Цифровые устройства

Поскольку триггеры имеют  инверсный динамический вход, то каждый последующий триггер будет переключаться  при сбросе в «0» предыдущего  триггера. Важным параметром счетчика является его максимальное время  установления кода, т.е. время, необходимое  для установления кода после подачи счетного импульса. В схемах счетчиков  с последовательным переносом максимальное время установления Туст определяется суммой времени задержки переключения всех триггеров. Время установления Туст определяет быстродействие счетчика. Счетчики с последовательным переносом  обладают сравнительно плохим быстродействием.

2.Суммирующий двоичный  счетчик с последовательным переносом.

Наличие сигнала переноса в старший разряд определяется выражениями:

Время установления кода при  параллельной организации переноса определяется задержкой переключения одного триггера и временем задержки срабатывания схем И и существенно  меньше, чем при последовательном переносе.

Недостатком параллельного  переноса является то, что при большом  числе разрядов требуются схемы И с большим числом входов.

2.Суммирующий счетчик  со сквозным переносом.

При сквозном переносе триггеры счётчика объединяются в группы, внутри каждой группы осуществляется параллельный перенос, а между группами – последовательный. На рис 1.14.15 представлена схема счетчика со сквозным переносом, каждая группа которого содержит по два триггера. При такой организации переноса все схемы умножения должны быть двухвходовыми. Время установления кода в счетчике со сквозным переносом  определяется задержкой переключения триггера, задержка переключения схем И и инвертора в одной группе и количеством групп. Таким образом, быстродействие такого счетчика является промежуточным между быстродействиями счетчиков с последовательным и параллельным переносом. Для построения вычитающего счетчика достаточно подать сигнал переноса на триггер старшего разряда не с прямого выхода предыдущего триггера, а с инверсного. Связи между триггерами реверсивного счётчика соответствуют как суммирующему, так и вычитающему счётчику, но работает только одна из связей, которая определяется командой «Реверс» и подается на элемент И–НЕ, включенные в цепи передачи сигнала переноса. Схема реверсивного счётчика показана на . Пусть требуется синтезировать асинхронный счетчик, работающий в коде 5-2-1-1. В соответствии с заданным кодом заполняем левую часть табл. 1 функционирования счётчика (столбцы Q4, Q3, Q2, Q1, n).

таблице n – номер состояния  счетчика, меняющийся на единицу при  подаче каждого счетного импульса; Q1, Q2, Q3 и Q4 – логические переменные на выходе четырех триггеров, первый триггер с выходом Q1 соответствует  первому младшему разряду; J и K –  значения соответствующих сигналов на соответствующих входах JK – триггеров.

   Каждый из универсальных триггеров может переключаться при подаче на вход С положительного («одиночного») импульса либо при подаче сигнала на вход С с выхода другого триггера. При этом переключение последующего триггера происходит тогда, когда предыдущий переключается из «1» в «0». Учитывая это, находим необходимое место подключения входов С всех четырех триггеров. Первый триггер должен переключаться при подаче первого, пятого и нулевого (десятого) импульса. Ни один из последующих триггеров не может обеспечить всех трех переключений. Поэтому на вход С первого триггер нужно подавать счетные импульсы. Они обеспечивают максимальную частоту переключений, а выборка нужных моментов переключения обеспечивается подачей сигналов на вход J и K . На вход с второго триггера также нужно подать счетные импульсы, так как выходные сигналы ни одного из триггеров не обеспечат его переключения в нужный момент.Вход С третьего триггера нужно соединить с выходом второго, так как его переключение при подаче третьего, пятого, восьмого триггера в эти моменты времени из «1» в «0». По тем же соображениям выход третьего триггера нужно соединить со входом четвертого. Для определения сигналов на входах J и K заполняют правую часть табл. 1, используя таблицу функционирования JK – триггера (табл. 2). Почерк в таблице показывает, что значение сигнала в данном виде не вызывает изменения или сохранения состояния триггера. Например, для переключения первого триггера из «0» в «1» при подаче первого счетного импульса требуется, чтобы J1 = 1 в позиции n = 0,а значения K1 может быть любым, что означает прочерк. Если при очередном такте работы на какой – либо триггер сигнал переноса не подается, т.е. триггер, с которого он может прийти, не сбрасывается в «0», то в соответствующих клетках J и K можно ставить прочерки, так как при любых значениях J и K триггер не переключается. Таким способом заполняется вся таблица. Перенесем теперь данные правой части табл. 1 на диаграммы Вейча. В табл. 3 приведена диаграмма Вейча для четырех логических переменных. Принимаем за логические переменные значения сигналов на выходах триггеров и заполним восемь диаграмм Вейча (табл. 4), по которым определим сигналы на входах J и K четырех триггеров. При заполнении диаграмм единицы, нули или прочерк ставятся в тех клетках, в которых находятся соответствующие комбинации выходных переменных Q.

    В клетках, в которых функция не определена или её значение не играет роли (т.е. ставится прочерк), можно помещать любые значения переменных, чтобы объединить контуром наибольшее количество клеток. Так, в табл. 4 для J1 во всех клетках можно поставить единицы и объединить одним контуром. Это означает, что J1 = 1.из всех других диаграмм следует, что K1 = Q2Q3 , J2 =Q1 , K2 = 1, J3 = 1, K3 =1, J4 =1, K4 = 1. Следовательно, на входы J1, K2, J3, K3, J4, K4 надо подать единицы, на вход K1 – конъюнкцию сигналов с прямых выходов второго и третьего триггеров, а вход J2 соединить с прямым выходом первого триггера. Если какой либо вход не куда не подключен, это эквивалентно подаче на этот вход единицы. Таким образом, счетчик синтезирован.