Реверсивные счетчики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

Реферат

на тему: Реверсивные счетчики

2014 г.

Вступительная часть

Счетчик (Counter) представляет собой логическое цифровое устройство последовательностного типа, состояние которого циклически повторяется под действием входных импульсов. Новое состояние счетчика, как и любого последовательностного устройства с памятью, зависит не только от действующих входных сигналов, но и от последовательности сигналов, которые поступали на входы счетчика в прошлом.

Основное назначение счетчика - подсчет поступивших на счетный вход импульсов и фиксация их числа в том или ином коде. После подсчета заданного числа импульсов счетчик в режиме непрерывного счета самостоятельно возвращается в исходное нулевое состояние и цикл его работы повторяется.

В стандартных сериях цифровых интегральных микросхем (ИМС), выпускаемых отечественной промышленностью, счетчики обозначаются буквами ИЕ. цифровой счетчик реверсивный

1. Основные характеристики счетчиков

Счетчик содержит n последовательно включенных счетных триггеров, которые называются разрядами. Первый триггер счетчика является младшим разрядом, а справа от него находятся старшие разряды. Счетчики отличаются друг от друга числом разрядов n, модулем счета M и типом счетной последовательности, которая может быть двоичной, двоично-десятичной, в коде Грея или в другом коде. Двоичные коды могут иметь различные веса разрядов, например, 8421 либо 2421 (код Айкена) и т.п.

Выходы разрядных триггеров в счетчиках обычно обозначаются на схемах индексами 0, 1, 2, 3, …, как номера разрядов двоичного кода, тогда Q0 будет выходом триггера младшего нулевого разряда. Допускается обозначение выходов 1, 2, 4, 8, … согласно весовым коэффициентам двоичного кода.

Для n-разрядного двоичного счетчика, имеющего 2n состояний, модуль счета M (или иначе коэффициент счета К_сч) и максимальное число подсчитанных импульсов N_max, поступивших на вход счетчика, определяются соотношениями

M = 2ⁿ , N_max= 2ⁿ ?1.

Модуль счета M определяется общим числом состояний (переключений) счетчика за один полный цикл счета, через которые он проходит в последовательности 0, 1, 2, …, 2n-1, 0, 1, 2, …

Общая емкость для каскадно включенных i счетчиков равна

M_?=M_1*M_2*…_*M_i

Модуль счета M численно совпадает с коэффициентом деления числа входных импульсов K_д. Для периодических входных сигналов, следующих с частотой F_вх, частота выходных сигналов счетчика-делителя равна

F_вых=F_вх /K_д

Важным эксплуатационным показателем электронных счетчиков является их быстродействие, зависящее от выбранной элементной базы и схемы построения. Динамическим параметром, определяющим быстродействие счетчика, является время установления выходного кода t_k.

2. Классификация счетчиков

Счетчики можно классифицировать по ряду признаков, рассмотрим основные из них.

По быстродействию и способу организации внутренних связей счетчики делятся на следующие группы:

- асинхронные (или последовательные);

- синхронные (или параллельные).

По направлению счета двоичные счетчики подразделяются на:

- суммирующие (прямого счета);

- вычитающие (обратного счета);

- реверсивные (с изменением направления счета).

Отмеченные классификационные признаки независимы и могут встречаться в различных сочетаниях. Согласно указанным классификационным признакам и функциональным назначениям микросхем, в схему сведены широко применяемые в аппаратуре отечественные и зарубежные счетчики средней степени интеграции.

3. Реверсивные счетчики

Реверсивным называется счетчик, позволяющий производить счет как в прямом, так и в обратном направлении. На примере микросхем ИЕ6(двоично-десятичный) и ИЕ7(двоичный) исследуем работу реверсивных счетчиков с предварительной записью.

Микросхемы ИЕ6 и. ИЕ7 представляют собой четырехразрядные реверсивные счетчики с предварительной записью; первый из них - двоично-десятичный, а второй - двоичный. Десятичный счетчик отличается от двоичной внутренней логики (рис. 1.), управляемой триггерами. Условное обозначение и цоколевка этих счетчиков даны на рис. 1.

Рис. 1. Структура, условное обозначение и цоколевка микросхем ИЕ6, ИЕ7, их временные диаграммы работы

Особенностью данных счетчиков является их построение по синхронному принципу, т. е. все триггеры переключаются одновременно от одного тактового импульса. Тактовые входы: для счета на увеличение СU (вывод 5) и на уменьшение СD (вывод 4) - раздельные, прямые динамические. Поэтому состояние счетчика будет изменяться по фронту тактового импульса. Направление счета (увеличение или уменьшение на единицу) определяется тем, на какой из тактовых входов (вывод 5 или 4) подается положительный перепад. В это время на другом тактовом входе следует зафиксировать высокий уровень напряжения.

Установка счетчиков в нулевые состояния осуществляется подачей на вход сброса R высокого уровня напряжения, так как вход R прямой статический.

