Вычитающие счетчики

Вычитающий счетчик с последовательным переносом имеет обратный порядок смены состояний: с приходом очередного счетного импульса, содержащееся в счетчике число уменьшается на единицу. Порядок смены состояний такого счетчика задан таблицей 3.19.

Таблица 3.19 – Таблица состояний вычитающего счетчика

Особенностью вычитающего счетчика, отличающая его от суммирующего, является то, что триггер каждого последующего разряда изменяет своё состояние при изменении уровня на выходе триггера предыдущего разряда от 0 к 1, т.е. при сигнале займа. Строится вычитающий счетчик так же, как суммирующий, но с тем отличием, что со входом каждого последующего триггера соединяется выход Q предыдущего триггера.

Из временных диаграмм, приведенных (рисунок 3.41), видно, что в наихудшем случае новое состояние счетчика устанавливается с задержкой, равной утроенной задержке переключения одного триггера t. Это вызвано последовательным распространением сигнала переноса через все разряды счетчика. Поэтому состояние триггера меняется в ответ на изменение состояния соседнего триггера, а не в ответ на воздействие сигнала внешней синхронизации. Такие счетчики называются асинхронными.

Таким образом, в счетчике с последовательным переносом неэффективно используется быстродействие триггеров, особенно при большом числе разрядов. Пример, когда на схему И подаются сигналы с выходов и Q 2 приведены в соответствии с рисунком 3.43. За счет задержки сигнала Q 2 появляется помеха на выходе схемы И.

Рисунок 3.43 – К пояснению возникновения помехи за счет

задержки срабатывания триггера 2

Для повышения быстродействия счетчиков применяют различные способы ускорения переноса.

Один из широко применяемых способов ускорения переноса основан на введении логических элементов, с помощью которых достигается возможность одновременного (параллельного) формирования сигналов переноса для всех разрядов, так называемые синхронные счетчики. Для реализации этого способа можно применить JK-триггеры в соответствии с рисунком 3.44. На тактовые С-входы всех триггеров одновременно подаются счетные импульсы, а на JK-входы каждого триггера поступает сигнал переноса, формируемый логической схемой И в виде уровня 1.

Рисунок 3.44 – Синхронный счетчик

Триггеры, на JK-входах которых имеется сигнал переноса, одновременно изменяют своё состояние с приходом очередного счетного импульса. На JK-входы следует подавать 1. Второй триггер опрокидывается счетным импульсом при наличии 1 на выходе первого триггера, а третий триггер опрокидывается при наличии 1 на входах двух предыдущих триггеров, и так далее. Следовательно, для формирования сигнала переноса в каждый разряд счетчика необходимо включать элемент И, и соединить его входы с прямыми выходами всех предыдущих разрядов, а выход – с JK-входами триггера данного разряда.

Быстродействие этого счетчика выше, чем счетчика с последовательным переносом, поскольку оно равно быстродействию одного разряда. Это является важным достоинством счетчиков с параллельным переносом, обеспечившим им широкое применение. Недостаток – необходимость включения в схему логических элементов с разным, причем нарастающим от разряда к разряду, числом входов. Это нарушает регулярность структуры счетчика и ограничивает возможность наращивания его схемы.

Вычитающий счетчик с параллельным переносом строится так же, как и суммирующий, но сигналы переноса снимаются с инверсных, относительно используемых в суммирующем счетчике, выходов триггеров.