10.2.6 Реверсивные счетчики

Они могут работать как в режиме суммирования, так и вычитания Переключение режимов осуществляется коммутацией счетных входов всех триггеров (кроме триггера младшего разряда) инверсным или прямым выходам предыдущих триггеров (рис. 3). Переключение режима выполняет сигнал разрешения Е'. При Е'=1 прямой вход i-го триггера коммутируется к прямому выходу (i – l)-го триггера, что соответствует режиму вычитания. При E’=0 вход подключается к инверсному выходу, и триггер становится суммирующим.

Рис. 3

Универсальность реверсивного счетчика достигается ценой введения дополнительно n-1 логических элементов и ухудшения быстродействия:

где t_ЗД.СР – среднее время задержки переключения ЛЭ И-ИЛИ.

Заметим, что правило соединения информационных входов триггеров для получения суммирующих и вычитающих счетчиков распространяется и на счетчики с ускоренным переносом. Поэтому с целью сокращения материала ниже рассматриваются счетчики только суммирующего типа.

10.2.8 Счётчики с параллельным переносом

Счетчики с параллельным переносом состоят из синхронных триггеров. Счетные импульсы подаются одновременно на все тактовые входы, а каждый из триггеров цепочки служит по отношению к последующим только источником информационных сигналов. Срабатывание триггеров параллельного счетчика происходит синхронно, и задержка переключения всего счетчика равна задержке переключения для одного триггера. Счетчики с параллельным переносом широко применяются в быстродействующих устройствах.

Эти счётчики имеют существенно более высокое быстродействие, т.к. входной сигнал подаётся одновременно на входы синхронизации всех триггеров счётчика. Структура проста для двоичных счетчиков.

Анализируя таблицу состояний двоичного счетчика можно отметить два алгоритма переключения триггера n-го разряда.

1. Переключение триггера осуществляется при переходе триггера предыдущего разряда в “0” (1 – в случае вычитающего счетчика).

2. При единичном состоянии всех предыдущих разрядов.

Отсюда и вытекают два способа организации переноса.

1-ый – последовательный перенос (рассмотрен ранее).

2-ой – параллельный.

Рассмотрим структуру двоичного счетчика с параллельным переносом.

Обычно параллельный перенос реализуется при числе разрядов не более четырёх. Обычно для повышения быстродействия используют комбинированный перенос. Внутри группы – параллельный, а между – последовательный ( или наоборот ). Если группа – один триггер, то перенос вырождается в сквозной.

, p - количество групп;

– задержка триггера; - min длительн. состояния.

Помимо рассмотренных структур находят применение кольцевые счётчики, представляющие собой кольцевой сдвиговый регистр в который записывается код, содержащий одну единицу или один нуль, либо для обнаружения сбоев более сложные коды. Временные диаграммы рассмотрены в лабораторном цикле.

Более сложен случай произвольного модуля счета. Синтез счётчика осуществляется по таблице переходов. Таблица проста в случае естественной последовательности счёта (когда осуществима декомпозиция по разрядам).

Мы рассмотрим более сложный случай - т.н. генератор чисел.

№ п/п	А10	Предыдущее состояние				Последующее состояние					Функции перехода
		Q3n	Q2n	Q1n	Q0n	Q3n+1	Q2n+1	Q1n+1	Q0n+1	F3		F2	F1	F0
1	3	0	0	1	1	0	1	0	0	0				
2	4	0	1	0	0	0	1	0	1	0		1	0	
3	5	0	1	0	1	0	1	1	1	0		1		1
4	7	1	1	1	1	1	0	0	1					1
5	9	1	1	0	1	1	0	1	1	1		0		1
6	11	1	0	1	1	1	1	0	1	1				1
7	13	1	1	0	1	1	1	1	0	1		1		
8	14	1	1	1	0	1	1	1	1	1		1	1	
9	15	1	1	1	1	0	0	1	1				1	1

Схема синтезированного счетчика представлена ниже.

Счетчики с последовательным переносом.

Счетчики с последовательным переносом – цепочка триггеров, в которой импульсы, подлежащие счету, поступают на вход 1 триггера, а сигнал переноса передается последовательно от одного разряда к другому. В этих счетчиках используются асинхронные Т-триггеры с прямым либо с инверсным управлением, а также JK- и D-триггеры в счетном режиме. Главное достоинство счетчиков с последовательным переносом – простота схемы. Увеличение разрядности (наращивание) осуществляется подключением нужного числа триггеров к выходу последнего триггера. Поскольку входные сигналы поступают на вход только первого триггера, такой счетчик мало нагружает предшествующий каскад.

Основной недостаток счетчиков с последовательным переносом – сравнительно низкое быстродействие, поскольку триггеры здесь срабатывают последовательно, один за другим. Другой недостаток, обусловленный этой же причиной, состоит в том, что из-за накопления временных сдвигов в разрядах на выходах дешифраторов таких счетчиков могут появляться кратковременные ложные импульсы, особенно заметные на высоких частотах.