Входы разрешения параллельной загрузки /РЕ инверсные статические, поэтому управляющим сигналом является низкий уровень напряжения. Для предварительной записи определенного числа в счетчик необходимо подать его двоичный код на входы D1...D4 (в ИЕ6 от 0 до 9, а в ИЕ7 от 0 до 15). Для этого на вход /РЕ необходимо подать низкий уровень (на входах СU и СD -высокий уровень, а на входе R - низкий). Счет начнется с записанного числа по импульсам низкого уровня, подаваемым на вход СU или СD. Информация на выходе изменяется по фронту тактового импульса. При этом на втором тактовом входе и на входе /РЕ должен быть высокий уровень, а на входе R - низкий, состояние входов D безразлично. Одновременно с каждым десятым (шестнадцатым) на входе CU импульсом на выходе /TCU , вывод 12, появляется повторяющий его выходной импульс, который может подаваться на вход CU следующего счетчика. В режиме вычитания одновременно с каждым импульсом на входе СD , переводящим счетчик в состояние 9 (15), на выходе TCD , вывод 13, появляется выходной импульс. То есть от выводов /ТСU и /ТCD берутся тактовые сигналы переноса и заема для последующего и от предыдущего четырехразрядного счетчика. Дополнительной логики при последовательном соединении этих счетчиков не требуется: выводы /ТСU и /ТСD предыдущей микросхемы присоединяются к выводам CU и СD последующей. Однако такое соединение счетчиков ИЕ6 и ИЕ7 не полностью синхронное, т. к, тактовый импульс на последующую микросхему будет передан с двойной задержкой переключения логического элемента ТТЛ.

Входы предварительной записи /РЕ и сброса R при каскадном соединении ИС объединяются в отдельные шины.

Следовательно, счетчики можно переводить в режимы сброса, параллельной загрузки, а также синхронного счета на увеличение или уменьшение.

4. Современный реверсивный счетчик(564ИЕ14 ЭП)

Двоично / двоичнодесятичный 4- разрядный реверсивный счетчик с предварительной установкой. Технология - КМОП 3мкм процесс.

Технические условия исполнения АЕЯР.431200.610-16 ТУ

Предназначены для применения в радиоэлектронной аппаратуре специального назначения.

Краткие основные характеристики:

Диапазон напряжений питания от 4,2 В до 15 В.

Время задержки распространения сигнала при включении и выключении (от тактового входа к выходу разряда) <880 нс при U_СС = 5,0 В, U_IH = 5,0 В, U_IL = 0 В, С_L= 50 пФ, Т=25 °С.

Выходное напряжение низкого уровня <0,01 В при U_СС = 5,0 В, U_IH = 5,0 В, U_IL = 0 В, Т=25 °С. Выходное напряжение высокого уровня >4,99 В при U_СС = 5,0 В, U_IH = 5,0 В, U_IL = 0 В, Т=25°С. Предельное значение входного и выходного напряжения от -0,5 В до (U_СС + 0,5) В.

Стойкость к воздействию спецфакторов по группам исполнения: 7.И₁ - 3Ус, 7.И - 4Ус,

7.И - 2 х 4Ус, 7.С1 - 10 х 1Ус, 7.С4 - 1Ус, 7.К - 0,4 х 1К, 7.К4 - 0,5 х 1К, 7.И8 - 0,02 х 1Ус.

Таблица режимов

X - любой логический уровень

Н - высокий уровень

L - низкий уровень

Обозначение микросхем при заказе (в договоре на поставку)

564ИЕ14Т ЭП АЕЯР.431200.610-16 ТУ

При заказе микросхем, предназначенных для автоматической сборки (монтажа) аппаратуры, после обозначения ТУ ставят букву «А»:

564ИЕ14Т ЭП АЕЯР.431200.610-16 ТУ А

Обозначение микросхем при заказе в бескорпусном исполнении:

564ИЕ14Н4 ЭП АЕЯР.431200.610-16 ТУ

Варианты конструктивного исполнения:

- в корпусе типа 402.16-33.04H, 402.16-33НБ с никелевым покрытием;

- в корпусе типа 402.16-33.03 с золотым покрытием;

- кристаллы без корпуса.

Заключение

Так как счетчики до сих пор имеют очень широкий спектр применения(радиоэлектронная аппаратура, в системах управления автоматическими линиями, в намоточных станках для определения количества витков и т.д.), то и по сей день проводятся исследования по улучшению быстродействия и способа организации внутренних связей.

Литература

1. Браммер, Ю. А. Цифровые устройства: учеб. пособие для вузов / Ю. Браммер, И. Н. Пащук. - М. : Высш. шк., 2004. - 229 с.

2. Угрюмов, Е. П. Цифровая схемотехника : учеб. пособие для вузов / Е. П. Угрюмов. - СПб. : БХВ-Петербург, 2004. - 528 с.

3. Новиков, Ю. В. Основы цифровой схемотехники / Ю. В. Новиков. - М. : Мир, 2001. - 379 с.

4. Уэйкерли, Дж. Проектирование цифровых устройств : в 2 т. / Дж. Уэйкерли; пер. с англ. - М. : Постмаркет, 2002. - 1072 с.

5. Логические ИС КР1533, КР1554 : справочник. В 2 ч. / И. И. Петровский [и др.]. - М. : ТОО «БИНОМ», 1993. - 496 с.

6. Опадчий, Ю. Ф. Аналоговая и цифровая электроника : учебник для вузов / Ю. Ф. Опадчий, О. П. Глудкин, А. И. Гуров. - М. : Горячая линия - Телеком, 2003. - 768 с.

Размещено на Allbest.ru