Сч.ттл+моп


Таблица 2.14. Управление триггером в микросхеме К561ТМЗ
Вход Выход Q
с рН H D
H Не разрешено
В B D
B Не разрешено
Таблица 2.13. Состояния D-триггера из микросхемы К176ТМ2
Вход Выход
Синхронный Асинхронный С D R S Q QМесто для формулы. Н Н Н Н В
В Н Н В Н
x Н Н Без из-
мененияQ Q
x x В Н Н В
x x Н В В Н
x x В В В В
2.8. СЧЕТЧИКИ-ДЕЛИТЕЛИ КМОП
В данном параграфе рассмотрим 11 типов микросхем КМОП среднего уровня интеграции, необходимых для счета импульсов и деления частот. Номенклатура счетных микросхем сведена в табл, 2.16. Счет-чики делители составляют несколько групп.

Рис. 2.3'4. Микросхема с четырьмя D-триггерами:
а — схема одного D-триггера, схемы распределения тактовых импульсов С и импульсов полярности Р; б — структурная схема К561ТМЗ; в — цоколевка ТМЗ

Например, счетчики ИЕЗ — ИЕ5 предназначены для построения схем электронных секундомеров, часов, таймеров. Их можно использовать, например, для обслуживания индикаторов цифровых мультиметров, термометров.. Счетчики ИЕ8 и ;ИЕ9 имеют дешифрованные выходы (10 и 8 соответственно). Счетчики ИЕ11 и ИЕ14 однотипные четырехразрядные, реверсивные. Разнообразные возможности деления частот открывает применение счетчиков ИЕ2, ИЕ10, ИЕ16 и ИЕ19. Имеются счетчики асинхронные, синхронные, разрядные и даже 14-разрядный— ИЕШ.

Микросхема К176ИЕ2 (рис. 2.36, а)—счетчик, который может работать как двоичный, так и как десятичный. Счетчик имеет пять двоич-
| Рис. 2.35. Микросхема с двумя JK-триггерами: a — схема одного JK-триггера; б — цоколевка К561ТВ1

ftl а б л и д а 2.15. Состояния триггера в микросхемах К176 и К561ТВ1
Предыдущее состояние C Следующее состояние выхода
входа выхода j К S R Q Q Q
В x Н H H В Н
x Н Н H B В Н
: H x Н H H H В
x В Н H B H В
x x Н H x Не меняется
x x В H x x В Н
x x Н В x x H В
x x В B x x B В
Не фиксируется

Таблица 2.16. Счетчики КМОП
Серия Обозначение Номер микросхем
2 3 4 5 8 9 10 11 14 15 16 19
К176
К561 ИЕ + + + + +
+ + + + + + + +
CD4000А CD4500B —


— — — — 17 22 — — 29 59 20 18
— — — — — — 20 16 — — — —
ных выходов (выводы 10..14) и один десятичный (15). По входам S1—S4 (выводы 4...7) можно записать в счетчик предварительные данные. По входу R счетчику дается асинхронный сброс. На вывод 3 по-

Рис. 2.36. Счетчики-делители:
а — двоично-десятичный Ю76ИЕ2; б — двоичный К176ИЕЗ для семисегментного индикатора;: в —десятичный К176ИЕ4; г — генератор секундных импульсов Ю76ИЕ5
дается сигнал тактовой частоты C(f), По входу 2/10 осуществляется переключение счета. Если на входе 2/10 — высокий уровень, счетчик работает как двоичный; при низком (нулевом) потенциале — как десятичный и на выводе 15 появляются импульсы с частотой f/10.
Простейшее включение счетчика ИЕ2: вывод 2 соединить с выводом 16, а выводы 4, 5, 6, 7, 8 —заземлить. На вывод 3 подать частоту f. На выводах 14, 13, 12, 11, 10 появятся частоты f/2, f/4; f/8, f/16 и 1/32 соответственно. Вывод ЕС (т. е. 2) служит для разрешения счета.
Микросхема К176ИЕЗ (рис. 2.36,б)—счетчик. Он снабжен дешифратором для «зажигания» элементов семисегментных индикаторов. Тактовая частота f подается на вывод 4. На выводах 2 и 3 получим частоты и f/2 и f/6. Выводы 8...13 и 1 —это выходы для присоединения к каждому из семи сегментов цифрового индикатора HG1: от а до g соответственно. Если индикатор светодиодный, вывод 6 счетчика ИЕЗ следует заземлить. Для электролюминесцентного индикатора на этот вывод G подается модулирующая импульсная последовательность с частотой 32 кГц или 64 кГц (от-выводов 11 и 12 счетчика К176ИЕ5). Сброс показаний индикатора в нуль дается по входу R (вывод 5).
Микросхема К176ИЕ4 (рис. 2.36, в) — десятичный счетчик. От предыдущего двоичного ИЕЗ он отличается тем, что на выводе 2 выделяется последовательность с частотой f/10, а на выводе 3 — f/4. Назначение счетчиков ИЕЗ и ИЕ4 — обслуживание семисегментных индикаторов в электронных часах и цифровых измерительных приборах.
Микросхема К176ИЕ5 (рис. 2.36, г)— счетчик. Он служит генератором секундных импульсов для электронных часов и других программаторов и таймеров. К выводам 9 и 10 непосредственно подключается кварцевый резонатор (либо сюда подается эталонная частота от постороннего генератора). Частота кварцевого резонатора f может быть 16 384 Гц (т.е. 214 Гц) либо 32 768 Гц (т.е. 215 Гц). На буферных выводах 11 и 12 присутствует сформированная и усиленная последовательность с частотой f. На выводе 1 имеется частота f/28. Вывод 4 дает частоту f/214, а вывод 5 — f/215. Таким образом, на выводе 4 будет последовательность секундных интервалов при входной частоте f=214 Гц, а на выводе 5 секундная последовательность появится при f=215 Гц. Чтобы счетчик давал секундную последовательность, выводы 1 и 2 следует перемкнуть, поскольку вывод 2 — это вход частоты f/28.
Микросхемы К176ИЕ8 и К561ИЕ8 (рис. 2.37)—десятичные счетчики-делители. Они имеют 10 дешифрированных выходов Q0 ... Q9, Схема счетчиков (рис. 2.37,а) содержит пятикаскадный высокоскоростной счетчик Джонсона и дешифратор, преобразующий двоичный код в сигнал на одном из десяти выходов.
Если на входе разрешения счета ЕС присутствует низкий уровень, счетчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе С. При высоком уровне на входе ЕС действие тактового входа запрещается и счет останавливается (см. диаграмму сигналов, рис. 2.38, третья линия). При высоком уровне на входе сброса R счетчик очищается до нулевого отсчета.
На каждом выходе дешифратора высокий уровень появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером (см. диаграмму, рис. 2.38). Счетчик имеет выход переноса Свых. Положительный фронт выходного сигнала переноса появляется через 10 тактовых периодов и используется поэтому как тактовый сигнал для счетчика следующей декады. Максимальная тактовая частота для счетчика 2 МГц

Рис. 2.37. Схема десятичного счетчика К561ИЕ8 (а) и его цоколевка (б)
Длительность импульса запрета счета должна превышать 300 не, длительность тактового импульса не должна быть меньше 250 нc. Время действия импульса сброса должно превышать 275 нc. Возможные логические и импульсные состояния счетчика сведены в табл. 2.17.
Таблица 2.17. Состояния счетчиков К176ИЕ8 и К561ИЕ8
Вход Режим
R С ЕС В x x Q0=Q5—Q9 = B, Q1—Q9=H
Н В Счетчик работает
Н Н » »
Н Н X Код без изменений
Н x В » »
Н В » »
Н Н » »
На рис. 2.39 показана схема применения счетчика К561ИЕ8 с укороченным циклом. Здесь от выхода N (где 2<N<9) импульс подается на, сброс RS-триггера (используются ключи DD2.3 и DD2.4 дополнительной микросхемы K561JIE5). Если N —6, то счетчик ИЕ8 будет работать как делитель на шесть, что необходимо для устройств отсчета секунд и минут для часов. Выходной сигнал с частотой fвых = fвх/N появляется на выходе переноса и используется для запуска следующего каскада. Дополнительный RS-триггер в схеме (рис. 2.39) запускается при совпадении тактового импульса fBX и импульса нулевого отсчета

