необходимость исключения «лишних» состояний. Например, для построения счетчика-делителя с Ксч=10 необходим четырехразрядный счетчик, число состояний которого следует уменьшить с 16 до 10 исключением шести лишних. Пример реализации десятичного счетчика на JK-триггерах с входной логикой приведен на рис. 4.45. Счетчики-делители такого вида, построенные как счетчики с параллельным переносом, обладают наибольшим быстродействием, поскольку счетные импульсы поступают на все триггеры одновременно.

Счетчик-делитель может быть реализован и на D-триггерах. Однако функциональная схема получается более сложной из-за большого числа дополнительных логических элементов. Поэтому для таких делителей предпочтительнее JK-триггеры с входной логикой.

Широкое применение на практике находят делители, построенные на основе счетчиков с последовательным переносом, в схему которых вводится обратная связь для исключения лишних состояний. Такой счетчик работает в режиме суммирования или вычитания до некоторого состояния, задаваемого коэффициентом счета Kj. Это состояние дешифрируется устройством, на выходе которого формируется сигнал сброса счетчика в исходное нулевое состояние. Сигнал сброса по цепи обратной связи поступает на R-входы всех триггеров одновременно, благодаря чему они устанавливаются в нуль.

Для примера на рис. 4.46 приведен счетчик-делитель с Ксч-10. Дешифратором служит логический элемент И. Поскольку из-за наличия на его входе опасных состязаний сигналов возможны сбои в работе счетчика, то к нему на выход добавляется RS-триггер T5, который, переключившись, сохраняет на выходе единичный уровень до прихода следующего счетного импульса, возвращающего триггер в нулевое состояние. Так обеспечивается функциональная надежность счетчика.

™"......---1 -1 - -

* JLL т-* Те8

*4

Рис. 4.45. Счетчик-делитель на 10 с параллельным переносом

IT

Рис. 4.46. Счетчик-делитель на 10 с устройством сброса

Дешифрируемая комбинация 1010 отображает состояние счетчика с номером 10. Входы логического элемента И соединены с прямыми выходами второго и четвертого разрядов счетчика, т. е. с теми триггерами, которые находятся в единичном состоянии. На вход R триггера Ть поступают счетные импульсы. Формируемый триггером сигнал сброса снимается с его инверсного выхода ёЬ, поскольку установочные R-входы триггеров счетчика инверсные.

Работает счетчик-делитель следующим образом. Пусть в исходном состоянии все триггеры находятся в 0. Под действием счетных импульсов счетчик изменяет свое состояние от нулевого до десятого. При этом триггер Ть находится в состоянии 0. Дешифратор и включенный на его выходе триггер при состоянии счетчика 1010 вырабатывают сигнал с нулевым уровнем на выходе ф5, которым все разряды счетчика до прихода одиннадцатого счетного импульса переводятся в нулевое состояние. Так, после десяти входных импульсов счетчик сбрасывает накопленный результат, возвращаясь в исходное положение.

Одиннадцатый импульс своим положительным перепадом переключает RS-триггер, снимая установочный сигнал.

Счетчик-делитель может быть построен и без дополнительных элементов (вентилей) [37]. Для построения безвентильного счетчика необходимо разложить заданный коэффициент счета на сомножители, каждый из которых содержит целую степень числа 2 или целую степень числа 2 с добавлением единицы:

К„=* 2е+1или

Ксч = 2* (2е + 1) или

К = 28 (2"+l)+J или

Ксч = 2l [2f(2« +!) + !]

где а, р, Y - целые числа 1, 2, 3, ...

Примеры такого разложения для КСч = 2-20 приведены в табл. 4.12.

Рассмотрим несколько примеров построения безвентильных счетчиков-делителей с использованием табл.

4.12.

Пример 1. Счетчик-делитель на 3.

Коэффициент счета разлагается на сумму (24-1). Для его реализации требуются два JK-триггера, соединенных, как показано на рис. 4.47,а. Как следует из временных диаграмм (рис. 4.47,6), в качестве выхода делителя можно использовать выход любого из триггеров.

С

»пу. п

п Г

Рис. 4.47. Безвентильный счетчик-делитель на 3: а - функциональная схема; б ные диаграммы

времен-

Таблица 4.12

Пример 2. Счетчик-делитель на 5.

Разложение заданного коэффициента счета можно представить в виде 22+1. Для реализации такого счетчика-делителя необходимы три JK-триггера. Его функциональная схема и временные диаграммы приведены на рис. 4.48. Два первых триггера соединяют в схему вычитающего счетчика с последовательным переносом, а третий подсоединяют J3-входом к Q2-выходу второго триггера, -входом к Q-входу, Q3-выходом к J1-входу первого триггера. Наподают уровень логической 1. Как видно из временных диаграмм,

выходом делителя может быть только выход второго триггера Q2.

Со о-

--1

Выход

тт,

<>! ц I I 1 I I м

*пт° п п п

1

п °п п п

Рис. 4.48. Безвентильный счетчик - делитель на 5: а временные диаграммы

функциональная схема; б

Пример 3. Счетчик-делитель на 7.

Разложение коэффициента счета имеет вид 2-3+1 = 2(2-}-1 ) + 1. Функциональная схема и временные диаграммы счетчика-делителя на 7 приведены на рис. 4.49. В основе схемы счегчнк с коэффициентом (2-fl) на триггерах T2 и Т3, к ним подключают триггер ti для увеличения коэффициента счета до 6 - 2(2-fl) и затем подключают триггер T4 для увеличения коэффициента счета на единицу. Схема его подключения та же, что и в

рассмотренных счетчиках-делителях. Выходом делителя, как видно из временных диаграмм, может служить только выход третьего триггера.

•lTZL .JP-> гТ

п п

V

Рис. 4.49. Безвентильный счетчик - делитель на 7:

а - функциональная схема; б - временные диаграммы

Из рассмотренных примеров можно вывести следующие правила построения безвентильных счетчиков-делителей:

1.Заданный коэффициент счета разлагают на сомножители.

2.Для реализации функциональной схемы выбирают JK-триггеры как наиболее удобные.

3.Составляют функциональную схему; в общем случае она представляет собой сочетание счетчиков с коэффициентом счета 2а, 2b, 2Y и т. д. и добавочных JK-триггеров для увеличения на единицу коэффициента счета (рис. 4.50).

4.Внутри каждого из счетчиков Ж-триггеры соединяют по схеме с последовательным переносом для режима вычитания.

5.Каждый добавочный JK-триггер подключают к соответствующему счетчику по следующей схеме: J-вход соединяют с прямым выходом последнего разряда счетчика, С-вход с С-входом первого разряда счетчика, инверсный выход Q- с J-входом первого разряда счетчика. K-вход с источником напряжения с уровнем логической 1.

6.Выходной сигнал снимают с выхода счетчика с коэффициентом 2а.

Как видно из изложенного, безвентнльные сметчики обладают свойством наращиваемости и не требуют дополнительных логических элементов. Их недостаток - большое число триггеров.

Быстродействие безвентильных счетчиков определяется их структурой, в частности тем, что значительная часть триггеров соединяется по схеме последовательного переноса.

I-о выход

тт

Рис. 4.50. Обобщенная функциональная схема безвентильного счетчика-делителя

Вход

G

J1

Рис. 4.51. Счетчик-делитель на регистре с перекрестными обратными связями