Паралельні лічильники

Лекція 15

У лічильниках цього типу імпульси, що підраховуються, одночасно (паралельно) надходять на синхровходи тригерів усіх розрядів. Паралельні лічильники звичайно будують на базі RS-, JK-, D-тригерів, що синхронізуються фронтом.

Загальна методика визначення структури паралельного лічильника складається з таких трьох етапів.

1. Побудова таблиці станів лічильника, що визначає поведінку тригера кожного розряду лічильника при надходженні вхідного імпульсу.

2. Побудова карт Карно для вхідних функцій кожного тригера і мінімізація цих функцій.

3. Складання структурної схеми лічильника на основі отриманих мінімальних форм.

Розглянемо для прикладу декадний (К = 10) лічильник, побудований на JK-тригерах. Можна показати, що вхідні функції тригерів мають вигляд

J₀ = 1, J₁ = Q₀Q₃, J₂ = Q₀Q₁, J₃ = Q₀Q₁Q₂,

K₀ = 1, K₁ = Q₀, K₂ = Q₀Q₁, K₃ = Q₀.

Кожна функція J_і (і > 0) приймає одиничне значення, якщо тригери усіх молодших розрядів k < i знаходяться у одиничному стані Q_k = 1. Особливість функції J₁ = Q₀Q₃, що приймає одиничне значення при додатковій умові Q₃ = 0, разом з умовою K₃ = Q₀ забезпечує значення коефіцієнту перерахування К = 10. Відповідна схема лічильника показана на мал.15.1 У наведеній схемі застосовані JK-тригери із встроєними вхідними комбінаційними схемами. Такі тригери мають розширені логічні можливості і широко використовуються у цифровій апаратурі.

Усі тригери у паралельних лічильниках перемикаються одночасно (синхронно) фронтом синхроімпульсів, які підраховуються. Максимальна робоча частота лічильника не залежить від кількості розрядів і визначається максимальною частотою перемикання застосованих тригерів та логічних елементів.

Q₀ Q₁ Q₂ Q₃

J₁ & TT J₂ J₃ C K   R_a

J TT     C K   R_a

J₁ & TT J₂   C K₁ & K₂ R_a

J₁ & TT J₂   C K₁ & K₂ R_a

1

С

R

Мал.15.1. Декадний лічильник.

  Q₀ Q₁ Q₂       Q₂   С   Мал.15.2. Кільцевий лічильник на D-тригерах.

Таблиця 15.1

Номер стану	Q0^t	Q1^t	Q2^t	Q0^t+1	Q1^t+1	Q2^t+1

Розповсюдженим різновидом паралельних лічильників є кільцеві лічильники, що будуються на базі зсувних регістрів. Приклад простішого кільцевого лічильника поданий на мал.15.2, його таблиця станів – табл.15.1. Схема має шість стійких станів, після проходження яких вона повертається у початковий стан Q₂Q₁Q₀ = 000. Таким чином подана схема виконує функції лічильника з мудулем К = 6. Числа на виході лічильника подаються у закодованому вигляді. Такий код називають кодом Джонсона, а кільцеві лічильники, що його використовують, - лічильниками Джонсона.

Якщо регістр містить m тригерів, лічильник, що утворюється після вмикання зворотнього зв’язку з виходу Q_m-1 на вхід D₀ має коефіцієнт перерахування К = 2m. Для отримання непарних значень К необхідно вилучити один із стійких станів. Звичайно вилучають стан, коли Q₀ = Q₁= … = Q_m-1 = 1. Як можна бачити з табл.15.1, щоб вилучити стан 4, необхідно забезпечити D₀ = 0 (увід 0), коли Q_m-1 = 1 або Q_m-2 = 1, тобто D₀ = Q_m-1 Q_m-2.

Схема кільцевого лічильника з модулем К = 2m – 1 для довільного натурального m показана на мал.15.3.

Q₀ Q₁ Q_m-2 Q_m-1

D TT   C

D TT   C

D TT   C

D TT   C

С

Мал.15.3. Кільцевий лічильник з непарним модулем перерахування.

Кільцеві лічильники досить прості, надійні, мають високу швидкодію. Однак при К > 7 для їх побудови потрібна більша кількість тригерів (m = К/2), ніж для звичайних лічильників. Крім того, для отримання на виході інформації у стандартних двійкових кодах необхідне застосування вихідної комбінаційної схеми.

При поданому модулі К > 16 звичайно застосовуються послідовні або паралельно-послідовні лічильники.

Дата добавления: 2014-01-13