Рис. 2.38. Диаграмма сигналов в счетчике К561ИЕ8
3060703063240
Рис. 2.39. Работа счетчика К561ИЕ8 с укороченным циклом
К561ИЕ8 если выбрано N<6, то на выходе переноса Свых не сможет выделиться положительный фронт (см. диаграмму 2.38) В этом случае в качестве сигнала переноса (такт следующему счетчику) используется импульс от выхода Q0.
Микросхема К56ИЕ9 — счетчик-делитель на 8 (рис. 2.40). Этот счетчик, однотипный с предыдущим, имеет в основе синхронный счетчик Джонсона (используется четыре триггера), который дает повышение скорости счета. При этом в выходных сигналах отсутствуют пики помех. Дешифратор переводит состояния триггера счетчика в восемь выходных, соответствующих счету от 0 до 7. Диаграмма выходных состояний счетчика К56ШЕ9 (рис. 2.41) сходна с диаграммой для ИЕ8 (рис. 2.38) в части действия импульсов: запрет счета и сброс. Сигнал выходного переноса Cвых завершает цикл счета при восьмом тактовом импульсе. Положительные фронты импульсов Свых используются как тактовая последовательность для последующего счетчика ИЕ9. Таким образом, двухкаскадное соединение получается асинхронным (второй счетчик работает от пульсации Свых), хотя каждый из счетчиков — синхронный.

Рис. 2.40 Счетчик-делитель на 8: а —схема ИЕ9; б — цоколевкаЛогические состояния и импульсные переходы счетчика ИЕ9 сведены в табл. 2.18. Длительность тактового импульса должна быть больше 250 не, поэтому максимальная тактовая частота — 2 МГц. При напряжении питания 5 В тактовая частота не превышает 0,6 МГц. При напряжении питания 15 В требуется выбрать длительность импульса сброса — более 300 не, время его последействия составляет 275 не (при напряжении U и.п. = 5 В — оно окажется равным 1 мкс).
Схема симметричного деления интервалов на число 2<N<8 строится аналогично схеме (рис. 2.39).
Микросхема К561ИЕ10 (рис. 2.42) содержит два синхронных двоичных счетчика-делителя (без дешифраторов). Каждый счетчик основан на четырех D-триггерах (рис. 2.42, а). Линии С и ЕС (тактовая и четыре выхода QO—Q3, входы предварительной записи-установки S0—S3, а также вход разрешения этой операции SE. Вход и выход переноса СВХ и Свых имеют активные напряжения низкого уровня.
Запускающий тактовый перепад С для данного счетчика — положительный. Вход сброса данных R — асинхронный. Данные счетчика сбрасываются в ноль, если на вход R подается напряжение высокого уровня. Для переключения направления счета (на увеличение или на уменьшение) служит вход U/D (Больше/Меньше).


Рис 2.41. Диаграмма сигналов в счетчике К561ИЕ9

Рис. 2.42. Схема одного счетчика (а) и цоколевка двухканальной схемы К561ИЕ10 (б)
разрешения тактов) взаимозаменяемые, но отличаются противоположными активными уровнями, поэтому можно организовать счет по каждому фронту такта: по положительному и отрицательному.
В обычном режиме на вход ЕС следует подавать напряжение высокого уровня, поэтому ход счета окажется синхронным с каждым положительным тактовым фронтом. Счетчик работает при напряжении высокого уровня на входе сброса R. Нулевые уровни на выходах Q получатся, если на входе асинхронного сброса R будет присутствовать напряжение низкого уровня. Из табл. 2.19 видно (вторая строка), что напряжение низкого уровня на тактовом входе может быть разрешающим, тогда тактовым станет вход ЕС и счетным станет отрицательный перепад импульса на входе ЕС.
Таблица 2.18. СостоянияТаблица 2.19. Состояния
счетчика К561ИЕ9счетчика из К561ИЕ10
Вход Режим Вход Режим
R C ЕС C ЕСИ В x x Q0 = Q4—Q7 = B, В Н Счетчик работает
Q1—Q7=H Н Н » »
Н В Счетчик работает x Н Код не меняется
» »
Н Н » » x Н Н н X Код без изменений Н Н » »
Н X В » » В Н » »
Н В » » x x В Асинхронный сброс
Н Н » » Синхронные счетчики можно, каскадировать, но двухкаскадная схема станет асинхронной. Для этого выход Q3 первого счетчика следует соединить со входом ЕС последующего, подав на его тактовый вход С напряжение низкого уровня.
При напряжении питания UИ.П=15 В максимальная тактовая частота достигает 4 МГц, минимальная длительность импульса сброса 80 не, минимальная длительность импульса разрешения 140 не (при питании Uи.п= 5 В значения этих параметров примерно в 3 раза хуже: 1,5 МГц, 250 нс. , 400 нс.).
На рис. 2.43 показана диаграмма сигналов на выходах счетчика Q0—Q5 из микросхемы ИЕ10, где дана фазировка тактовых и разрешающих сигналов по входам С и ЕС. Восьмая линия диаграммы (рис. 2.43) показывает выходной сигнал Q3 (дес.) десятичного варианта (микросхема CD4518B) данного счетчика.
Микросхема К561ИЕ11 (рис. 2.44)—двоичный, четырехразрядный, реверсивный счетчик. Его удобно применять для подсчета приращения данных, причем несколько корпусов-ИЕ11 можно объединить в многокаскадные синхронные либо асинхронные счетчики. На основе этих микросхем выполняются синхронные делители частоты.
Счетчик имеет
четыре выхода Q0—Q3, входы предварительной записи-установки S0-S3, а также вход разрешения этой операции SE. Вход и выход переноса Свх и Свых имеют активные напряжения низкого уровня./
Запускающий тактовый перепад С для данного счетчика — положительный. Вход сброса данных R— асинхронный. Данные счетчика сбрасываются в ноль, если на вход R подается напряжение высокого уровня. Для переключения направления счета (на увеличение или на уменьшение) служит вход U/D (Больше/Меньше). Состояния и переходы счетчика К561ИЕ11 сведены в табл. 2.20). Микросхема считает, если на вход переноса Свх, а также на входы SE и R, поданы низкие уровни.

Рис. 2.43. Диаграмма сигналов в одном счетчике К561ИЕ10
Таблица 2.20. Состояние счетчика К561ИЕ11
С СвхВход U/DSE R
Режим
x В x Н Н Не считает
Н В Н H Код больше
Н Н Н Н Код меньше
x x x В Н Предварительная установка
x x x x В Сброс
Код на выходах будет возрастать при каждом положительном перепаде на тактовом входе, когда на входе U/D присутствует высокий уровень напряжения. Если этот уровень сделать низким, содержимое счетчика будет уменьшаться при каждом положительном фронте на входе такта С.
напряжение низкого уровня на тактовом входе может быть разрешающим, тогда тактовым станет вход ЕС и счетным станет отрицательный перепад импульса на входе ЕС.
Синхронное каскадирование счетчиков ИЕН получится, если соединить параллельно тактовые входы и подать сигнал от выхода переноса Свых первого счетчика на вход переноса Свх последующего (более старшего). Для асинхронного
Рис. 2.44. Счетчик К561ИЕ11:
a-схема;
б-цоколевка

каскадирования требуется соединить Свых с тактовым входом С последующей микросхемы.
Чистый, без сбоев тактовый сигнал для последующего счетчика получится, если на входе U/D сигнал меняется в момент присутствия напряжения высокого уровня на тактовом входе.
Микросхема К561ИЕ14 (рис. 2.45)—четырехразрядный реверсивный счетчик. Он может работать как двоичный и как десятичный делитель, Внутренняя структура счетчика для увеличения быстродействия снабжена схемой ускоренного переноса.

