое число. Например, для счетчика на трех триггерах можно сделать К_СЧ от 2 до 7, но при этом один или два триггера могут быть лишними. При использовании всех трех триггеров можно получить К_СЧ = 5...7: 2² < К_СЧ < 2³. Счетчик с К_СЧ = 5 должен иметь 5 состояний, которые в простейшем случае образуют последовательность: {0, 1, 2, 3, 4}. Циклическое повторение этой последовательности означает, что коэффициент деления счетчика равен 5.

Для построения суммирующего счетчика с К_СЧ = 5 надо, чтобы после формирования последнего числа из последовательности {0, 1, 2, 3, 4} счетчик переходил не к числу 5, а к числу 0. В двоичном коде это означает, что от числа 100 нужно перейти к числу 000, а не 101. Изменение естественного порядка счета возможно при введении дополнительных связей между триггерами счетчика. Можно воспользоваться следующим способом: как только счетчик попадает в нерабочее состояние (в данном случае 101), этот факт должен быть опознан, и повлечь последующую выработку сигнала, который перевел бы счетчик в состояние 000. Рассмотрим этот способ более детально.

Факт попадания счетчика в нерабочее состояние описывается логическим уравнением:

Состояния 110 и 111 также являются нерабочими и поэтому учтены при составлении уравнения. Если на выходе эквивалентной логической схемы F = 0, значит счетчик находится в одном из рабочих состояний: Как только он попадает в одно из нерабочих состояний , формируется сигнал F = 1. Появление сигнала F = 1 должно переводить счетчик в начальное состояние 000, следовательно, этот сигнал нужно использовать для воздействия на установочные входы триггеров счетчика, которые осуществляли бы сброс счетчика в состояние . При реализации счетчика на триггерах со входами установки логическим нулем для сброса триггеров требуется подать на входы сброса сигнал R=0. Для обнаружения факта попадания в нерабочее состояние используем схему, реализующую функцию F и выполненную на элементах И-НЕ. Для этого преобразуем выражение для функции:

Соответствующая схемная реализация приведена на рис. 2.12.

Рис. 2.12

Счетчик будет работать следующим образом: при счете от 0 до 4 все происходит как в обычном суммирующем счетчике с К_СЧ = 8. Установочные сигналы равны 1 и естественному порядку счета не препятствуют. Счет происходит по положительному фронту импульса на счетном входе С. В тот момент, когда счетчик находится в состоянии 4 (100), следующий тактовый импульс сначала переводит счетчик в состояние 5 (101), что немедленно (задолго до прихода следующего тактового импульса) приводит к формированию сигнала сброса, который поступает на установочные входы сброса триггеров. В результате счетчик сбрасывается в 0 и ждет прихода следующего тактового импульса на счетный вход. Один цикл счета закончился, счетчик готов к началу следующего цикла.

Применяя такие схемы с обратной связью для сброса счетчика, нужно иметь в виду, что операция сброса занимает конечное время, поэтому непосредственно перед сбросом счетчика в 0 на выходе первого триггера появляются кратковременные импульсы, или "иголки". Это не имеет значения при подключении счетчика напрямую к индикатору, но при использовании этого выхода счетчика в качестве источника тактовых импульсов могут возникнуть определенные проблемы. Схема, в которой это явление устранено, приведена на рис. 2.13. Важным отличием является то, что схема обнаруживает не факт попадания в нерабочее состояние 101, а факт попадания в состояние 100 и в следующем такте вырабатывает сигнал сброса.

Рис. 2.13

2.4 Контрольные вопросы:

1. Является ли элементом памяти выключатель настольной лампы?

2. Если продолжить предыдущий вопрос, то как можно охарактеризовать:

а) кнопочный выключатель (один раз нажал - лампа горит; второй раз нажал - лампа погасла);

б) клавишный переключатель-коромысло: нажал на одно плечо - лампа зажглась или продолжает оставаться горящей; нажал на другое плечо - погасла. Аналогия с какими видами триггеров напрашивается?

3. Чем отличается работа RS-триггера с прямыми входами от работы RS-триггера с инверсными входами?

4. Почему комбинация сигналов 11 на входах RS-триггера называется «запрещенной»?

5. В чём отличие таблицы переходов триггера от таблицы функций возбуждения?

6. Как свойство запоминания отражается в характеристических уравнениях триггеров?

7. В чём принципиальное отличие работы синхронных триггеров от асинхронных?

8. Какова приоритетность информационных и установочных входов в синхронных триггерах?

9. Почему JK-триггер при J=K=1 не превращается в автогенератор?

10.Почему Т-триггер получил название счетного? Какое число импульсов он может сосчитать?

11.Как работает D-триггер, если D=Q?

12. Почему при подключении счетных входов триггеров к инверсным выходам предыдущих каскадов счетчик на D-триггерах работает как суммирующий, а при подключении к прямым – как вычитающий?

13. В каком режиме будет работать счетчик на JK-триггерах при подключении счетных входов триггеров к прямым выходам предыдущих каскадов? Как изменится режим работы счетчика при подключении счетных входов триггеров к инверсным выходам?

14. Какими способами можно изменить коэффициент пересчета счетчика?

15. Сколько триггеров должен содержать счетчик с коэффициентом пересчета К_СЧ ⁼ {3, 5, 7, 9, 10, 12, 14, 15, 24, 30}?

16. В двоичном счетчике коэффициент пересчета равен 8, число триггеров - 3. При поступлении тактовых импульсов на счетный вход счетчик изменяет своё состояние в следующей последовательности: 000-001-010-011-100-101-110-111-000. Сколько триггеров в счетчике изменяют свое состояние одновременно на каждом из переходов? Действительно ли триггеры изменяют своё состояние одновременно? Как происходит переход счетчика из состояния 111 в состояние 000? Какой из триггеров первым изменит своё состояние? Что послужит причиной переключения второго триггера? Как развивается процесс изменения состояния триггеров при переходе счетчика из состояния 011 в состояние 100?

17. Цифровые часы в метро реализованы на основе счетчиков. Иногда можно заметить, что четное число секунд на табло часов сохраняется заметно дольше, чем нечетное (возможна и обратная закономерность). Почему это происходит?

18. Какую разрядность должен иметь счетчик, отсчитывающий секунды и десятки секунд при наличии генератора импульсов частотой 10 кГц?

2.5 Порядок проведения экспериментов:

Эксперимент 1. Исследование -триггера.

а).Соберите схему, изображенную на рис. 2.14. Включите схему. Последовательно подайте на схему следующие сигналы: =0, =1; =1, =1; =1, = 0; =1, =1.

Рис. 2.14

Убедитесь в том, что:

• при =1, =0 триггер устанавливается в состояние, при котором выход Q=0;

• при переходе к = =1 триггер сохраняет прежнее значение выхода Q=0;

• при =0, =l, триггер устанавливается в состояние, при котором Q=l;

• при переходе к =1, =l прежнее значение выхода Q=l сохраняется.

По результатам эксперимента заполните таблицу функций возбуждения для схемы рис. 2.14, приведенную в разделе "Результаты экспериментов" (табл. 2.8).

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 Следующая ⇒