Кольцевые счетчики на регистрах

При введении обратных связей в последовательный регистр последний превращается в замкнутое кольцо, в котором под воздействием синхроимпульсов циркулирует введенная в регистр информация. Такие регистры называют кольцевыми счетчиками. Регистры сдвига находят также применение в качестве счетчиков особого вида, называемых кольцевыми счетчиками. Подобный счетчик представляет собой регистр, у которого ин-

формационный вход триггеров D-типа (или оба входа JK, или оба входа RS-триггеров в случае их применения) соединен с выходом (или с обоими выходами) последней ступени, образуя замкнутое кольцо. Если в один из разрядов регистра ввести логическую единицу или нуль, то эта единица

или нуль с каждым тактовым импульсом будет переходить от триггера к триггеру с циклом, равным числу триггеров. Поскольку состояние всех триггеров регистра, за исключением одного, одинаково, активное состояние этого разряда однозначно характеризует число входных тактовых импульсов (с учетом, естественно, числа циклов). При "продвижении" кодовой единицы

вдоль счетчика каждый триггер переходит из нулевого состояния в единичное и находится в нем в течение периода следования СИ. Таким образом, К сч = N.

Кольцевые счетчики используются при построении распределителей импульсов. При этом кодовая единица появляется на каждом выходе счетчика с частотой, равной отношению частоты СИ к числу триггеров в счетчике.

На рис. 6.8 показана принципиальная схема пятиразрядного кольцевого счетчика, а временные диаграммы его работы – на рис. 6.9. Кроме JK-триггеров в таких схемах применяют также и D-триггеры. В последнем случае инверсные выходы триггеров не используются. До начала работы наряду с вводом логической "1" в первый разряд остальные триггеры устанавли-

ваются в нуль, поскольку состояние, которое они примут в момент включения питания, непредсказуемо.

В отличие от двоичных счетчиков преобразование последовательности импульсов в требуемый код (например, восьмеричный или десятичный) здесь обеспечивается без помощи дешифратора, что является преимуществом кольцевых счетчиков. Каждый из выходов приходит в активное состояние с частотой f вых= f вх/ n, где n – число триггеров, т. е. коэффициент счета коль-

цевого счетчика численно равен числу триггеров. Поскольку кольцевые счетчики не содержат внешних логических элементов, они обладают большим быстродействием. Кольцевым счетчикам свойственны два недостатка.

Первый – большое число триггеров и соответственно более высокая стоимость и энергетические затраты. Так, например, для кольцевого счетчика с коэффициентом счета 16 потребуется 16 триггеров, в то время как для двоичного счетчика достаточно четырех. Второй – вероятность сбоев. Если под действием помех произойдет ошибочное переключение отдельных триггеров, то такое состояние, раз возникнув, само не исправится. Этотнедостаток устраняют введением корректирующей логической цепи, следящей за состоянием триггеров. При появлении ложных сигналов на вход подаются импульсы, исправляющие положение.

Уменьшить число триггеров в кольцевом счетчике можно, вводя перекрестные обратные связи. Счетчик с перекрестными обратными связями (рис. 6.10) имеет коэффициент пересчета вдвое больше числа составляющих его триггеров.

Особенность его работы состоит в том, что при счете вначале от первого триггера до последнего распространяется "волна 1", а затем "волна 0". Если требуется нечетный коэффициент пересчета, то вход J первого триггера соединяется с инвертирующим выходом последнего триггера, а вход К первого триггера – с выходом предпоследнего триггера.

Так как в кольцевых счетчиках возможны сбои в виде появления лишних единиц (мнимых "волн единиц" или "волн нулей") или исчезновения нужных кодовых единиц, то для устранения этих сбоев вводится логическая цепь, разрешающая перезапись "1" из последнего тригера в первый только при условии, что все остальные триггеры находятся в состоянии "0".

Дата добавления: 2015-03-29