Рис. 2.45. Счетчик К561ИЕ14:
а — доколевка; б — схема организации раздельных входов
Счетчик имеет четыре раздельных выхода Q0—Q3 и выход переноса Свых. Вход тактовых импульсов С единый для счета на увеличение и уменьшение. Чтобы организовать раздельные тактовые входы СU (на увеличение) и CD (на уменьшение), требуется на Дополнительной микросхеме K561JIA7 (И) собрать RS-защелку (рис. 2.45,6). Если на вход CU данной схемы поступит^ сигнал высокого уровня, вход переключения направления счета U/D счетчика ИЕН получит напряжение низкого уровня и счет будет уменьшаться. На другом выходе С схемы (рис. 2.45, б) формируется единая тактовая сетка, которую следует подать на вывод 15 ИЕ14.
Запрещается счет, т. е. действие тактовых импульсов, с помощью высокого уровня на входе переноса Свх (это же вход «Запрет такта»), С помощью входа разрешения предварительной записи SE (когда на нем присутствует напряжение высокого уровня) можно записать в счетчик начальный код, воспользовавшись входами SO—S3. Если на эти провода поданы напряжения низких уровней, то соответствующие разряды получают нулевой отсчет. Если на входах Свх и SE присутствуют напряжения низких уровней, счетчик дает приращение (уменьшение) содержимого на 1 при каждом положительном тактовом перепаде.
На выходе переноса Свых нормальное напряжение высокого уровня. Оно переключается к низкому уровню, если в режиме «больше» счет стал максимальным (или минимальным в режиме «меньше»). В это время на входе Свх сигнал разрешающий, т.е. напряжение низкого уровня. Если вывод Свх не используется, его надо подключить к нулю.
Счет будет вестись в двоичном формате, если на входе B/D (Бинарный/Децимальный) присутствует напряжение высокого уровня. Счет будет десятичным, если на вход B/D подано напряжение низкого уровня. Наконец, счетчик увеличивает содержимое, если на вход U/D (Больше/Меньше) подается напряжение высокого уровня. При напряжении низкого уровня на входе U/D счет уменьшается.
При параллельном соединении тактовых входов нескольких счетчиков К561ИЕ14 получим быстрый синхронный счет. В асинхронном режиме многокаскадный счетчик работает медленнее. Максимальная
Таблица 2.21. Сигналы управления счетчиком К561 ИЕ1б/
Вход управления Сигнал Режим
Бинарный/ Децимальный1 (В) Двоичный счет
(B/D) 0 (В) Десятичный счет
Больше/Меньше1 Счет на увеличение
(U/D) 0 Счет на уменьшение
Разрешение установки (SE) 1 Прием от параллельных входов
0 Нет приема
Вход переноса (запрет тактовых 1 После тактового перепада не
импульсов) 0 считает
(Свх) Считает
тактовая частота для счетчика К561ИЕ14 2 МГц (при Uи.п=10В), время установления режимов после их переключения — более 460 нс, длительность времени импульса предварительной записи по входам SO—S3 не менее 320 нс (660 не при напряжении питания 3 В). Сигналы управления для счетчика К561ИЕ14 сведены в табл. 2.21.
Микросхема К561ИЕ16 (рис. 2.46) содержит 14-разрядный асинхронный счетчик (счетчик пульсаций), дающий на своих выходах Q0— Q13 16 384 двоичных отсчетов (сравните со счетчиком К176ИЕ5, рис. 2.36, г). Счетчик имеет выходной каскад, формирующий (обостряющий) тактовые импульсы. Схема входной части счетчика (формирователь и первый триггер со схемой мастер-помощник) показаны на рис. 2.46, б. Выходной провод Q0 получает сигнал от буферного инвертора.
Счетчик сбрасывает выходные сигналы в нуль при напряжении высокого уровня на входе сброса R. Содержимое счетчика увеличивается согласно каждому отрицательному перепаду тактового импульса. Максимальная тактовая частота достигает 3 МГц, длительность импульса сброса должна превышать 550 нс.
Микросхема К561ИЕ19 (рис. 2.47) — пятиразрядный синхронный счетчик по схеме Джонсона. От каждого триггера счетчика сделан ин-

Рис. 2.46. Счетчик К561ИЕ16:
а — цоколевка; б — схема одного двухступенчатого триггера из этого счетчика

Рис. 2.47. Счетчик К561ИЕ19:
а — схема,; б — цоколевка

Рис. 2.48. Диаграмма сигналов в счетчике К561ИЕ19 (а) и присоединение дополнительных элементов, чтобы получить деление на нечетное число (б)
версный выход Q0—Q4 (через буферные инверторы). Счетчик имеет пять входов предварительной записи (установки) SO—S4, тактовый вход С, вход последовательных данных D, а также вход сброса R. Входами SO—S4 можно воспользоваться, если подать сигнал разрешения установки (высокий уровень) на вход SE.
На рис, 2.48, а приведена диаграмма сигналов на выводах счетчика ИЕ19. Показанная фазировка выходных импульсов Q0—Q4 позволяет строить на базе ИЕ19 каскады деления частоты на число N, где 2<N<10. Для деления на четное число (N=2, 4, 6, 8, 10) добавочные элементы не нужны. Требуется только присоединить ко входу D выход Q5 при делении на 10, Q4 —на 8, Q3 — на 6, Q2 —на 4 и Q1 — на 2. При необходимости деления на нечетное число ко входу надо присоединить через двухвходовый элемент И два выходных сигнала, выбрав их согласно рис. 2.48,б. Максимальная тактовая частота для счетчика 2 МГц, максимальное время установления выходных сигналов—300 нс.
2.9. РЕГИСТРЫ КМОП
Среди многофункциональных микросхем среднего уровня интеграции, выполненных на логических элементах КМОП, популярны четырех, восьми и двенадцатиразрядные регистры. Номенклатура регистров КМОП разных серий сведена в табл. 2.22. Микросхема ИР2 содержит два четырехразрядных последовательных регистра, ИР9 — четырехразрядный, последовательно-параллельный регистр, ИР6 — универсальный двунаправленный восьмиразрядный шинный регистр с последовательным и параллельным входами, Двенадцатиразрядный ре-

Таблица 2.22. Регистры КМОП
Серия Обозначение Номер микросхемы
2 6 9 10 12 13
К176
K5G1 ИР +
+ + + . + + К564
CD4000 А — 15 34 35 06 — —
CD4000 В —, — — — — 108 —
ММ54С — — — — — — 905
гистр ИР 13 необходим для построения АЦП по схеме последовательного приближения (сравните с микросхемой К155ИР17). Микросхема ИР 10 содержит четыре отдельных регистра.
Микросхемы К176ИР2 и К561ИР2 (рис. 2.49) содержат по два независимых четырехразрядных регистра сдвига. Каждый регистр имеет четыре выхода Q от каждого триггера. Все триггеры регистра двухсту-

Рис. 2.49. Регистр К561ИР2 (а) и его цоколевка (б)
пенчатые, D-типа. Данные в регистр вводятся через последовательный вход D. Регистр имеет вход тактовых импульсов С, причем данные принимаются от входа D первого триггера и сдвигаются на один такт вправо после каждого положительного тактового перепада на входе С, Сброс в нуль данных на выходе Q регистра получится, если на вход асинхронного сброса R подать напряжение высокого логического уровня.
Состояния каждого регистра из состава ИР2 отображены в табл. 2.23. Четыре выхода регистра позволяют преобразовать последователь-
следует зафиксировать перед приходом положительного перепада тактового импульса на вход С. Последние четыре строки табл. 1.30 соответствуют аналогичным режимам из табл. 1.28 (триггер из микросхемы ТВ9), однако переключение триггера микросхемы К155ТВ15 происходит при положительном перепаде тактового импульса, а на вход К подаются инверсные сигналы управления. Ток потребления для микросхемы К155ТВ15 30 мА, максимальная частота переключения 25 МГц.

