Исследование счетчиков импульсов.

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

К лабораторной работе № 1

«Исследование логических элементов, интегральных триггеров, счетчиков импульсов»

Изучить правила электробезопасности при работе в лаборатории.

Изучить состав, правила работы с лабораторным стендом УМ-11, элементы индикации и управления стендом.

Исследование логических элементов.

1.1. Исследовать элемент 2И-НЕ. Составить таблицу истинности и записать логическую функцию.

1.2. Собрать элемент ИЛИ на элементах И-НЕ и исследовать его. Составить таблицу истинности и записать логическую функцию.

1.3. Собрать и исследовать элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Составить таблицу истинности и записать логическую функцию.

Исследование интегральных триггеров.

2.1. Исследовать D-триггер с асинхронной установкой.

Собрать и исследовать T-триггер на основе D-триггера.

Составить временные диаграммы D-триггера и T-триггера.

2.2. Исследовать JK-триггер с асинхронной установкой.

Собрать и исследовать варианты T-триггеров на основе JK-триггера.

Составить временные диаграммы для исследованных схем.

Исследование счетчиков импульсов.

3.1. Краткие теоретические сведения

Счетчики импульсов предназначены для преобразования числа импуль-сов, поступивших на вход, в цифровой код. Кроме того, они используются для деления частоты импульсов.

Основными параметрами счетчиков являются:

- коэффициент счета (модуль);

- направление счета;

- способ переноса сигналов между разрядами счетчика;

- разрешающая способность;

- время установления кода.

Коэффициент счета равен числу состояний счетчика.

Разрешающая способность – это минимальный интервал времени между входными импульсами, в течение которого не возникают сбои в работе счет-чика.

Направление счета: существуют суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики.

Cпособ переноса сигналов между разрядами счетчика: используются последовательный перенос (в асинхронных счетчиках) и параллельный перенос (в синхронных счетчиках).

Время установления кода равно времени между моментом поступления входного импульса и моментом переходом счетчика в новое состояние.

Счетчики классифицируются следующим образом

По коэффициенту счета: двоичные, двоично-десятичные, с недвоичным коэффициентом счета, с переменным коэффициентом счета.

По направлению счета: суммирующие, вычитающие, реверсивные.

По способу передачи сигналов переноса: с последовательным переносом, с параллельным переносом, с комбинированным переносом, кольцевые.

Указанные группы признаков независимы и могут присутствовать в счетчике в разных сочетаниях.

Счетчики строятся на счетных триггерах (T-триггерах), которые могут быть реализованы на RS-триггерах, JK-триггерах, D-триггерах.

Счетчики с последовательным переносом

В счетчиках с последовательным переносом сигнал от предыдущего триггера поступает на вход следующего (рис.1). Информация передается последовательно от разряда к разряду. Преимущество счетчиков – простая схема, недостаток – малое быстродействие.

Рис.1. Счетчик с последовательным переносом

В суммирующем счетчике с последовательным переносом каждый следующий триггер должен переключаться, когда сигнал на выходе предыдущего триггера изменяется от 1 к 0. Поэтому важен порядок соединения триггеров. Если счетчик построен на триггерах с прямым управлением (переключаются высоким уровнем сигнала), то их входы подключают к инверсным выходам предыдущих триггеров. Если ис-пользуются триггеры и инверсным управлением (переключаются низким уровнем сигнала), то их входы подключаются к прямым выходам преды-дущих триггеров.

В вычитающем счетчике порядок соединения триггеров обратный рассмотренному.

Счетчик с последовательным переносом и переменным коэффициентом счета может быть построен на основе дешифратора, выполняющего прину-дительный сброс счетчика в ноль после его установки в заданное состояние, соответствующее коэффициенту счета (рис.2). Коэффициент счета может изменяться подачей на дешифратор выходных сигналов с соответствующих разрядов через переключатели S. Выход дешифратора подключается к вхо-дам установки в ноль всех триггеров, от которых были сделаны отводы, а также триггеров, которые непосредственно за ними следуют.

Рис.2. Счетчик с последовательным переносом и дешифратором

Недостатком счетчика является кратковременное нахождение счетчика в заданном состоянии, при достижении которого он сбрасывается в ноль. Поэ-тому возможна ситуация, при которой не все триггеры успеют установиться в 0. Поэтому такие счетчики обычно дополняются вспомогательным триггером (рис.3), который формирует выходной импульс с длительностью, равной дли-тельности входного импульса.

Рис.3. Счетчик с последовательным переносом и вспомогательным триггером

Счетчики с параллельным переносом строятся на синхронных триггерах. Входные импульсы подаются одновременно на входы синхронизации всех триггеров, а информационные сигналы подаются с выхода предыдущего триггера на информационные входы всех последующих триггеров (рис.4). Переключения триггеров происходит одновременно с поступлением очередного тактового импульса. Таким образом, время установления кода в таких счетчиках равно времени переключения одного триггера.

Рис.4. Счетчик с параллельным переносом.

Изменение коэффициента счета в счетчиках с параллельным переносом обычно обеспечивается введением обратных связей между разрядами счет-чика. Например, синхронный счетчик-делитель на 3 имеет внутреннюю об-ратную связь с выхода второго разряда на вход первого (рис.5).

Рис.5. Синхронный счетчик-делитель на 3

Если дополнить счетчик внутренним делителем (рис.6), то коэффициент счета счетчика

K_сч=2K_дел+1,

где K_дел – коэффициент деления внутреннего делителя.

Если внутренний делитель отсутствует (K_дел=1), то K_сч=3. При K_дел=2 (один триггер) K_сч=5.

Рис.6. Счетчик с параллельным переносом и внутренним делителем