Двоичный счет

December 31, 2011 by admin Комментировать »

Введение

Одной из наиболее важных функций цифровой электроники является счет. За исключением только что рассмотренного кольцевого счетчика, счет, как правило, выполняется в двоичной системе, поскольку мы всегда имеем дело со схемами, имеющими два состояния. Преобразование двоичного представления числа в десятичное легко осуществляется всего одной ИС дешифратора.

Основным элементом большинства двоичных счетчиков является триггер типа ведущий—ведомый или триггер, срабатывающий по фронту, используемые в режиме переключения (смены состояния) при поступлении каждого тактового импульса. На рис. 13.28 показан 4-разрядный двоичный счетчик, образованный включенными последовательно /^-триггерами. На все входы J и К подана логическая 1, так что триггеры работают в режиме переключения. Выходы всех триггеров первоначально можно установить в нулевое состояние, подавая на короткое время логическую 1 на общий вход сброса. После этого схема готова считать входные импульсы. Результат двоичного счета получается на выходах с А по D, и важно отметить, что выход А, хотя и расположен слева, в действительности является младшим значащим разрядом (МЗР). Поэтому число следует читать в следующем порядке: DCBA, и таблица на рис. 13.29 подтверждает это.

ИС 74LS93 (аналог 555ИЕ5. — Примеч. перев.) является 4-разрядным двоичным счетчиком; на рис. 13.30 показаны цоколевка этой ИС и ее внутреннее устройство. Отметим, что триггер А не соединен с тремя другими для того, чтобы иметь возможность независимого счета до 2 и до 8. Триггер А считает импульсы, поступающие на его вход по модулю 2, тогда как на выходах триггеров В, Си D присутствует результат счета импульсов, поступающих на вход триггера В, по модулю 8. Все триггеры имеют общую шину сброса. Для создания обычного 4-разрядного счетчика выход триггера А соединяется с входом триггера В.

Рис. 13.28. 4-разрядный двоичный счетчик, образованный последовательно включенными JK- триггерами.

Рис. 13.29. Значения сигналов на выходах 4-разрядного двоичного счетчика.

 

Рис. 13.30. 4-разрядный двоичный ТТЛ-счетчик 74LS93: цоколевка и внутреннее устройство. NC означает не используемые выводы. GND — вывод заземления.

Рис. 13.31. Сигналы на входе и выходах 4-разрядного двоичного счетчика.

На рис. 13.31 показаны сигналы на входе и выходах 4-разрядного двоичного счетчика, где видно, что все выходные сигналы имеют коэффициент заполнения, равный единице, а частота их следования понижается каждым триггером вдвое. Стоит заметить, между прочим, что если для различных целей при проведении экспериментов требуется прямоугольный сигнал с коэффициентом заполнения, равным единице, то простейший путь достичь полной симметрии состоит в следующем: генерируются периодические импульсы с удвоенной частотой, а затем применяется триггер для деления на два, гарантирующий точное равенство единице коэффициента заполнения.

Входы сброса и модуль счета

Все четыре триггера в ИС 74LS93 можно перевести в нулевое состояние с помощью входов сброса и RQ . Чтобы сбросить триггеры в нулевое состояние, на оба входа сброса необходимо подать логическую 1 одновременно. Чтобы разрешить счет, следует хотя бы один вход сброса заземлить (установить уровень логического 0).

Наличие двух входов сброса делает ИС 74LS93 очень гибким устройством. Подавая на входы сброса различные комбинации выходных сигналов, можно получить множество различных последовательностей состояний счетчика. Обращаясь к таблице истинности на рис. 13.29, нетрудно убедиться, что счетчик может автоматически сбрасываться при достижении определенного числа. Например, если соединить вход R0{1) с выходом D, а вход RQ(2) с выходом В, то счетчик нормально работает до того момента, пока на выходах не появится комбинация 1010, когда он сбрасывается в ноль. На рис. 13.32 представлена таблица подключения входов сброса для получения различных модулей счета. Применяя такие схемы с «обратной связью для сброса», разработчик должен иметь в виду, что процедура сброса занимает конечное время (приблизительно 40 не), так что непосредственно перед установкой в ноль на выходах будут появляться кратковременные «выбросы» или «глюки». Это не имеет значения в таких случаях, как подключение счетчика к индикатору напрямую, но могут возникнуть некоторые проблемы, если какой-либо из выходов используется другой схемой в качестве источника тактовых импульсов.

Такие выбросы являются причиной непредсказуемой или неустойчивой работы цифровых устройств; часто они возникают из-за различного времени срабатывания, что приводит к временным «гонкам» импульсов по раз-

Рис. 13.32. Счет с помощью 4-разрядного двоичного счетчика 74LS93 по различному модулю.

личным участкам схемы. Поэтому разные экземпляры серийных образцов могут приводить к совершенно непохожим результатам в зависимости от того, какой импульс «выиграет гонку».

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты