Двоичные реверсивные счетчики

Двоичные реверсивные счетчики имеют переходы в двух направлениях: в пря­мом (при счете суммируемых сигналов U⁺) и в обратном (при счете вычитаемых сигналов U^-). Текущее значение разности подсчитанных импульсов определяется из соотношения

= N - N_n

Где N— значение кода на прямых выходах триггеров счетчика;

N_n — предваритель­но записанное в счетчик начальное число.

В процессе счета должно выполняться условие ≤ N_n + ≤ 2ⁿ -1.

Различают одноканальные и двухканальные реверсивные счетчики.

В одноканальных реверсивных счетчиках суммируемые U⁺ и вычитаемые U^- сигналы пооче­редно поступают на общий счетный вход, а направление счета задается направле­нием цепей межразрядных переносов или заемов. Для переключения межразряд­ных связей в одноканальном реверсивном счетчике требуются дополнительные управляющие сигналы.

Двухканальные реверсивные счетчики имеют два счетных входы: один для суммируемых импульсов U⁺, другой — для вычитаемых U^-. Переключение цепей межразрядных связей осуществляется автоматически счетными сигналами: для пе­реносов — импульсами U⁺, для заема — импульсами U^-.

Схема одноканального трехразрядного двоичного реверсивного счетчика показана на рис. 5.17.

 

Рисунок 5.17-Схема одноканального реверсивного счетчика

 

Межраз­рядные связи коммутируются с помощью логических элементов И-ИЛИ.

Для задания направления счета используют дополнительный RS-триггер: с его прямого выхода снимается сигнал управления сложением Y_Сл (включает цепи переноса), а с инверсного выхода — сигнал управления вычитанием Y_Вч (включает цепи заема).

На выходах элементов И-ИЛИ (которые называются "схемы реверса") вырабатывается сигнал Т_i для счетных входов старших разрядов:

T_i = Y_Д Q_i Y_В i = 1,2,3,...,n.

Таким образом, если управляющий RS-триггер находится в состоянии "1", то счетчик реализует режим прямого счета входных импульсов (то есть суммирование), противном случае — обеспечивает режим обратного счета (вычитание). В обоих ежимах работы триггеры переключаются асинхронно.

Схема двухканального четырехразрядного двоичного реверсивного счетчика оказана на рис. 5.18.

Счетные Т-входы в триггерах внутренне связаны схемой ИЛИ. Суммирующие импульсы U⁺ поступают на счетный вход первого (младшего) разряда счетчика и одновременно — на входы всех вентилей в цепи параллельного переноса.

При этом формируются импульсы межразрядных переносов на основе логических выражений:

Р₁=U⁺Q₁ ; Р₂=U⁺Q₁Q₂; Р₃=U⁺Q₁Q₂Q₃; P₄=U⁺Q₁Q₂Q₃Q₄.

 

 

Рисунок 5.18-Схема двухканального реверсивного счетчика

 

Вычитаемые импульсы U^- поступают на счетный вход первого разряда счетчика и одновременно на входы всех вентилей в цепи параллельных заемов. При этом формируются импульсы межразрядных заемов на основе следующих логических выражений:

Z₁=U^- ; Z₂=U^- ; Z₃=U^- Z₄=U^-

Таким образом, в двухканальных реверсивных счетчиках направление счета непосредственно задается суммируемыми U⁺ или вычитаемыми U^- импульсами. За­прещается одновременное поступления на входы двухканального реверсивного счетчика суммируемых и вычитаемых импульсов.

На практике с учетом схемотехнических возможностей микросхем средней сте­пени интеграции многоразрядные реверсивные счетчики строятся в виде групповой структуры. При этом каждая группа представляется, например, микросхемой четы­рехразрядного реверсивного счетчика с параллельными переносами и заемами. Между группами могут бути образованы последовательные или параллельные свя­зи.

Схема 12-разрядного двухканального реверсивного счетчика групповой струк­туры с последовательными переносами между группами (микросхемы КР1533ИЕ7) показана на рис. 5.19; СТ2 — функция двоичного счетчика.

Рисунок 5.19-Схема 12-разрядного двухканального реверсивного счетчика с групповой структурой

Микросхема КР1533ИЕ7 — это двоичный четырехразрядный реверсивный син­хронный счетчик, имеющий следующие режимы работы:

• параллельная загрузка начальных данных D3-D0 при = 0 ;

• суммирование импульсов U⁺ по входу "+1";

• вычитание импульсов U^- по входу "-1";

• сброс в начальное состояние сигналом лог. 1 на R-входе.

Информация считывается с выходов Q₁₁ -Q₀ счетчика. Суммируемые импуль­сы U⁺ в счетчике с групповой структурой поступают на вход прямого счета "+1" пер­вой младшей группы. Для другой группы сигналы переноса формируются при усло­вии Р = U⁺Q₁Q₂Q₃Q₁

Вычитаемые импульсы U⁺ поступают на вход обратного счета "-1". Для второй группы сигналы заема вырабатываются при условии Z = U^-Q₃Q₂Q₁Q₀

Аналогично строятся связи и между старшими группами.

Длительность импульсов на счетных входах должна быть не меньше 20 нc, а максимальная частота счета не должна превышать 30 МГц.