Простейшие схемы счётчиков.

Счётчик (СТ) - автомат последовательностного типа, предназначенный для счёта поступающих на его входы импульсов и фиксирующий это число в каком либо коде.

Назначение счётчиков.

Счётчики предназначены для:

* подсчёта числа некоторых событий или временных интервалов;

* упорядочения событий в хронологической последовательности;

* адресации;

* делении частоты;

* запоминании;

* для построения устройств синхронизации, осреднения, накопления и т.д

Классификация счётчиков.

Счётчики классифицируются по следующим основным признакам:

1. По принципу действия (по направлению счёта):

· суммирующие (зарегистрированное в счётчике число увеличивается);

· вычитающие (зарегистрированное в счётчике число уменьшается);

· реверсивные (работают как на сложение, так и на вычитание).

2. По логике (последовательности работы):

· асинхронные (переключение элементов счётчика происходит последовательно);

· синхронные (переключение элементов счётчика происходит одновременно).

3. По модулю счёта:

· двоичные, двоично-десятичные;

· десятичные;

· с постоянным модулем счёта;

· с переменным модулем счёта.

4. По назначению:

· цифровые счётчики (счётчики);

· счётчики-делители (делители).

5. По способу реализации внутренних связей:

· с последовательным переносом;

· с параллельным переносом;

· с комбинированным переносом;

· кольцевые.

Условное обозначение счётчиков.

Как правило, счётчики исполняются в микроминиатюрном исполнении и обозначаются следующим образом:

К-155ИЕ1,

где:

Е - счётчики,

И - элементы арифметических и дискретных устройств.

На схемах счётчики имеют следующее обозначение:

Рис. 1

Устройство счётчиков.

Счётчик состоит из последовательно соединённых ячеек - триггеров, работающих в счётном режиме. Каждая ячейка называется разрядом. Простейшей ячейкой является JK-триггер , Т-триггер с прямым или инверсным входом управления или D- триггер. Наиболее удобен JK - триггер, т.к. одним из его главных достоинств является отсутствие запроса состояния.

Рассмотрим для примера простейший счётчик на Т-триггерах.

Рис. 2

Такой счётчик переключается перепадом от 1 к 0, и обозначается: 1\0. Если переключение происходит перепадом от 0 к 1 (обозначается 0/1, то входы триггеров соединяются с инверсным выходом.

Принцип действия счётчиков.

Каждому числу импульсов на входе соответствует совокупность единиц и нулей на выходах ячеек. Полученное n-разрядное двоичное число однозначно определяет количество прошедших на входе импульсов.

Каждый разряд может находиться в 2-х состояниях: 1 и 0.

Основные характеристики.

Одним из основных параметров счетчика является модуль счета К_сч. Модуль счета (коэффициентом счёта, или коэффициентом пересчёта) К_сч – это число, характеризующее количество различных состоянии счетчика и определяет его ёмкость. Ёмкость – это число импульсов, доступных счёту за один цикл.

После поступления счетных сигналов счетчик возвращается в исходное состояние.

К_сч= М=2ⁿ, где n-числа разрядов.

Если число импульсов больше ёмкости (М) счётчика, то импульс под номером N=M переключит счётчик в нулевое состояние и счёт начнётся с начала.

Так например, 3-х разрядный счётчик может сосчитать 8 импульсов (от 0 до 2^n-1=7). При каждом 8 импульсе все триггеры переключатся в нулевое состояние и начинается новый цикл счёта.

Быстродействие счетчиков характеризуется двумя параметрами: Т_сч –разрешающее время счетчика и Т_уст – время установления кода счетчика. Разрешающее время счетчика Т_сч – минимальный период поступления счетных сигналов при котором не происходит ошибок в счете. Разрешающее время определяет максимальную рабочую частоту счетчика

F_сч = 1/Т_сч

Время установления кода счетчика Т_уст- это интервал времени между поступлением счетного сигнала на вход счетчика и установлением соответствующей кодовой комбинации на выходах счетчика. Поскольку при работе счетчика этот интервал зависит от конкретной кодовой комбинации (от того какие триггеры переключаются), за Т_уст принимается максимальный интервал времени, который имеет место при работе счетчика на всех возможных кодовых комбинациях.

Рассмотрим суммирующий и вычитающий асинхронный счётчик и суммирующий синхронный счётчик.