Счётчики (классификация, двоичные счётчики прямого и обратного счёта, таблицы функционирования и временные диаграммы работы).

Счётчики предназначены для регистрации числа поступивших на счётчик сигналов и деления частоты. В них выполняются и такие микрооперации как установка в исходное состояние, хранение и выдача слов.

Счётчик характеризуется модулем счёта М. Счётчик переходит из состояния в состояние при поступлении входных сигналов, после каждых М сигналов счётчик возвращается к началу цикла. Счётчики различают:

1. По значению модуля счёта:

· Двоичные (М=2ⁿ), где n – разрядность счётчика

· Двоично-кодированные с произвольным модулем счёта.

· Счётчики с одинарным кодированием (счётчики Джонсона)

2. По направлению счёта:

· Суммирующие (прямого счёта)

· Вычитающие (обратного счёта)

· Реверсивные (с изменением направления счета)

3. По способу организации межразрядных связей:

· Счётчики с последовательным переносом

· Счётчики с параллельным переносом

· Счётчики с комбинированным переносом

Быстродействие счетчика может характеризоваться следующими параметрами:

1) временем установления кода t_K, отсчитываемым от начала входного сигнала, до момента установления нового состояния.

2) временем распространения переноса – от начала входного до начала выходного, вызванного данным входным.

Счётчики строят на основе Т-триггеров и всего, что можно превратить в Т-триггер.

Структуру двоичного счётчика можно получить эвристическим путём или методом формального синтеза.

Счетчик прямого счета, суммирующий:

Триггер младшего разряда должен переключаться от одного входного сигнала. Триггер разряда Q1 должен переключаться через 2 входных сигнала, а Q2 через 4. Поскольку частота переключения снижается вдвое, поэтому триггер может быть построен как цепочка последовательных Т – триггеров. Далее старшиё разряд должен изменяться при переключении младшего разряда из 1 в 0.

Представление счетчика цепочкой Т-триггеров справедливо как для суммирующего, так и для вычитающего вариантов, поскольку закономерность по соотношению частот переключения разрядов сохраняется как при просмотре таблицы сверху вниз (прямой счет), так и снизу вверх (обратный счет). Различия при этом состоят в направлении переключения предыдущего разряда, вызывающего переключение следующего. При прямом счете следующий разряд переключается при переходе предыдущего в направлении от 1 к 0, а при обратном – при переключении от 0 к 1. То есть различие заключается в разном подключении входов триггеров к выходам предыдущих.

Вычитающий счётчик:

Полученные структуры относят к асинхронным счетчикам, т.к. в них каждый триггер переключается выходными сигналом предыдущего, и эти переключения происходят не одновременно.