Учебники

Цифровые схемы – Счетчики

В предыдущих двух главах мы обсуждали различные регистры сдвига и счетчики с использованием D-триггеров . Теперь давайте обсудим различные счетчики, используя T-триггеры. Мы знаем, что T триггер переключает выход либо для каждого положительного фронта тактового сигнала, либо для отрицательного фронта тактового сигнала.

Бинарный счетчик «N» состоит из «N» T триггеров. Если счетчик считает от 0 до 2 ? – 1, то он называется двоичным повышающим счетчиком . Точно так же, если счетчик ведет обратный отсчет от 2 ? – 1 до 0, то он называется двоичным обратным счетчиком .

Существует два типа счетчиков, основанных на триггерах, которые подключены синхронно или нет.

  • Асинхронные счетчики
  • Синхронные счетчики

Асинхронные Счетчики

Если триггеры не получают тот же тактовый сигнал, то этот счетчик называется асинхронным счетчиком . Выходной сигнал системных часов применяется в качестве тактового сигнала только для первого триггера. Оставшиеся триггеры получают тактовый сигнал с выхода предыдущего триггера. Следовательно, выходы всех триггеров не изменяются (влияют) одновременно.

Теперь давайте обсудим следующие два счетчика один за другим.

  • Асинхронный двоичный счетчик
  • Асинхронный двоичный счетчик

Асинхронный двоичный счетчик

N-битный асинхронный двоичный счетчик состоит из «N» T триггеров. Он отсчитывает от 0 до 2 ? – 1. Блок-схема 3-битного асинхронного двоичного счетчика с повышением частоты показана на следующем рисунке.

Асинхронный двоичный счетчик

3-битный асинхронный двоичный счетчик содержит три триггера, и Т-вход всех триггеров подключен к «1». Все эти триггеры запускаются по отрицательному фронту, но выходы изменяются асинхронно. Тактовый сигнал напрямую подается на первый Т-триггер. Таким образом, выход первого T триггера переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала.

Выход первого триггера T применяется в качестве тактового сигнала для второго триггера T. Таким образом, вывод второго T-триггера переключается для каждого отрицательного фронта вывода первого T-триггера. Аналогично, выход третьего T-триггера переключается для каждого отрицательного фронта выхода второго T-триггера, поскольку выход второго T-триггера действует как тактовый сигнал для третьего T-триггера.

Предположим, что начальный статус T триггеров с крайнего правого на самый левый равен Q2Q1Q0=000. Здесь Q2 & Q0 – это MSB и LSB соответственно. Мы можем понять работу 3-битного асинхронного двоичного счетчика из следующей таблицы.

Нет отрицательного края часов Q 0 (LSB) Q 1 Q 2 (MSB)
0 0 0 0
1 1 0 0
2 0 1 0
3 1 1 0
4 0 0 1
5 1 0 1
6 0 1 1
7 1 1 1

Здесь Q0 переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала. Q1 переключается для каждого Q0, который идет от 1 до 0, в противном случае остается в предыдущем состоянии. Аналогично, Q2 переключается для каждого Q1, который изменяется от 1 до 0, в противном случае остается в предыдущем состоянии.

Начальное состояние T-триггеров в отсутствие тактового сигнала: Q2Q1Q0=000. Это значение увеличивается на единицу для каждого отрицательного фронта тактового сигнала и достигает максимального значения на 7- ом отрицательном фронте тактового сигнала. Этот шаблон повторяется, когда применяются дополнительные отрицательные фронты тактового сигнала.

Асинхронный двоичный счетчик

N-битный асинхронный двоичный обратный счетчик состоит из ‘N’ T триггеров. Он отсчитывает от 2 ? до 1 до 0. Блок-схема 3-битного асинхронного двоичного счетчика с понижением частоты показана на следующем рисунке.

Асинхронный двоичный счетчик

Блок-схема 3-битного асинхронного двоичного счетчика с понижением аналогична блок-схеме 3-битного асинхронного двоичного счетчика с повышением частоты. Но единственное отличие состоит в том, что вместо подключения обычных выходов одноступенчатого триггера в качестве тактового сигнала для триггера следующей ступени, подключите дополненные выходы одноступенчатого триггера в качестве тактового сигнала для триггера следующей ступени. Дополняемый вывод идет от 1 до 0 так же, как нормальный вывод идет от 0 до 1.

Предположим, что начальный статус T триггеров с крайнего правого на самый левый равен Q2Q1Q0=000. Здесь Q2 & Q0 – это MSB и LSB соответственно. Мы можем понять работу 3-битного асинхронного двоичного счетчика с понижением из следующей таблицы.

Нет отрицательного края часов Q 0 (LSB) Q 1 Q 2 (MSB)
0 0 0 0
1 1 1 1
2 0 1 1
3 1 0 1
4 0 0 1
5 1 1 0
6 0 1 0
7 1 0 0

Здесь Q0 переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала. Q1 переключается для каждого Q0, который идет от 0 до 1, в противном случае остается в предыдущем состоянии. Аналогично, Q2 переключается для каждого Q1, который идет от 0 до 1, в противном случае остается в предыдущем состоянии.

Начальное состояние T-триггеров в отсутствие тактового сигнала: Q2Q1Q0=000. Это уменьшается на единицу для каждого отрицательного фронта тактового сигнала и достигает того же значения на 8- ом отрицательном фронте тактового сигнала. Этот шаблон повторяется, когда применяются дополнительные отрицательные фронты тактового сигнала.

Синхронные Счетчики

Если все триггеры получают один и тот же тактовый сигнал, то этот счетчик называется синхронным счетчиком . Следовательно, выходы всех триггеров изменяются (влияют) одновременно.

Теперь давайте обсудим следующие два счетчика один за другим.

  • Синхронный двоичный счетчик
  • Синхронный двоичный счетчик

Синхронный двоичный счетчик

N-битный синхронный двоичный счетчик состоит из «N» T триггеров. Он отсчитывает от 0 до 2 ? – 1. Блок-схема 3-разрядного синхронного двоичного счетчика с повышением частоты показана на следующем рисунке.

Синхронный двоичный счетчик

3-разрядный синхронный двоичный счетчик содержит три Т-триггера и один 2-входной логический элемент И. Все эти триггеры запускаются по отрицательному фронту, и выходы триггеров изменяются (влияют) синхронно. Т-входы первого, второго и третьего триггеров равны 1, Q0 и Q1Q0 соответственно.

Выход первого T-триггера переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала. Выход второго триггера T переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала, если Q0 равно 1. Выход третьего триггера T переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала, если оба Q0 & Q1 равны 1.

Синхронный двоичный счетчик

N-битный синхронный двоичный счетчик состоит из «N» T триггеров. Он отсчитывает от 2 ? до 1 до 0. Блок-схема 3-битного двоичного счетчика с синхронным понижением частоты показана на следующем рисунке.

Синхронный двоичный счетчик

3-битный двоичный счетчик с синхронным понижением содержит три T-триггера и один 2-входной вентиль AND. Все эти триггеры запускаются по отрицательному фронту, и выходы триггеров изменяются (влияют) синхронно. Т-входы первого, второго и третьего триггеров равны 1, Q0 &’ Q1Q0 соответственно.

Выход первого T-триггера переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала. Выход второго триггера T переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала, если Q0 равен 1. Выход третьего триггера T переключается для каждого отрицательного фронта тактового сигнала, если оба Q1 & Q0 равны 1.