Таблица 1.30. Состояния JK-триггера из микросхемы К155ТВ15
Режим работы Вход Выход
SRC J KQ QАсинхронная установка Н В x x x В Н
Асинхронный сброс В Н x x x Н В
Неопределенность Н Н x x x В В
Переключение В В ↑ в н qq
Загрузка 0 (сброс) В В ↑ н в Н В
Загрузка 1 (установка) В В ↑ в н В Н
Хранение: нет изменений В В ↑ н в q q1.14. СЧЕТЧИКИ ТТЛ
Соединив последовательно несколько триггерных схем—делителей частоты на два, получим простейший многоразрядный двоичный делитель. Более общее название для делителей частоты — счетчики. Коэффициент деления счетчика, состоящего из n-триггеров типа Т, составляет 2n; здесь n — число двоичных разрядов счетчика. В настоящее время используется много вариантов счетных схем: асинхронные и синхронные; двоичные и десятичные; однонаправленные, только с увеличением счета, и двунаправленные, счет в которых может увеличиваться или уменьшаться (такие счетчики называют реверсивными). Коэффициент деления счетчика может быть либо постоянным, либо переключаемым.
Основой любой из этих схем служит линейка из нескольких триггеров. Рассмотренные варианты счетчиков различаются схемой управления этими триггерами. Между триггерами добавляются логические связи, назначение которых — запретить прохождение в цикле счета лишним импульсам. К примеру, четырехтриггерный счетчик может делить исходную частоту на 16, так как 24=16. Получим минимальный выходной код 0000, а максимальный 1111. Чтобы построить счетчик-делитель на 10, трех триггеров недостаточно (10>23), поэтому десятичный счетчик содержит в своей основе четыре триггера, но имеет обратные связи, останавливающие счет при коде 9=1001.
Таким обазом, удобно выпускать четырехтриггерные счетчики в двух вариантах: двоичном и десятичном. Примеры таких микросхем — пары: ИЕ6 и ИЕ7, ИЕ16 и ИЕ17. Расширять функции счетчиков можно, видоизменяя их цепи управления. Первоначально счетчики были асинхронными. В асинхронном режиме предыдущий триггер вырабатывает для последующего тактовые импульсы. Такие счетчики иногда называют счетчиками пульсаций.
В синхронном счетчике все триггеры получают тактовый импульс одновременно, поскольку тактовые входы их соединяются параллельно. Поэтому триггеры переключатся практически одновременно. В счетчике пульсаций каждый триггер вносит в процесс счета определенную задержку, поэтому младшие разряды результирующего кода появляются на выходах триггеров неодновременно, т. е. несинхронно с соответствующим тактовым импульсом. Например, для четырехразрядного счетчика пульсаций выходной параллельный код 1111 появится на выходах триггеров уже после того, как поступит шестнадцатый тактовый импульс, кроме того, эти четыре единицы сформируются неодновременно.
Синхронная схема значительно сложнее асинхронной. На ее выходах дайные от каждого разряда появляются одновременно и строго синхронно : с последним входным импульсом. В синхронный счетчик разрешается: синхронная (с тактовым импульсом) параллельная (в каждый триггер) загрузка начальных данных. Триггерная линейка синхронного счетчика снабжается специальным шифратором, который называется схемой ускоренного переноса (СУП).
Внутренние логические элементы управления, которыми часто снабжаются счетчики, позволяют сделать процесс счета реверсивным. Согласно команде, подаваемой на вход управления счетом «Больше/меньше», можно либо увеличивать, либо уменьшать на единицу содержимое счетчика при каждом очередном тактовом импульсе. У некоторых счетчиков тактовые входы на увеличение и на уменьшение отдельные.
Сброс данных счетчика, чтобы на всех выходах установился нулевой код, у одних схем асинхронный R, у других синхронный SR, происходит одновременно с приходом тактового импульса. Имеются счетчики с переменным коэффициентом деления. Устанавливаемый коэффициент деления зависит от кода, набранного на входах управления.
В табл. 1.31 перечислены счетчики ТТЛ, входящие в серии К155, К555, К531.
Таблица 1.31. Счетчики ТТЛ
Серия Обозначение Номер микросхемы
2 4 5 б 7 8 9 10 14 15 16 17 18
К155 + + + + + + + КМ155 ИЕ + + + + + + К555 + + + + + +
КМ555 + + К531 + + + . + 74 — 90 92 93 192 193 97 160 161 196 197 168 169 163
Микросхема К155ИЕ2 — четырехразрядный десятичный асинхронный счетчик пульсаций. Внутренняя схема его показана на рис. 1.64, а, а цоколевка на рис. 1.64,6. Первый триггер счетчика DD1.3 (рис. 1.64, а) может работать самостоятельно. Он служит делителем входной частоты в 2 раза. Тактовый вход этого делителя СО (вывод 14), а выход Q0 (вывод 12). Остальные три триггера DDI.4—DDI.6 образуют делитель на 5. Тактовый вход здесь С1 (вывод 1). Для обоих тактовых входов запускающий перепад отрицательный, т. е. от высокого уровня к низкому.
Счетчик имеет два входа R для синхронного сброса (выводы 6 и 7), а также два синхронных входа S (выводы 2 и 3) для предварительной загрузки в счетчик двоичного кода 1001, соответствующего десятичной цифре 9. Поскольку счетчик К155ИЕ2 асинхронный, состояния на
его выходах Q0—Q3 не могут изменяться одновременно. Если после данного счетчика выходной код требуется дешифрировать, т. е. перевести его в десятичное число, дешифратор должен стробироваться на время этой операции. Иначе из-за неодновременности переключения выходных уровней четырех триггеров могут дешифроваться импульсные помехи (клыки).
Входы синхронного сброса R1 и R2 (двухвходовой элемент И) запрещают действие импульсов по обоим тактовым входам и входам установки S. Импульс, поданный на вход R, дает сброс данных по всем триггерам одновременно. Подачей напряжения на входы S1 и S2 запрещается прохождение на счетчик тактовых импульсов, а также сигналов от входов R1 и R2. На выходах счетчика Q0—Q3 (выводы 12, 9, 8, и 11) устанавливаются напряжения выходных уровней ВННВ, что соответствует коду 1001, т. е. цифре 9.
Чтобы получить на выходах счетчика двоично-десятичный код с весом двоичных разрядов 8-4-2-1, необходимо соединить выводы 12 и 1 (т. е. выход Q0 и вход С1). Входная последовательность подается на тактовый вход С0 (вывод 14). Симметричный счетчик-делитель входной частоты в 10 раз получится, если соединить вывод 11 (выход Q3) с выводом 14 (вход СО). Симметричный способ деления в зарубежной литературе называется bi-quinary, т. е. в переводе — две пятерки. Выходная последовательность при счете двумя пятерками имеет вид симметричного меандра с уменьшенной в 10 раз частотой. Снимается она с выхода Q0 (вывод 12) микросхемы К155ИЕ2.
Для деления частоты на два используется тактовый вход СО (вывод 14) и выход Q0 (вывод 12). Для деления частоты в 5 раз подаем входную последовательность на вывод 1. Выходной сигнал получаем на выходе Q3 (вывод 11). Внешние перемычки для этих простых делителей не нужны. Счетчик К155ИЕ2 (аналог 7490) имеет ток потребления 53 мА и максимальную тактовую частоту 10 МГц. Аналогичная схема варианта 74LS 90 потребляет ток 15 мА и имеет тактовую частоту до 30 МГц.
Режим работы счетчика К155ИЕ2 можно выбрать по табл. 1.32 (сброс выходных данных в ноль, установка, т. е. загрузка девятки, счет). В табл. 1.33 показана последовательность смены напряжений высоких и низких уровней на выходах счетчика К155ИЕ2 в режиме двоично-десятичного счета, когда требуется соединить внешней перемычкой выход Q0 и вход С1 (т. е. выводы 1 и 12).
Микросхема К155ИЕ4 — четырехразрядный двоичный счетчик-делитель на 2, на 6 и на 12. Внутренняя схема его и цоколевка показаны соответственно на рис. 1.65, а, б. Счетчик ИЕ4 состоит из двух независимых делителей, как и предыдущая микросхема. Если тактовая последовательность с частотой f подана на вход С0 (вывод 14), на выходе Q0 (вывод 12) получим меандр с частотой f/2. Последовательность с частотой f на тактовом входе С1 (вывод 1) запускает делитель на 6, и меандр с частотой f/б появляется на выходе Q3 (вывод 8). При этом на выводах 11 и 9 имеются сигналы с частотой f/З (выходы Q1 и Q2). На выводы R1 и R2 подаются команды сброса.
Чтобы построить счетчик с модулем деления 12, требуется соединить делители на 2 и на 6, замкнув выводы 12 и 1. На вход С0 дается входная частота f, на выходе Q3 получается последовательность симметричных прямоугольных импульсов с частотой f/12. Тактовые запускающие перепады для счетчика К155ИЕ4— отрицательные, от высокого уровня


