Счетчики с последовательным переносом

Счётчиками называются цифровые автоматы, предназначенные для счёта импульсов. Счётчик имеет счётный вход, на который поступает последовательность импульсов, и n выходов, на которые он выдаёт код, соответствующий количеству поступивших на вход импульсов. Если при поступлении импульса на вход выходной код увеличивается на 1, счётчик называется суммирующим. Если же наоборот, код уменьшается на 1, то счётчик называется вычитающим. Число состояний счётчика называется модулем пересчёта K, или ёмкостью счётчика. Для двоичного n -разрядного счётчика K = 2ⁿ.

Счётчики строятся на основе T-триггеров. Для установки в исходное (нулевое) состояние счёт­чик должен иметь вход сброса R.

Асинхронный счетчик с последовательным переносом. Структурная схема и временная диаграмма 3-разрядного суммирующего счётчика показаны на рис. 7.19.

Рис. 7.19

По сигналу на входе R (в данном случае «1») счётчик сбра­сывается, т. е. все выходы Qi устанавливаются в «0». Для 3-разрядного счётчика модуль пересчёта K = 2³ = 8. Через каждые 8 импульсов состояния счётчика пов­торя­ются. Из временной диаграммы легко видеть, что код на выходе счётчика соответству­ет числу импульсов, поступивших на вход. Например, после переднего фронта 3-го им­пуль­­­са, состояние выходов Q1 = 1, Q2 = 1, Q3 = 0, что соответствует десятичному числу 3 (011).

При поступлении на вход +1 сигнала с  частотой f на выходах Q1, Q2, Q3 формируются сигналы с частотами f/2, f/4, f/8, т. е. счётчик можно использовать в качестве делителя частоты.

Структурная схема и временная диаграмма вычитающего двоичного счётчика приведены ниже на рис. 7.20. От схемы суммирующего счетчика эта схема отличается только тем, что на входы триггеров подаётся сигнал с прямого, а не с инверсного выхода предыдущего триггера.

Рис. 7.20

Для двоичного n-разрядного счетчика имеет место соотношение

Q ₁ Q ₂.. Q_n + ~ Q ₁ ~ Q ₂.. ~ Q_n = 2 ⁿ -1.

Поэтому еще один вариант вычитающего двоичного счётчика можно получить, если в схеме суммирующего счетчика в качестве выходов счетчика использовать не прямые, а инверсные выходы разрядных триггеров. Ниже приведено условное изображение двоичного 4-разрядного счетчика (рис. 7.21).

Рис. 7.21.

Реверсивные счетчики с последовательным переносом. В некоторых случаях необходимо, чтобы счетчик мог работать как в прямом, так и в обратном направлении счета. Такие счетчики называются реверсивными. Они строятся путем использования логических коммутаторов (мультиплексоров) в цепях связи между триггерами. Так, например, асинхронный реверсивный двоичный счетчик можно построить, если обеспечить подачу сигналов с прямого (при суммировании) или с инверсного (при вычитании) выхода предыдущего JK- или Т-триггера на счетный вход последующего. Схема трехразрядного счетчика с общим входом сброса R, с входом направления счета U, с разрядными выходами Q0, Q1, Q2 приведена на рис. 7.22.

 Рис. 7.22

Если на вход U подан сигнал «1»,  то счетчик работает в режиме суммирования. Мультиплексоры И-ИЛИ (2 в 1) открывают свой верхний канал и пропускают на выход сигнал с прямого выхода предыдущего разрядного триггера. Когда на вход U подан сигнал «0», тогда счетчик работает в режиме вычитания. Мультиплексоры И-ИЛИ (2 в 1) открывают свой нижний канал и пропускают на выход сигнал с инверсного выхода предыдущего разрядного триггера. Если на вход сброса R поступает сигнал «1», то счетчик обнуляется.