Курсовая работа: Синтез суммирующего асинхронного счетчика

По способу переключения разрядов счетчики классифицируются:

Счетчики
					Синхронные
комбинированные

Техническая характеристика счетчика

Основными характеристиками счетчиков являются:

- модуль счета или коэффициент пересчета счетчика ();

- быстродействие счетчика;

- разрешающая способность;

- информационная емкость

Модуль счета (или коэффициент пересчета) характеризует число устойчивых состояний счетчика, т.е. предельное число импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. Например, при счетчик будет иметь 8 устойчивых состояний и каждый восьмой импульс, поступающий на его вход, будет возвращать счетчик в первоначальное состояние.

Быстродействие счетчика характеризуется параметрами:

- частотой поступления счетных импульсов;

- временем установки счетчика.

Параметр характеризует максимальную частоту поступления счетных импульсов на вход счетчика.

Для счетчиков, срабатывающих по уровню тактового импульса, время установки кода характеризует максимальный временной интервал между моментами поступления счетного импульса и моментом установления кода счетчика. Для счетчиков, работающих в режиме с внутренней задержкой, определяется максимальным временным интервалом между моментом окончания счетного импульса и моментам установления кода счетчика. Предполагается, что считывание кода осуществляется параллельно со всех разрядов счетчика.

В счетчиках, построенных на счетных триггерах с внутренней задержкой переключение разрядов происходит после окончания счетного импульса.

Разрешающая способность – это минимальное время между двумя сигналами, которое надежно фиксируются счетчиком. Максимальное быстродействие счетчика – величина, обратная разрешающей способности и равная числу сигналов, которое может быть подсчитано счетчиком в единицу времени.

Информационная емкость – максимальное число сигналов, которое может быть подсчитано счетчиком. Количественно емкость счетчика равна коэффициенту пересчета Ксч.

Асинхронные счетчики строятся из простой цепочки JK-триггеров, каждый из которых работает в счетном режиме. Выходной сигнал каждого триггера служит входным сигналом для следующего триггера. Поэтому все разряды (выходы) асинхронного счетчика переключаются последовательно (отсюда название - последовательные счетчики), один за другим, начиная с младшего и кончая старшим. Каждый следующий разряд переключается с задержкой относительно предыдущего, то есть, вообще говоря, асинхронно, не одновременно с входным сигналом и с другими разрядами.

Чем больше разрядов имеет счетчик, тем большее время ему требуется на полное переключение всех разрядов. Задержка переключения каждого разряда примерно равна задержке триггера, а полная задержка установления кода на выходе счетчика равна задержке одного разряда, умноженной на число разрядов счетчика. Легко заметить, что при периоде входного сигнала, меньшем полной задержки установления кода счетчика, правильный код на выходе счетчика просто не успеет установиться, поэтому такая ситуация не имеет смысла. Это накладывает жесткие ограничения на период (частоту) входного сигнала, причем увеличение, к примеру, вдвое количества разрядов счетчика автоматически уменьшает вдвое предельно допустимую частоту входного сигнала. Возьмём на примере асинхронного суммирующего счётчика и рассмотрим его работу.

Суммирующий счетчик может быть реализован на асинхронных триггерах со счетным Т-входом, как это изображено на рис. 2, а. Триггер Т1 переключается по каждому сигналу Т; сигнал Q₁ на его выходе является входным для триггера Т2; сигнал Q₂ на выходе Т2 является входным для ТЗ. Временная диаграмма на рис. 2, б поясняет работу счетчика. Если начальное состояние счетчика равно 000, то после первого сигнала Т его состояние будет 001 (Т1 является младшим разрядом счетчика, ТЗ — старшим), после второго — 010 и т. д.

После восьмого сигнала Т состояние счетчика будет снова 000. Максимальное число, которое может быть представлено п-разрядным счетчиком, равно N₂ = 11 ... 11 или в десятичной системе счисления N₁₀ = 2ⁿ — 1. Это значение называют емкостью счетчика.

Рис.2 Суммирующий счетчик на асинхронных триггерах со счетным Т-входом

Рассмотренный счетчик называют асинхронным, так как после воздействия сигнала Т на его входе триггеры переключаются в новое состояние последовательно. Асинхронный счетчик часто называют также счетчиком с последовательным переносом.Если задержка переключения вспомогательных триггеров относительно момента окончания входного сигнала равна т_Т2 , то задержка переключения л-го триггера счетчика относительно момента окончания сигнала Т при переключении счетчика из состояния 11... 11 в состояние 00...00, называемая временем установления показания, составит величину t_{У CT} =

Следовательно, время выполнения микрооперации счета в асинхронном счетчике, имеющем п разрядов, будет равно t_{C 4} = t_c + п т_Т2 , где t_c — Длительность сигнала Т на счетном входе счетчика.

Если триггеры в схеме счетчика, показанной на рис.2, отсоединить так, что сигнал будет входным для Т2, а сигнал — входным для ТЗ, получим вычитающий счетчик, содержимое которого после каждого сигнала Т будет уменьшаться на единицу.

Недостатком асинхронных счетчиков является увеличение значения t_уст с ростом числа разрядов счетчика п.

1.2 Анализ и синтез JK - триггера

Триггер - это устройство последовательного типа с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназначенное для записи и хранения информации. Под действием входных сигналов триггер может переключаться из одного устойчивого состояния в другое. При этом напряжение на его выходе скачкообразно изменяется.

Как правило, триггер имеет два выхода: прямой и инверсный. Число входов зависит от структуры и функций, выполняемых триггером. По способу записи информации триггеры делят на асинхронные и синхронизируемые (тактируемые). В асинхронных триггерах информация может записываться непрерывно и определяется информационными сигналами, действующими на входах в данный момент времени. Если информация заносится в триггер только в момент действия так называемого синхронизирующего сигнала, то такой триггер называют синхронизируемым или тактируемым. Помимо информационных входов тактируемые триггеры имеют тактовый вход, вход синхронизации. На примере рассмотрим анализ и синтез JK триггера.