Таблица 1.32. Выбор режима работы счетчика К155ИЕ2
Вход сброса и установки Выход
R1 R2 S1 S2 Q0 Q1 | Q2 | Q3
В В Н x Н Н Н Н
В В x Н Н Н Н Н
x x В В В Н Н В
Н x Н x Счет x H x Н » Н x x Н » x Н В x » Таблица 1.33. Последовательность двоично-десятичного счета в микросхеме К155ИЕ2
Счет Выход
Q0 Q1 Q2 Q3
0 Н Н Н Н
1 В Н Н Н
2 Н В Н Н
3 В В Н Н
4 Н Н В Н
5 В Н В Н
6 Н В В Н
7 В В В Н
8 Н Н Н В
9 В Н Н В

к низкому. Режим работы счетчика ИЕ4 можно выбрать по табл. 1.34. Последовательность смены выходных уровней при счете от 0 до 11 показана в табл. 1.35.
Счетчик К155ИЕ4 (аналог 7492) потребляет ток питания 51 мА и работает с тактовой частотой 10 МГц. Для исполнения 74LS92 ток потребления 15 мА, максимальная частота до 10 МГц.
Микросхема К155ИЕ5, как и предыдущие, является четырехразрядным, асинхронным счетчиком пульсаций. Его структурная схема и цоколевка показаны соответственно на рис. 1.66, а, б. Согласно рис. 1.66, a счетчик ИЕ5 имеет две части: делитель на 2 (выход Q0; тактювый вход С0) и делитель на восемь (выходы Ql—Q3; тактовый вход С1). Режим работы счетчика ИЕ5 выбирается по табл. 1.36.
Если микросхема К155ИЕ5 применяется как счетчик-делитель на 16, необходимо соединить выводы 1 и 12. При этом последовательностьсчета от 0 до 15 (т. е. последовательность смены логических уровней на выходах Q0—Q3) будет соответствовать табл. 1.37. Другие особенности применения счетчика ИЕ5 соответствуют микросхемам ИЕ2 и ИЕ4, Микросхема К155ИЕ5 (аналог 7493) потребляет ток питания 53 мА и работает с тактовой частотой 10 МГц. Счетчик 74LS93 потребляет ток 15 мА, по входу С0 максимальная частота до 10 МГц и по входу С1 до 32 МГц.
Таблица 1.35. Последовательность счета для К155ИЕ4
Счет Выход
Q0 Q1 Q2 Q3
0 Н Н Н Н
1 В Н Н Н
2 Н В Н Н
3 В В Н Н
4 Н Н В Н
5 В Н В Н
6 Н Н Н В
7 В Н Н В
8 Н В Н В
9 В В Н В
10 Н Н В В
11 В Н В В
Таблица 1.34. Режимы работы счетчика К155ИЕ4
Вход сброса Выход
R1 R2 Q0 Q1 Q2 Q3
В В Н Н Н Н
Н В Счет В Н » Н Н » Таблица 1.36. Режим работы счетчика К155ИЕ5
Вход сброса Выход
R1 R2 Q0 Q1 Q2 Q3
В В Н Н Н Н
Н В Счет В Н » Н Н » Микросхемы К155ИЕ6 и К155ИЕ7 — четырехразрядные реверсивные счетчики, аналогичные по структуре. Счетчик ИЕ6 (рис. 1.67, а) двоич-


Таблица 1.37. Последовательность счета К155И Е5
Счет Выход Счет Выход
Q0 Q1 Q2 Q3 Q0 Q1 Q2 Q3
0 Н Н Н Н 8 Н Н Н В
1 В Н Н Н 9 В Н Н В
2 Н В Н Н 10 Н В Н В
3 В В Н Н 11 В В Н В
4 Н Н В Н 12 Н Н В В
5 В Н В Н 13 В Н В В
6 Н В В Н 14 Н В В В
7 В В В Н 15 В В В В

но-десятичный, а счетчик ИЕ7 (рис. 1.67, б) —двоичный. Внутреннею схему счетчика К155ИЕ7 можно изучить по рис. 1.67, в. На рис. 1,67, г показана цоколевка этих счетчиков. Импульсные тактовые входы для счета на увеличение CU (вывод 5) и на уменьшение CD (вывод 4) в этих микросхемах раздельные. Состояние счетчика меняется по положительным перепадам тактовых импульсов от низкого уровня к высокому на каждом из этих тактовых входов.
Для упрощения построения счетчиков с числом разрядов, превышающим четыре, обе микросхемы имеют выводы окончания счета на увеличение(ТСU, вывод 12) и на уменьшение (ТСD, вывод 13). От этих выводов 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 СU и CD последующей. По входам разрешения параллельной загрузки РЕ и сброса R запрещается действие тактовой последовательности и даются команды загрузки четырехразрядного кода в счетчик или его сброса.
В микросхемах ИЕ6 и ИЕ7 счетчики основаны на четырех двухступенчатых триггерах «мастер-помощник». Десятичный счетчик отличается от двоичного (см. его схему на рис. 1.67, в) внутренней логикой, управляющей триггерами. Счетчики можно переводить в режимы сброса, параллельной загрузки, а также синхронного счета на увеличение и уменьшение.
Если на вход CD подается импульсный перепад от низкого уровня к высокому (дается команда на уменьшение—down), от содержимого счетчика вычитается 1. Аналогичный перепад, поданный на входе CU, увеличивает (up) счет на 1. Если для счета используется один из этих входов, на другом тактовом входе следует зафиксировать напряжение высокого логического уровня. Первый триггер счетчика не может переключиться, если на его тактовом входе зафиксировано напряжение низкого уровня. Во избежание ошибок менять направление счета следует в моменты, когда запускающий тактовый импульс перешел на высокий уровень, т. е. во время плоской вершины импульса.
На выходах ТСU (окончание счета на увеличение, вывод 12) и ТСD (окончание счета на уменьшение, вывод 13) нормальный уровень —высокий. Если счет достиг максимума (цифра 9 для ИЕ6 и 15 для ИЕ7), с приходом следующего тактового перепада на вход СU от высокого
уровня к низкому (более 9 или более 15) на выходе ТСU появится низкое напряжение. После возврата напряжения на тактовом входе СU к высокому уровню напряжение на выходе ТСD останется низким еще на время, соответствующее двойной задержке переключения логического элемента ТТЛ.
Аналогично на выходе ТСD появляется напряжение низкого уровня, если на вход CD пришел счетный перепад низкого уровня. Импульсные перепады от выходов ТСU и ТСD служат, таким образом, как тактовые для последующих входов СU и CD при конструировании счетчиков более высокого порядка. Такие многокаскадные соединения счетчиков ИЕ6 и ИЕ7 не полностью синхронные, поскольку на последующую микросхему тактовый импульс передается с двойной задержкой переключения.
Если на вход разрешения параллельной загрузки РЕ (вывод 11) подать напряжение низкого уровня, то код, зафиксированный ранее на параллельных входах D0—D3 (выводы 15, 1, 10 и 9), загружается в счетчик и появляется на его выходах Q0—Q3 (выводы 3, 2, 6 и 7) независимо от сигналов на тактовых входах. Следовательно, операция параллельной загрузки — асинхронная.
Параллельный запуск триггеров запрещается, если на вход сброса R (вывод 14) подано напряжение высокого уровня. На всех выходах Q установится низкий уровень. Если во время (и после) операций сброса и загрузки придет тактовый перепад (от Н к В), микросхема примет его как счетный.
Счетчики К155ИЕ6 (74192) и К155ИЕ7 (74193) потребляют ток 102 мА. Маломощные варианты этих микросхем с переходами Шотки имеют ток потребления 34 мА. Максимальная тактовая частота 25 МГц; время задержки распространения сигнала от входа СU до выхода ТСU26 не, аналогичные задержки от входа РЕ до выхода Q3 составляют 40 не. Время действия сигнала сброса (от входа R до выходов Q) 35 не.
На рис. 1.68, а показана диаграмма работы десятичного счетчика ИЕ6, где обозначены логические переходы сигналов при счете на увеличение и уменьшение. Кольцевой счет возможен в пределах 0...9, остальные шесть состояний триггерам запрещены. Кольцо счета для двоичного счетчика ИЕ7 внутренних запретов не имеет (см. рис. 1.68,6). Составив

