Лічильники з довільним модулем лічби

У розглянутих двійкових лічильників модуль лічби М_л=2^m. Залежно від числа розрядів m такі лічильники здатні підра­ховувати і реєструвати на своєму регістрі лише 2, 4, 8, 16, .... 2^m імпульсів. На практиці дуже часто потрібно мати лічильники з довільним модулем лічби M= М_л¹2^m що має некрaтний цілий степінь 2. Найдо­цільнішим для практики є десятковий лічильник, що має М = 10.

Рис. 4.60 Структура (а) та робота двійково-десяткового лічильника

На рис. 4.17.а зображена функціональна схема асинхронного двійково-десяткового лічильника, що побудований на синхронних RS-тригерах. Таблиця станів тригерів пояснює роботу лічильника при дії послідовності вхідних імпульсів X.

Розрядність лічильника за модулем М визначається з умови 2^m-1 < М < 2^m, причому m визначається мінімальним цілим числом згідно з (4.2). Якщо M=10, для реалізації (десяткового) лічильника потрібно не менше як m=4 тригери, бо 2³<10<2⁴. Отже, лічильник за модулем 10 має бути чотирирозрядним і при появі на йогo регістрі коду 1010₂=10₁₀ повинен скидуватися в нуль. Такий лічильник, очевидно, буде мати невикористані надлишкові стани – їх є N=2⁴-10=6, які необхідно вилучити. Щоб позбутися цих ста­нів, застосовують зворотні зв’язки з виходу лічильника на входи три­герів тих розрядів, які у двійковому поданні числа N мають одиницю. Для десяткового лічильника N=6₁₀= 0110₂ і, отже, сигнал зворотно­го зв'язку слід подавати на відповідні входи тригерів другого i тре­тього розрядів. У синхронних лічильників такий принцип побудови внут­рішніх зв'язкiв називається блокуванням переносу. Аналогічно реалізу­ється побудова віднімальних лічильників.

Таблиця 4.23 Стани двійково-десяткового лічильника

Початковий стан лічильника визначається кодом 0110, від якого по­чинається лічба до коду 1111. Після чергового десяткового iмпульсу на виході Q₃ лічильника виникає імпульс переносу, який по колах зво­ротного зв"язку установлює на розрядах регістра лічильника початковий стан 0110.

Таким чином, за допомогою чотириразрядного двійкового лічильника можна дуже'просто зробити двійково-десятковий лічильник, виконавши відповідну комутацію виводів даної мікросхеми. Для побудови лічильни­ка за модулем 10 доцільно використовувати, наприклад, мікросхеми ТТЛ К555ИЕ2, К1533ИЕ5, К1533ИE6, .вводячи кола зворотних зв"язків а виходів на відповідні їх входи.

До лічильників за модулем M належать також лічильники з перериванням циклу. Принцип побудови схем таких лічильників полягає у тому, що скид у нуль здійснюється після досягнення числа М, яке визнача­ється заданим циклом, тобто при М+1. Лічильник має схему розпізна­вання цього числа, тобто схему збігу, а для скиду в нуль при досягнен­ні М використовується шина скиду R. Лічильники з перериванням циклу можуть бути реалізовані за допомогою довільних вже розглянутих принци­пів побудови.

Підвищений інтерес до лічильників за модулем М пояснюється мож­ливістю застосування їх як подільників частоти із заданим коефіцієн­том ділення. Такі лічильники - подільники частоти складають основу, наприклад, цифрових годинників, основним вузлом яких є подільник час­тоти на 60. Для реалізації цього подільника частоти потрібно послідов­но з’єднати лічильник-подільник на 10, тобто декадний лічильник (на­приклад, КІ533ИЕ1), та лічильник за модулем 6 (лічильник-подільник на 6), наприклад К155ИЕ4. Такі мікросхеми, як КІ76ИЕЗ і КІ76ИЕ4, є лічильниками за модулем 6 і 10 з дешифратором, який придатний для роботи на семисегментний індикатор. Прикладами лічильників-подільників з фіксованим коефіцієнтом ділення частоти кварцових генераторів є п’ятнадцятирозрядний двійковий подільник К176ИЕ5 і розроблені спеціально для цифрових годинників мікросхеми К176ИЕ12, К176ИЕ17 і т.ін.

Спільною властивістю розглянутих лічильників-подільників є фіксо­ваний коефіцієнт ділення. Особливий інтерес для практики у функціо­нальному відношенні викликають програмовані лічильники-по­дільники частоти, модуль лічби яких може змінюватися під дією зовніш­ніх кодових сигналів. До таких подільників частоти належить мікросхе­ма К155ИЕ8, що являє собою шестирозрядний двійковий лічильник з постій­ним або із змінним коефіцієнтом ділення К_д максимальне значення яко­го дорівнює 64. Особливістю функціонування цієї мікросхеми є те, що вона забезпечує будь-який коефіцієнт ділення К_д з одиничним кроком у межах від 64:1 до 64:63. Залежно від кодової комбінації на паралель­ному шестирозрядному вході лічильника ( D_o, D₁, D₂, D₃, D₄, D₅) кількість імпульсів на виході N_вих схеми за один цикл, що містить 2⁶ = 64 вхідних імпульси N_вх на лічильному вході, буде визначатися за формулою

( 4.0 )

Якщо коефіцієнт ділення лічильника-подільника

К_д=N_вх/ N_вих=64/ N_вих, ( 4.0 )

то частота його вихідних імпульсів буде

f_вих=f_вх/K_д=f_вхN_вих/64. ( 4.0 )

У мікросхемі К155ИЕ8 передбачена можливість каскадування аналогічних схем, що дає можливість значно збіль­шити коефіцієнт ділення всього пристрою. Функцію ділення частоти лі­чильника за модулем М успішно використовують також і в інших цифро­вих, зокрема вимірювальних, пристроях: частотомірах, таймерах, генераторах, тощо.