Як реалізовано синхронне та асинхронне керування у динамічних тригерах?

8.4.3 Що таке динамічний RS-тригер (його УГП, побудова, таблиця станів)?

8.4.4 Що таке лічильні тригери (їх УГП, побудова, таблиця станів)?

8.4.5 Що таке JK-лічильні тригери (УГП, побудова, таблиця станів)?

9 Лічильники і подільники частоти

Лабораторна робота №10

Мета роботи: вивчити принцип роботи лічильників і подільників частоти.

Короткі теоретичні відомості

Лічильники – це автомати, що реєструють кількість періодів вхідного сигналу. Елементна база для побудови лічильників: JK, Е – лічильні та динамічні D – тригери. Побудова лічильників на базі статичних тригерів неможлива.

Схема, УГП і часові діаграми роботи найпростішого лічильника показано на Рис. 34. Такий лічильник являє собою поєднання двох (декількох) лічильних тригерів, сполучених послідовно.

Рисунок 34 – Найпростіший асинхронний лічильник

9.1.3 З іншого боку, з часових діаграм на Рис. 34 видно, що частота меандру на виході у два, а на в чотири рази менше, ніж на вході С. Таким чином, такий лічильник може виконувати функції подільника частоти на два або на чотири. У цьому випадку в основному полі УГП потрібно вказати позначення подільника частоти ("div"), а для виводів указати відповідні коефіцієнти поділу. Ще однією корисною властивістю лічильників, є здатність формування напруги вигляду меандр зі сигналу зі скважністю , що змінюється (див. Рис. 34).

9.1.4 Однак, вказаний вище лічильник, буде асинхронним, оскільки через затримки поширення сигналу, властиві реальним логічним елементам, перший і другий лічильники будуть перемикатися не одночасно, а один за одним. Істотним недоліком асинхронних лічильників є помилкові стани на виході, які виникають через затримки поширення сигналів, що нагромаджуються. Так, з часових діаграм на Рис. 34 видно, що, наприклад, після стану на виходах "1" короткочасно виникає стан "0", і тільки після цього "2". При створенні лічильників на більшу кількість станів ситуація буде погіршуватися. Тому областю застосування таких лічильників є лічильні схеми з низькою швидкістю роботи або з малою кількістю розрядів.

9.1.5 Для усунення вказаних вище недоліків слід застосовувати синхронні лічильники, які будуються на основі лічильних тригерів з дозволом рахунку (JK, Е). Приклад побудови такого лічильника наведено на Рис. 35. Вхідний сигнал "E" і вихідний "CR" використовуються для квазісинхронного каскадування.

Рисунок 35 – Приклад побудови синхронного лічильника

9.1.6 Лічильники бувають прямого рахунку (стани на виході міняються як …®0®1®2®…), зворотного рахунку (…®2®1®0®…) і реверсивні (напрямок рахунку обирається за допомогою відповідних входів). Також деякі лічильники дозволяють здійснювати попередню установку. При цьому рахунок починається з деякого початкового значення, що задається. Приклад реверсивного лічильника на десять станів з попередньою установкою наведено на Рис. 36.

9.1.7 Часто буває, що з мікросхеми лічильника на велику кількість станів треба зробити лічильник на меншу кількість станів. Так, наприклад, з мікросхеми КР1533ИЕ5 можна зробити лічильник на три стани, подавши асинхронне скидання, як це показане на мал. Рис. 37. У такій схемі при виникненні стану "3" на виході вмить станеться скидання. Таким чином, буде можливим тільки три стійких стани "0", "1" і "2". Однак такий лічильник буде вже асинхронним, оскільки нестійкий стан "3" все ж виникає і стан "0" з'являється не синхронно з сигналом тактування.

Виходи: BR – позика; CR – перенесення; 1,2,4,8 – виходи лічильника. Входи: +1(Е-1) – інкрементація по фронту (дозвіл декрементації при "1"); -1(Е+1) – декрементація по фронту (дозвіл інкрементації при "1"); R – асинхронне скидання; SD – установка в стан, що відповідає входам D1, D2, D4, D8.

Рисунок 36 – УГП і призначення виводів КР1533ИЕ6

Рисунок 37 – Побудова синхронного лічильника на три стани

Для побудови синхронних лічильників/подільників на кількість станів, не рівну ступеню двійки, необхідно використати JK-тригери з формуванням дозволів перемикання, що обмежує кількість станів. Приклад побудови синхронного лічильника на три стани з допомогою КР1533ТВ6 наведено на Рис. 38.

Виконання роботи

Намалюйте УГП лічильника (подільника частоти), що має кількість станів (коефіцієнт ділення) і входи керування, згідно з варіантом по Табл. 14. Побудуйте таблицю станів такого лічильника (подільника частоти), реалізуйте за допомогою динамічних лічильних JK-тригерів або Е-тригерів з асинхронним скиданням. За допомогою Electronics Workbench переконайтеся, що отримана схема виконує свої функції. Дослідження краще всього проводити, якщо на входи подавати “1” та “0” за допомогою перемикачів, а з виходу отриманої схеми подати сигнали до логічного аналізатора. На лічильний вхід схеми потрібно подати цифровий сигнал від генератора імпульсів.

Рисунок 38 – Побудова синхронного лічильника на три стани на КР1533ТВ6

Таблиця 14 – Варіанти завдань

Примітка: тут R – вхід скидання; С – вхід імпульсів рахунку; "і" – інверсний, "п"- прямий, "-" – відсутній, "ф" – прямий динамічний, "с"- інверсний динамічний.

Результати роботи

Звіт по виконаній роботі має включати у себе: титульна сторінка із назвою роботи; мета роботи; УГП лічильника, що розроблявся, таблиця станів, синтезована у підрозділі 10.2, схема висновки.

9.4 Контрольні запитання