определенную комбинацию входных сигналов, по табл. 1.38 можно выбрать один из четырех режимов работы счетчика ИЕ6. Счет на увеличение здесь закончится при выходном коде ВННВ (9), уменьшение — при НННН (0). Аналогичные операции со счетчиком ИЕ7 позволяет проводить табл. 1.39. Окончанию счета на увеличение здесь соответствует код ВВВВ (15), а на уменьшение — НННН (0).
Микросхема К155ИЕ8 (рис. 1.69) — программируемый счетчик с входом для переключения коэффициента, на который можно разделить входную тактовую частоту. Счетчик имеет комплементарные выходы Q и Q, а также выход переноса Свых (после подсчета 63-го импульса). Тактовая частота подается на вход С (активный перепад — положительный) . Максимальный коэффициент деления счетчика ИЕ8 — 64. Для уменьшения этого коэффициента служат шесть входов поразрядного разрешения: Е0—Е5.
Выходную частоту можно рассчитать по уравнению:
fВЫХ = (f /64) (Е5*25 + Е4*24 + Е3*23 + Е2*22 + Е1*21 + Е0*20).(1.7)
Таблица 1.38. Режимы счетчиков ИЕ6Режим Вход Выход
R С CU CDDO D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 ТСU ТСDСброс В х х Н
В х х Вxxxx xxxx H H H H
H H H H В Н
В ВПараллельная загрузка Н Н х Н
Н Н х ВН Н Н хН Н В хH H H H
H H H H
В х х ВВ х х ВH H H HH H H H Qn =Dn Qn==Dn В Н
В В Н В
В ВСчет на увеличение Н В ↑ Вxxxx Счет на увеличение В ВСчет на уменьшение Н В В ↑ xxxx Счет на уменьшение В В
Здесь ЕО — Е5 — данные на входах разрешения, причем значение каждого коэффициента E1 может быть 1 или 0.
Сигнал разрешения по входу EI подается на вывод 11. Остановить деление можно, подав на вход S (вывод 10) напряжение высокого уровня. Активные напряжения низкого уровня, данные по входам EI и S, разрешают счет. Общий сброс с остановкой деления осуществляется высоким уровнем по входу R (вывод 13). Для последовательного соедине-
Таблица 1.39. Режимы счетчика ИЕ7Режим Вход Выход
R С CU CDDO D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 ТСU ТСDСброс В х х Н
В х х Вxxxx xxxx H H H H
H H H H В Н
В ВПараллельная загрузка Н Н х Н
Н Н х ВН Н Н хН Н В хH H H HH H H HВ B B BВ B B ВH H H HH H H HВ B B BВ B B В В Н
В В Н В
В ВСчет на увеличение Н В ↑ Вxxxx Счет на увеличение В ВСчет на уменьшение Н В В ↑ xxxx Счет на уменьшение В ВТаблица 1.40. Состояния счетчика ИЕ8
Вход Выход
R EISЕ5 Е4 ЕЗ Е2 Е1 ЕО Число импульсов на входе С СЕРЧисло импульсов CВЫХ(≥63)
QQ В x В x x x x x x x В Н В В
Н Н Н Н Н Н Н Н Н 64 В Н В 1
Н Н Н Н Н Н Н Н В 64 В 1 1 1
Н Н Н Н Н Н Н В Н 64 В 2 2 1
Н Н Н Н Н Н В Н Н 64 В 4 4 1
Н Н Н Н Н В Н Н Н 64 В 8 8 1
Н Н Н Н В Н Н Н Н 64 В 16 16 1
Н Н Н В Н Н Н Н Н 64 В 32 32 I
Н Н Н В В В В В В 64 В 63 63 1
Н Н Н В Н В Н Н Н 64 В 40 40 1
Н Н Н В В В В В В 64 Н В 63 1
ния счетчиков ИЕ8 служит вход СЕР (наращивание). Если сигнал СЕР-Н, на выходе Q установится напряжение высокого уровня.
В табл. 1.40 даны примеры состояний счетчика ИЕ8. Первая строка здесь показывает фазировку сигналов при сбросе (на R и S поданы напряжения высокого уровня). Последующие восемь строк — это примеры установки разных коэффициентов деления, точнее, в данных этой таблицы высоким уровнем последовательно опрашиваются входы разрешения Е0 — Е5. Десятая строка показывает пример получения числа выход-

