Синхронный  реверсивный десятичный счётчик. Синтез

44.Методика синтеза безвентильных счетчиков. Счетки на M=3 и M=29.

Относятся к асинхронным счетчикам. любой коэффициент счета можно представить в виде , или , или .

Сформулируем методику построения счетчика по модулю . Для этого необходимо иметь K-разрядный двоичный счетчик и единичный JK-триггер, который должен иметь K входов J объединенных между собой конъюнктивно. Входной сигнал счетчика подается на вход K разрядного двоичного счетчика и на вход C единичного JK-триггера. Выходы Q K разрядного счетчика подаются соответственно на входы J единичного JK счетчика. На вход K единичного JK-триггера подается логическая «1». Выход  единичного JK-триггера соединяется со входом J первого разряда двоичного счетчика. На вход K этого первого разряда счетчика подается «1». Выходом на пересчетные схемы является выход Q единичного JK-триггера. Состояние счетчика определяется выходным сигналом двоичного JK-триггера.

Название безвентильный условно, так как ЛЭ «&» нужен для объединения входов J₁, …, J_k. При последовательном включении счетчиков модуль счета равен произведению M_СЧ1*M_СЧ2.

M = . Каждый коэффициент реализуется самостоятельно , . Для увеличения произведения таких коэффициентов на 1 схема дополняется единичным JK-триггером. Сами группы счетчиков включаются последовательно, а единичный JK-триггер должен иметь столько J-входов, сколько имеется групп. При этом каждый триггер P-разрядного двоичного счетчика рассматривается как отдельная группа. Входной сигнал подается на вход счетчика первой группы, а также на вход C единичного JK-триггера. Его инверсный выход соединяется со входом J первого триггера. На вход K подается «1».

Недостатки:

1) схема асинхронна, следовательно понижено быстродействие

2) неестественный порядок изменения состояний (ест. 2^K+1)

3) избыточное количество триггеров

4) требуются ЛЭ с числом входов, большим 1

По модулю 29:

времен. диаграмма:

Счетчики Джонсона.

Так часто называют кольцевой счетчик, который тоже строится на основе замкнутого регистра сдвига, но с одной перекрестной (инверсной) связью. На рис. 6 показана схема построенного таким путем счетчика, имеющего коэффициент пересчета 10.

Здесь регистр сдвига К155ИР1 дополнен D-триггером. Вход D-триггера соединен с выходом четвертого разряда регистра, а на информационный вход I регистра подан сигнал не с прямого, а с инверсного выхода этого триггера. За счет этого и реализуется перекрестная связь в кольце. В отличие от простейших кольцевых счетчиков счетчик Джонсона имеет коэффициент пересчета вдвое больший числа составляющих его триггеров. В частности, счетчик рис. 6 под воздействием счетных импульсов n последовательно проходит следующие состояния:

На базе регистров сдвига можно построить кольцевые счетчики - счетчики Джонсона. Счетчик Джонсона имеет коэффициент пересчета, вдвое больший числа составляющих его триггеров. В частности, если счетчик состоит из трех триггеров (m=3), то он будет иметь шесть устойчивых состояний. Счетчик Джонсона используется в системах автоматики в качестве распределителей импульсов и т.д.

           Таблица состояний счетчика Джонсона (рис. 3.29) содержит 2m (m - количество триггеров в составе регистра) строк и m-столбцов. Количество разрядов счетчика определяется количеством триггеров (рис. 3.29). Рассмотрим схему трехразрядного счетчика Джонсона, выполненного на базе D-триггеров (регистр сдвига реализован на D-триггерах). Для построения кольцевого счетчика достаточно соединить инверсный выход последнего триггера регистра (последнего разряда) с входом “D” (с входом, предназначенным для ввода последовательной информации) первого триггера.

Рис. 3.29. Таблица состояний а) и схема б) счетчика Джонсона на трехразрядном регистре сдвига

         Предположим, что вначале все триггеры находятся в состоянии “0”, т.е. Q₀= Q₁=Q₂=0. При этом на входе “D” первого триггера присутствует уровень “1”, т.к =1. Первым синхроимпульсом в триггер Т1 запишется “1”, вторым - единица запишется в первый триггер, из первого - во второй и т.д. до тех пор, пока на всех выходах регистра не будет “1”. После заполнения регистра единицами, на инверсном выходе триггера Т3 появится =0 и четвертым синхроимпульсом в Т1 запишется логический “0” (рис. 3.29, б).

           После поступления последующих трех синхроимпульсов регистр обнуляется и на его вход “D” снова подается уровень “1”. Таким образом, цикл повторения состояния кольцевого счетчика состоит из шести тактов синхросигнала. Как видим, при работе в начале от первого триггера до последнего триггера распространяется “волна единиц”, а затем “волна нулей”. Код, в котором работает счетчик Джонсона, называют кодом Либау-Крейга.