Счетчик с произвольным коэффициентом счёта
Часто встречаются задачи, в которых необходимо иметь возможность деления частоты на число, не кратное 2n, (например на 10).
Для решения этой задачи используется логическая схема, дешифрующая нужное значение коэффициента деления и сбрасывающая счётчик не после окончания цикла счёта, а раньше. Например, изображенный на рисунке 3.31 3-разрядный счётчик осуществляет деление частоты на 8 (k = 8). В случае, если нам необходимо делить входную частоту, например, на 5, мы создаём схему, которая будет сбрасывать счётчик, как только он достигнет состояния 5.
Код счётчика будет изменяться так: 0 – 1 – 2 – 3 – 4 – 0 – 1 и т. д.
Можно использовать стандартную ИМС дешифратора, подавая на вход R сигнал с соответствующего выхода, или строить логическую схему для дешифрации кода К.
Рассмотрим пример. Пусть необходимо разделить частоту на три (см. схему на рисунке 3.32 и временную диаграмму на рисунке 3.33).
Элемент И реализует дешифрацию состояния «3». Как только состояние на выходе счетчика станет равным: Q1=Q2=1, с некоторой задержкой на выходе элемента И появится «1», которая по цепи обратной связи подается на вход R, сбрасывая счетчик в состояние «0». Как только счетчик будет сброшен, состояние Q1=Q2=«0» через ЛЭ И с некоторой задержкой установит R=«0». Время задержки t определяется задержкой в используемых микросхемах.
Проанализировав схему и временную диаграмму, легко видеть, что частота на выходе Q2 и на выходе элемента И равна f/3.
|
|
|
Описанная схема, в принципе может применяться, но имеет определенные недостатки. При переходных процессах во время переключения счетчика возможно кратковременное возникновение кода 3, что приведет к сбоям, т. е. преждевременному сбросу счетчика. Кроме того, длительность импульса на входе R может оказаться слишком малой, меньше допустимого паспортного значения для данного типа ИМС.
Рисунок 3.33 – Временные диаграммы делителя частоты на три
Задания
Построить схемы деления частоты на произвольное число (например 5, 7), используя ИМС дешифраторов, а также с использованием кодового компаратора. Постройте аналогичные схемы, если используется вычитающий счетчик.
Счётчик с предварительной установкой
Такой счётчик кроме обычных входов имеет n входов D, на которые подаётся код предварительной установки. Кроме них имеется вход записи C. Такой счётчика можно предварительно установить не только в нулевое состояние по входу R, а в любое заданное состояние. На входе счетчика имеется параллельный регистр, в который можно записывать любой код.
|
|
|
Примером такой ИМС является очень распространенный 4-разрядный реверсив-ный счетчик 555ИЕ7 (рисунок 3.34) – асинхронный счетчик с параллельным переносом. Схема и временные диаграммы его приведены в [3].
При С=«0» счетчик находится в состоянии предварительной установки и 4-разрядный код на входах D записывается на выход независимо от состояния входов R, +1, -1. Счет в этом случае невозможен.
| C | R | D | +1 | -1 | Qn+1 |
| 0 | X | Dn | X | X | Dn – запись |
| 1 | 1 | X | X | X | 0 – сброс |
| 1 | 0 | X | 
| 1 | +1– увеличение кода на 1 |
| 1 | 0 | X |
| 0 | Qn – хранение |
| 1 | 0 | X | 1 | 
| -1– уменьшение кода на 1 |
| 1 | 0 | X | 0 | Qn - хранение |
При С=«1», R= «1» счетчик сбрасывается, т. е. устанавливается в «0». Счет возможен только в случае C = «1», R = «0». При этом разрешением счета по входу «+1» является наличие логической «1» на входе «-1» и наоборот.
Рисунок 3.34 – Счётчик 555ИЕ7
Схемы формирования сигналов переноса CR и заёма BR счётчика показаны на рисунке 3.35, временные диаграммы соответствуют диаграммам, изображенным на рисунках 3.20, 3.21.
Рисунок 3.35 – Схемы формирования сигналов переноса и заёма
Задания
Верно ли утверждение: если на входе R будет присутствовать лог. «1» или на входе С лог. «0», то на выходах CR и BR всегда будет «1»?
|
|
|
Счетчик с предварительной установкой наиболее удобен для деления частоты на произвольный код. Один из вариантов схемы приведен на рисунке 3.36, а временная диаграмма – на рисунке 3.37. В качестве примера выбрана схема деления на число N=5.
На входы D предварительной установки счетчика подан код N (в данном случае – 0101 – число 5).
Выход CR подается на вход записи С. Таким образом, как только счетчик достигает состояния «0», сигнал, появляющийся на выходе BR, поступая на вход С, устанавливает счетчик в состояние «5».
Правильное и точное понимание работы данной схемы требует внимания. Повторите логику формирования сигналов переноса. Импульс на выходе BR будет очень коротким, и длительность его определяется задержкой счетчика аналогично схеме на рисунке 3.32.
Рисунок 3.36 – Схема делителя частоты на 5
Рисунок 3.37 – Временные диаграммы делителя частоты на 5
Данная схема имеет тот же недостаток, что и схема на рисунке 3.32 – малую длительность импульса BR/C. Кроме того, неудобством является наличие двух состояний счетчика (в данном случае «0» и «5») в течение одного такта. Поэтому такая схема используется только для деления частоты, т. е. в случае, когда сам выходной код не используется.
|
|
|
Задания
Проанализируйте внимательно временную диаграмму на рисунке 3.37. Определите точную последовательность появления фронтов всех сигналов.
Как построить аналогичную схему, используя суммирующий счетчик? Постройте схему для деления на 5. Какая из схем удобнее и почему?
Постройте схемы для деления частоты на число, большее 16, т.е. с использованием нескольких ИМС счетчиков.
Как будет работать схема на рисунке 3.36, если задать код деления, равный 0?
Другой вариант схемы приведен на рисунке 3.38, временная диаграмма – на рисунке 3.39. На входы предварительной установки подан тот же код N = 5. В схему добавлен триггер, благодаря которому сигнал С счетчика появляется синхронно с окончанием импульса BR (см. временную диаграмму).
Рисунок 3.38 – Усовершенствованная схема делителя частоты с применением триггера
Рисунок 3.39 – Временные диаграммы делителя частоты, показанного на рисунке 3.38
Как видно из диаграммы, цикл счета повторяется через (N+1) состояние (т. к. добавляется состояние «0»). Т. о. выходная частота определяется по формуле:
fвых = f / (N+1)
ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 390; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!