ных импульсов 40 (число входных импульсов 64), но на входах Е5 и Е3 присутствуют напряжения высокого уровня — единицы, на остальных Входах — 0; подставьте эти данные в ф-лу (1.7).
Микросхема К155ИЕ9 (рис. 1.70) — декадный двоично-десятичный счетчик. Он запускается положительным перепадом тактового импульса и имеет синхронную загрузку (предварительную установку каждого триггера). Несколько счетчиков ИЕ9 образуют синхронный многодекадный счетчик. Сброс всех триггеров асинхронный по общему входу сброса R.
Принципиальная схема высокоскоростного синхронного счетчика отличается внутренней логикой ускоренного переноса и тем, что все триггеры получают перепад тактового импульса одновременно. Изменения выходных состояний триггеров совпадают по времени, поэтому в выходных импульсных последовательностях нет пиковых помех (клыков). Запускающий тактовый фронт импульса — положительный, причем для варианта этой микросхемы с переходами Шотки буферный элемент тактового входа имеет порог Шмитта с гистерезисом ±400 мВ (см. рис. 1.32,6), что уменьшает чувствительность к импульсным помехам, а также обеспечивает устойчивое переключение триггеров при медленно нарастающем перепаде тактового импульса.
Счетчик ИЕ9 — полностью программируемый, поскольку на каждом из его выходов можно установить требуемый логический уровень. Такая предварительная установка происходит синхронно с перепадом тактового импульса и не зависит от того, какой уровень присутствует на входах разрешения счета СЕР и СЕТ. Напряжение низкого уровня, поступившее на вход параллельной загрузки РЕ, останавливает счет и разрешает подготовленным на входах D0—D3 данным загрузиться в счетчик в момент прихода следующего перепада тактового импульса (от уровня Н к В).
Сброс у счетчика ИЕ9 — асинхронный. Если на общий вход сброса R поступило напряжение низкого уровня, на выходах всех четырех триггеров устанавливаются низкие уровни независимо от сигналов на входах С, РЕ, СЕТ и СЕР. Внутренняя схема ускоренного переноса необходима для синхронизации многодекадной цепи счетчиков ИЕ9. Специально для синхронного каскадирования микросхема имеет два входа разрешения: СЕР (параллельный) и СЕТ (вспомогательный, с условным названием «трюковый»), а также выход ТС (окончание счета).Счетчик считает тактовые импульсы, если на обоих его входах СЕР и СЕТ напряжение высокого уровня. Вход СЕТ последующего счетчика получает разрешение счета в виде напряжения высокого уровня от выхода ТС предыдущего счетчика. Длительность высоких уровней на выходе ТС примерно соответствует длительности высокого уровня на выходе Q0 предыдущего счетчика.
На рис. 1.70, в показана схема соединения четырех микросхем ИЕ9 в быстрый синхронный 16-разрядный счетчик.
Для счетчиков ИЕ9 не допускаются перепады от высокого уровня к низкому на входах СЕР и СЕТ, если на тактовом входе присутствует напряжение низкого уровня. Нельзя подавать положительный перепад на вход РЕ, если на тактовом входе присутствует напряжение низкого уровня, а на входах СЕР и СЕТ — высокого (во время перепада или перед ним). Сигналы на входах СЕР и СЕТ можно изменять, если на тактовом входе С присутствует напряжение низкого уровня. Когда на входе РЕ появляется высокий уровень, а входы СЕ не активны (т. е. не используем СЕР и СЕТ и на них остается низкий уровень), то вместе с последующим положительным перепадом тактового импульса на выходах Q0—Q3 появится код от входов D0—D3.
Запуская напряжениями высокого уровня входы СЕТ и СЕР во время низкоуровневой части тактового периода, получим на выходах наложение кодов загрузки и внутреннего счета. Если во время низкоуровневой части периода тактовой последовательности на входы СЕТ, СЕР и РЕ поданы положительные перепады, нарастающие от низкого уровня к высокому, тактовый перепад изменит код на выходах Q0—Q3 на последующий.
При входных сигналах высокого уровня счетчик К155ИЕ9 (74160) потребляет ток питания 94 мА, К555ИЕ9 (74 LS160A) 32 мА; если все выходные сигналы имеют низкий уровень, то 101 и 32 мА соответственно. Максимальная частота счета 25 МГц. Время распространения сигнала от входа С до выхода ТС («Счет закончен») составляет 35 и 27 не, а время сброса (от входа R до выходов Q) 38 и 28 не для обычного исполнения и варианта Шотки.
Режим работы счетчика ИЕ9 можно выбрать согласно табл. 1.41. На выходе ТС появится напряжение высокого уровня, если выходной код счетчика ВННВ (т. е. 9), а на входе СЕТ напряжение высокого уровня.
Таблица 1.41. Режимы работы счетчика ИЕ9Режим Вход Выход
RС СЕР СЕТ РЕDnQnTC
Сброс Н x x х х х Н Н
Параллельная В ↑ x х н н Н Н
загрузка В ↑ x х н в В В
Счет В ↑ в в в х Счет В
Хранение В x н х в х qnВ
В x х н в х qnВ
Микросхема К555ИЕ10 — двоичный счетчик по структуре аналогичен ИЕ9 (запускается положительным перепадом, имеет синхронную запись— предустановку). Внутренняя схема счетчика ИЕ10 (вариант Шотки) показана на рис. 1.71, а, его цоколевка на рис. 1.71, б. Режим работы этого счетчика можно выбрать по табл. 1.41. Однако сигнал окончания счета ТС появится, когда на выходах Q все уровни окажутся высокими (код BBBB, т.е. 15). Для построения синхронных многокаскадных счетчиков ИЕ10 можно использовать схемой на рис. 1.70, е. Счетчик К555ИЕ10 потребляет от источника питания ток 32 мА. Максимальная тактовая частота счета 25 МГц.
Микросхема К555ИЕ18 (74163) — четырехразрядный, двоичный, синхронный счетчик. Он отличается от счетчика НЕ10 синхронным входом сброса данных. Цоколевка его показана на рис. 1.71, б. Назначение выводов и их функция, кроме вывода SR (вывод 1), такие же, как и у микросхемы ИЕ10. Перед синхронным сбросом согласно табл. 1.42 на вход SR подается напряжение низкого уровня. С этого момента другие входы управления перестают принимать сигнал. Вход SR активный, он сбра-
Таблица 1 42. Состояния счетчика К555ИЕ18
Вход Выход
Режим работы TC
SRС СЕР СЕТ РЕ DnQnСброс н ↑ x x x x Н Н
Параллельная в ↑ x x н н Н Н
загрузка в ↑ x x н в В В
Счет в ↑ в в в x Счет В
Хранение в x н x в x qnВ
в x x н в x qnВ
импульса. Из-за внутренних задержек переключения триггеров состояния выходов не могут устанавливаться строго одновременно. Как и для других асинхронных счетчиков, подключаемый в выходам дешифратор должен иметь разрешение по выходу, чтобы не передавать в шину данных ложные коды, которые могут возникнуть при смене внутреннего кода.

Режим работы счетчика можно выбрать по табл. 1.43. От этого десятичного счетчика можно получить две последовательности счета. Двоично-десятичную выходную последовательность можно получить, если подать тактовые импульсы на вход С0 и соединить выводы 5 и 6 (т. е. выход Q0 и вход С1). Если необходимо поделить входную частоту вТаблица 1.43(a). Выбор режимов счетчика К531ИЕ14
Вход Выход
Режим работы RРЕС DnQnСброс Н x x x Н
Параллельная загрузка В Н x Н Н
В Н x В В
Счет В В ↓ x Счет
Таблица 1.43(6). Последовательность счета для К531ИЕ14
Двоично-десятичная Симметрия
Число Q3 Q2 Q1 Q0 Число Q0 Q1 Q2 Q3
0 Н Н Н Н 0 Н Н Н Н
1 Н Н Н В 1 Н Н Н В
2 Н Н В Н 2 Н Н В Н
3 Н Н В В 3 Н Н В В
4 Н В Н Н 4 Н В Н Н
5 Н В Н В 5 В Н Н Н
6 Н В В Н 6 В Н Н В
7 Н В В В 7 В Н В Н
8 В Н Н Н 8 В Н В В
9 В Н Н В 9 В В Н Н
10 раз и получить при этом симметричный выходной меандр, т. е. считать двумя пятерками (режим bi-quinary, см. рис. 1.64, а), следует подать импульсы с частотой f на вход С1, а от выхода Q3 снять тактовый сигнал для входа С0. На выходе Q0 получим прямоугольные импульсы с частотой f/10 и скважностью 1:2. При счете двумя пятерками максимальная скорость счета снижается из-за задержек в логической части делителя на 5.
Вход сброса счетчика ИЕН имеет низкий активный уровень. Сигналом R = H запрещается работа всем входам счетчика, а на всех выходах появляется напряжение низкого уровня. Сброс здесь асинхронный. Когда на вход разрешения параллельной загрузки РЕ подано напряжение низкого уровня, действие тактовых входов запрещается. Данные, присутствующие на входах DO—Q3, загружаются параллельно в триггеры счетчика.
Счетчик ИЕН удобно использовать как фиксирующую, отображающую код (по-другому, четырехбитовый байт) защелку. Если коды на входах D0—D3 постоянно меняются, то выборки из этой последовательности цифровых слов будут отображаться на выходах, когда на вход РЕ дается напряжение низкого уровня. Счетчик К531ИЕ14 имеет ток потребления 88 мА,

