Суммирующие счетчики

Рассмотрим счетчики К155ИЕ2 и К155ИЕ5. Условные графические обозначения счетчиков приведены на рис. 24.4.

Рис. 24.4. Счетчики: а) К155ИЕ5, б) К155ИЕ2

Счетчики построены следующим образом: в каждой ИС первый из триггеров имеет отдельный вход С1 и прямой выход, три остальных триггера соединены между собой так, что образуют делитель на 8 в ИС типа ИЕ5 и на 5 – в ИС типа ИЕ2. При соединении выхода первого триггера с входом С2 цепочки из трех триггеров образуются четырехразрядные счетчики, позволяющие производить деление частоты входного сигнала С1 соответственно на 16 и 10.

Рис. 24.5. Структура счетчика ИЕ5

Рис. 24.6. Структура счетчика ИЕ2

ИС имеют по два входа R0 установки в 0, объединенные по схеме "И". Сброс (установка в 0) триггеров производится при подаче уровней логической единицы на оба входа R0. ИС типа ИЕ2 имеет, кроме того, входы установки триггеров счетчика в состояние 9. При воздействии на оба эти входа логической 1 первый и четвертый триггеры переходят в единичное состояние, а остальные – в нулевое. Входы R0 и R9 изменяют состояние триггеров счетчика независимо от того, действует синхроимпульс или нет.

Наличие входов установки, объединенных по схеме "И", позволяет строить делители частоты с различными коэффициентами деления в пределах от 2 до 16 без использования дополнительных логических элементов.

Принцип построения делителя частоты на N следующий:

- число N представляется в двоичном коде (для примера возьмем N = 9₁₀ = 1001₂);

- определяются номера триггеров, которые необходимо установить в единичное состояние (третий и нулевой);

- выходы третьего и нулевого триггеров соединяются с входами R0.

В этом случае до прихода девятого импульса счетчик работает в обычном режиме подсчета входных импульсов (состояние счетчика увеличивается на 1 с каждым входным импульсом). Девятый импульс переводит счетчик в состояние 9, при котором на выходах третьего и нулевого триггеров формируются уровни логической 1. Эти выходы соединены с входами R0, поэтому происходит обнуление всех триггеров счетчика. Поэтому при непрерывной подаче входных импульсов счетчик работает в сокращенном цикле от 0 до 8 (девятое состояние появляется кратковременно на время обнуления триггеров.

При разработке измерительной аппаратуры, а также во многих других случаях желательно обеспечивать отображение информации в десятичной системе счисления. В этом случае наиболее удобно использовать счетчики типа ИЕ2 с коэффициентом деления 10 (декады). При их отсутствии возможно реализовать декады на счетчиках типа ИЕ4, ИЕ5 (рис. 24.7, а, б).

Рис. 24.7. Декады на ИМС: а) типа ИЕ4, б) ИЕ5

Временные графики работы декады на основе ИС типа ИЕ4, ИЕ5 представлены на рис. 24.8.

Рис. 24.8. Временные диаграммы работы декады

ИС позволяют наращивать разрядность счетчика и реализовывать как синхронный, так и асинхронный режимы работы счетчиков (рис. 24.9, 24.10).

Рис. 24.9. 12-разрядный асинхронный двоичный счетчик

При разработке схем следует учитывать, что максимальное время переключения синхронного счетчика определяется временем переключения одной ИС (если Q0 = Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = Q5 = Q6 = Q7 = 1 все три ИС начинают переключаться одновременно), а в асинхронном счетчике суммой времен переключения ИС. Максимальное время переключения 12-разрядного счетчика в три раза больше времени переключения 4-разрядного.

Рис. 24.10. 12-разрядный синхронный двоичный счетчик

Для построения синхронного счетчика в качестве примера используется микросхема К555ИЕ10.

Назначение входов ИС следующее:

- V1 – вход стробирования переноса;

- P1 – вход переноса;

- P2 – выход, на котором при условии, что счетчик находится в 15-м состоянии, формируется сигнал переноса в следующий счетчик;

- С – прямой динамический синхровход;

- R – инверсный статический вход обнуления;

- W – вход управления режимом работы счетчика.

Если W = 0, триггеры счетчика устанавливаются в состояние, определяемое входами D при поступлении синхроимпульса (по фронту).

Если W = 1 и V1 = P1 = 1, происходит счет количества синхроимпульсов.