Основные параметры и классификация.

Счетчики им­пульсов выполняются на основе триггеров, образующих двоичные разряды. Количество разрядов определяется наибольшим числом, которое должен зафиксировать счетчик. В п -разрядном счетчике имеется один вход для счета импульсов и п выходов для выдачи кода числа под­считанных импульсов.

Основными параметрами счетчиков являются их ин­формационная емкость, или коэффициент пересчета К _сч, и быстродействие.

Коэффициент пересчета определяется максимальным числом импульсов, которое может быть подсчитано данным счетчиком, и зависит от количества разрядов. При одном разряде К _сч= 2, при двух разрядах К _сч = 2², при трех — К _сч = 2³, при п разрядах К _сч = 2 ⁿ.

После поступления на n -разрядный счетчик 2 ⁿ импульсов он обнуляется. Следовательно, в таком счетчике может длительное время сохраняться информация о (2 ⁿ —1) или меньшем числе подсчитанных импульсов.

Быстро­действие счетчика определяется двумя величинами: раз­решающей способностью и временем установки очеред­ного состояния. Разрешающая способность t _р = 1 / f _сч (f _сч — частота следования входных импульсов) определяется минимально допустимым временным интервалом между двумя выходными импульсами, при котором не происходит потери счета (сбоя). Время установки представляет собой интервал времени между поступлением импульса на вход счетчика и переходом его в новое состояние.

По целевому назначению счетчики подразделяются на простые и реверсивные. Простые счетчики могут быть суммирующими или вычитающими. В суммирующих счет­чиках каждый вновь поступающий на его вход импульс увеличивает показание счетчика на единицу, а в вычитаю­щих — уменьшает на единицу. Реверсивные счетчики мо­гут работать в обоих режимах: суммирования и вычи­тания.

По способу переключения триггеров во время счета импульсов счетчики подразделяются на асинхронные и синхронные. В асинхронных счетчиках переход каждого триггера (разряда) из одного состояния в противопо­ложное происходит сразу же после изменения сигналов на его управляющих входах. В синхронных счетчиках переключения триггеров при наличии соответствующих сигналов на управляющих входах происходят только в моменты поступления синхронизирующих импульсов.

Рисунок 8.1 - Схема суммирующего четырехразрядного счетчика с после­довательным переносом (а) и графики, поясняющие его работу (б)

Первый импульс, поданный на счетный вход первого триггера, устанавливает в состоя­ние 1 первую ступень. Вторая (основная) ступень этого триггера устанавливается в единичное состояние после окончания действия первого импульса с некоторой за­держкой t _з1- Состояния остальных триггеров при этом не изменяются. Вторым счетным импульсом первый триг­гер переводится в нулевое состояние, которое устанавли­вается в нем после окончания действия второго импульса. Третий счетный импульс снова переводит первый триггер в единичное состояние и т. д. Таким образом, каждый не­четный импульс, поступающий на счетный вход первого триггера, переводит его в единичное состояние, а каждый четный возвращает в нулевое состояние (график Q₁на рис. 8.1, б).В результате на выходе триггера первого разряда образуются прямоугольные импульсы, частота которых в два раза меньше, чем частота входных импуль­сов. Эти импульсы поступают на счетный вход триггера второго разряда. Первый импульс Q₁ осуществляет под­готовку единичного состояния триггера второго разряда, которое устанавливается после прекращения действия импульса Q₁. Второй импульс Q₁возвращает триггер вто­рого разряда в нулевое состояние и т. д. Состояния триг­гера второго разряда будут характеризоваться импуль­сами Q₂, частота повторения которых в два раза меньше частоты повторения импульсов Q₁. _.При этом импульсы Q₂ оказываются задержанными относительно срезов со­ответствующих входных импульсов Q₁ (2-го, 6-го, 10-го и т. д.) на время t _з2 > t _з1(график Q₂ на рис. 8.1, б).

Триггер третьего разряда срабатывает от выходного импульса Q₂, и его состояния изображаются импульсами Q₃, которые имеют частоту повторения в два раза мень­шую, чем частота повторения импульсов Q₂. Кроме того, увеличивается и задержка импульсов Q₃относительно входных импульсов: t _з3 > t _з2 (график Q₃ на рис. 8.1, б).

Состояния триггера четвертого разряда характери­зуются его выходными импульсами Q₄ , которые имеют частоту повторения в два раза меньшую, чем частота по­вторения импульсов Q₃ (график Q₄ на рис. 8.1, б).

Состояния триггеров всех разрядов счетчика при по­ступлении на его вход серии импульсов отображены в табл. 8.1. Из таблицы видно, что максимальное число импульсов, которое может быть однозначно подсчитано счетчиком, определяется числом его разрядов и равно 2 ^п — 1, где п — число разрядов.

Таблица 8.1- Состояния триггеров счетчика

Рисунок 8.2 – Условные графические обозначения счетчиков

Контрольные вопросы

1. Что такое счетчик?

2.Какой элемент является основой счетчика?

3.Классификация счетчиков?

4.Как обозначаются счетчики?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9