максимальная тактовая частота его достигает 80 МГц по входу СО и 40 МГц по входу С1. Наибольшее время задерж-
ки распространения сигнала от входа С1 до выхода Q2 25 не, от входов D до выхода Q 20 не, время сброса (от входа R до выхода Q) 15 не.
Микросхемы К531ИЕ16 и К531ИЕ17 — синхронные, реверсивные счетчики. Счетчик НЕ 16 — декадный, двоично-десятичный (формат кода 8-4-2-1), счетчик ИЕ17 —четырехразрядный, двоичный. На рис. 1.73, а показана принципиальная схема двоичного счетчика ИЕ17. Счетчик ИЕ16 имеет другую логику управления и ускоренного переноса. Цоколевки и назначение выводов у этих счетчиков одинаковые (рис. 1.73, б). Поскольку эти счетчики реверсивные, полезно сравнить их устройство со структурами счетчиков К155ИЕ6 и К155ИЕ7 (рис. 1.67).
Тактовый вход у счетчиков ИЕ16 и ИЕ17 работает по положительному перепаду импульса. На вход параллельного разрешения РЕ (активный уровень — низкий) подается команда параллельной записи данных, подготовленных на входах D0—Q1. Как и у других синхронных счетчиков, имеются два входа каскадирования: СЕР — параллельное разрешение счета и СЕТ — трюковый вход разрешения счета. Для этих входов активные уровни — низкие.
Для переключения направления счетчика служит вход команды U/D (Больше/Меньше). Счет возрастает, пока на вход U/D дается напряжение высокого уровня. Если командой U/D является напряжение низкого уровня, то содержимое счетчика будет уменьшаться. После окончания счета на выходе ТС появится напряжение низкого активного уровня.
Все состояния на выходах Q0—Q3 счетчиков ИЕ16 и ИЕ17 сменяются строго в соответствии с положительным перепадом тактового импульса. Триггеры переключаются одновременно, поэтому выходные импульсные перепады совпадут. Предварительная установка байта происходит независимо отологических уровней, присутствующих на входах разрешения счета. Если на вход разрешения параллельной загрузки РЕ дать напряжение низкого уровня, счет запрещается. По следующему положительному тактовому перепаду в счетчик поступят данные от входов D0—D3. Схема соединения счетчиков ИЕ16 и ИЕ17 показана на рис. 1.74.
У счетчика DDI входы разрешения СЕР и СЕТ принимают низкие уровни (заземлены). Для разрешения работы счетчику DD2 по его входу СЕР используются напряжение низкого уровня от выходного импульса

«Счет окончен» на выводе ТС. Схемы присоединения последующих каскадов— аналогичные. Режимы работы счетчиков ИЕ16 и ИЕ17 можно установить, пользуясь табл. 1.44. В колонке данных ТС сноской*) обозначено стояние: уровень на выходе ТС окажется низким, если на входе СЕТ присутствует напряжение низкого уровня, а счет закончен.Таблица 1.44. Состояния счетчиков К531ИЕ16 и К531ИЕ17
Режим Вход Выход
С U/DCEPСЕТРЕDnQnТС
Параллельная
загрузка
Счет на увеличение ↑

↑ х
х
в х
х
н х
х
н н
н
в н
в
х H
В
Увеличение 1*
1*
1*
Счет на уменьшение ↑ н н н в x Уменьшение 1*
Хранение ↑ х в х в х qn1*
↑ х х в в х qnВ
Счетчик ИЕ16 заканчивает счет на увеличение, когда на выходах накапливается код ВННВ (т. е. цифровой эквивалент 9). Для счетчика ИЕ17 максимальный выходной код ВВВВ (15). Счет на уменьшение происходит до минимального кода НННН (т. е. до нуля).
1.15. РЕГИСТРЫ ТТЛ
Регистр — это динейка из нескольких триггеров, в которой в отличие от счетчиков-делителей нет внутренних запрещающих обратных связей. Регистры применяются для накопления и сдвига данных. Регистры, снабженные внешними перемычками, можно использовать как делители частоты.
В простейшем регистре триггеры соединены последовательно: выходы Q и Q предыдущего триггера передают бит данных на входы R и S последующего. Все тактовые входы С триггеров соединены параллельно. При таком включении единица, записанная в виде напряжений низкого и высокого уровней по входам R и S первого триггера, после подачи одного тактового импульса перейдет во второй триггер, затем во время следующего тактового импульса она попадет в третий триггер и так проследует далее, до конца регистра.
Аналогично продвигается по регистру многоразрядное слово: оно поразрядно вводится на входы R и S первого триггера. Простейший регистр имеет один вход и один выход — последовательные. Вход управления также единственный — тактовый. Если ко входу каждого триггера добавить разрешающую логику, можно получить дополнительные, так называемые параллельные входы одновременной загрузки байта в регистр. Здесь, как правило, используются дополнительные защелки, где фиксируются данные, поступившие на входы после прихода тактового импульса. В такую схему добавляется вход разрешения записи.
Можно предусмотреть также логическую схему параллельного отображения на выходах состояния каждого триггера. Тогда после заполнения регистра от последовательного или параллельных входов, по команде разрешения выхода накопленное цифровое слово можно отобразить поразрядно сразу на всех параллельных выходах. Для удобства поочередной выдачи данных от таких регистров — буферных накопителей в шину данных обрабатывающего устройства — процессора — параллельные выходы регистров снабжаются выходными буферными усилителями, имеющими третье, разомкнутое Z-состояние. По многопроводной шине данных процессор получит цифровое слово — байт от выходов того регистра, которому дана команда разрешения выдачи.
Регистры, как реверсивные счетчики, могут быть двунаправленными; загруженное слово можно сдвигать по линейке триггеров как вправо, так и влево. Для включения режимов сдвига влево или вправо служит специальный вход команды.
Существуют многорежимные регистры. Их входные и выходные линии данных объединены и образуют так называемый порт данных. Это означает, что от шины данных процессора приходит один провод (а не два), который по команде служит или входным или выходным. Число сигнальных входов и выходов микросхемы за счет портовой организации можно уменьшить в 2 раза (см. также устройство ДНШУ на рис. 1.17).
Однотипные регистры могут различаться функциями отдельных входов: синхронным или асинхронным сбросом, инверсными или прямыми входами, наличием выводов наращивания. Существуют специализированные регистровые микросхемы среднего уровня интеграции, например регистры последовательного приближения для построения АЦП. В табл. 1.45 представлена номенклатура регистровых микросхем, рассматриваемых в этом параграфе. Данные регистра К555ИР26 см. в § 1.19.
Микросхема К155ИР1 (рис. 1.75)—четырехразрядный, сдвиговый регистр. Он имеет последовательный вход данных SI (вывод 1), четыре параллельных входа D0—D3 (выводы 2—5), а также четыре выхода Q0—Q3 (выводы 13—10) от каждого из триггеров (рис. 1.75, а) . Регистр имеет два тактовых входа С1 и С2. От любого из пяти входов данных код поступит на выходы синхронно с отрицательным перепадом, поданным на выбранный тактовый вход.
Вход разрешения параллельной загрузки РЕ служит для выбора режима работы регистра. Если на вход РЕ дается напряжение высокого уровня, разрешается работа тактовому входу С2. В момент прихода на этот вход отрицательного перепада тактового импульса в регистр загружаются данные от параллельных входов D0—D3.
Если на вход РЕ подано напряжение низкого уровня, разрешается работа тактовому входу С1. Отрицательные фронты последовательности тактовых импульсов сдвигают данные от последовательного входа SI на выход Q0, затем на Ql, Q2 и Q3, т. е. вправо. Сдвиг данных по регистру влево получится, если соединить выход Q3 и вход D2, Q2 и Dl, Q1 и DO. Регистр надо перевести в параллельный режим, подав на вход РЕ напряжение высокого уровня. Напряжение на входе РЕ можно менять только если на обоих тактовых входах уровни низкие. Однако если на входе С1 напряжение низкого уровня, перемена сигнала на входе РЕ от низкого уровня к высокому не меняет состояния выходов.
Обычный вариант микросхемы К155ИР1 имеет ток потребления 63 мА, с переходами Шотки 21 мА. Максимальная тактовая частота 25 МГц. Возможные режимы работы регистра ИР1 следует выбирать по табл. 1.46.

Приложенные файлы

  • docx 10888242
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий