Podstawy Techniki Cyfrowej Liczniki scalone

Transkrypt

1 Podstawy Techniki Cyfrowej Liczniki scalone

2 Liczniki scalone są budowane zarówno jako asynchroniczne (szeregowe) lub jako synchroniczne (równoległe). W liczniku równoległym sygnał zegarowy jest doprowadzony jednocześnie do wejść synchronizujących wszystkich przerzutników. Pojawienie się kolejnego impulsu zliczanego sprawia, że wszystkie przerzutniki jednocześnie przetwarzają informację wejściową i czas ustalania się kolejnego stanu licznika wyznacza przerzutnik o najdłuższym czasie propagacji. Licznik taki jest znacznie szybszy od licznika szeregowego, jednak jego struktura jest bardziej złożona. Liczniki asynchroniczne są prostsze w budowie od liczników synchronicznych, lecz szeregowe działanie przerzutników sprawia, że ustalenie się nowej liczby w liczniku szeregowym następuje po dłuższym czasie niż w liczniku równoległym. Mimo tej wady liczniki szeregowe są często stosowane w układach automatyki. W wielu licznikach scalonych część przerzutników pracuje synchronicznie. Nazywane są one licznikami asynchroniczno-synchronicznymi lub mniej precyzyjnie licznikami asynchronicznymi. Najczęściej stosowanymi licznikami są liczniki zliczające mod 10 i mod 16. Liczniki mod 10 nazywa się licznikami dziesiętnymilub dekadowymi. Liczniki mod 16 nazywa się licznikami dwójkowymi(binarnymi).

3 mod 10 i mod 16, a mod 100? Aby rozszerzyć pojemność licznika możemy połączyć go z innymi licznikami bądź przerzutnikami. Liczniki scalone łączyć możemy równolegle lub szeregowo. Przy podłączeniu szeregowym sygnał zliczany doprowadzamy do pierwszego licznika, a wyjście pierwszego licznika (to o najwyższej wadze) łączymy z wejściem zliczającym drugiego licznika.

4 mod 10 i mod 16, a mod 100? Połączenie równoległe polega na tym, że sygnał zliczany doprowadzamy do pierwszego licznika i jednocześnie do bramki AND, której wyjście podłączamy do wejścia drugiego licznika. Oprócz impulsów zliczanych do bramki AND należy podłączyć te wyjścia licznika pierwszego, której wyjście podłączamy do wejścia drugiego licznika. Oprócz impulsów zliczanych do bramki AND należy podłączyć te wyjścia licznika pierwszego, które po zliczeniu N 1 impulsów (gdzie N pojemność licznika pierwszego) mają stan wysoki. Dla licznika mod 10 będzie to 9 impulsów. Po ich zliczeniu stan licznika wynosi więc 1001 i oba sygnały Q D i Q A doprowadzone do wejść bramki AND mają poziom wysoki. Kolejny impuls przebiegu zliczanego (dziesiąty) zostanie zatem przepuszczony przez bramkę AND. Licznik następny zliczy więc jeden impuls.

5 Super, a licznik mod 86? Połączenie liczników o pojemnościach N1, N2 daje w rezultacie licznik o pojemności N = N1N2. Jeżeli łączonymi licznikami będą liczniki dekadowe to wypadkowa pojemność wyniesie 100. Jeżeli będą to liczniki mod 16, to Uzyskamy licznik mod 256. Pamiętajmy, że liczba łączonych liczników może być oczywiście większa niż dwa. W przypadku, kiedy potrzebujemy licznik o pojemność mniejszej niż wynikająca z pomnożenia pojemności liczników składowych, wtedy należy zmniejszyć pojemność licznika za pomocą sprzężenia zwrotnego. W tym celu należy zdekodować określony stan licznika za pomocą bramki AND (NAND) i sygnałem z wyjścia tej bramki wyzerować licznik.

6 Przykład 1. Z liczników mod 10 zbudować licznik mod 86. W tym celu łączymy dwa liczniki szeregowo. Aby licznik zliczał mod 86, to jego najwyższym wskazaniem powinna być liczba 85. Następny, to jest 86. impuls powinien ustawić licznik w stan początkowy 0. W tym celu wyjścia licznika, które mają stan 1 w chwili wystąpienia 86. impulsu wejściowego, łączymy z wejściami bramki AND (86 10 = ). Następnie wyjście tej bramki łączymy z wejściami zerującymi liczników. Licznik taki ma jedną wadę. Występuje tutaj hazard dynamiczny krótki impuls, który nie powinien wystąpić.

7 Licznik 90 (7490) Układ ten zawiera cztery przerzutniki z których pierwszy (A) jest licznikiem mod 2, a trzy pozostałe (D, C, B) tworzą licznik mod 5. Trzy przerzutniki (A, B, C) są przerzutnikami typu JK, a czwarty przerzutnik (D) jest przerzutnikiem RS. Układ scalony ma: 2 wejścia zliczające ~CP A i ~CP B 4 wejścia sterujące R 0(1), R 0(2), R 9(1), R 9(2) 4 wyjścia Q A, Q B, Q C, Q D Układ może być wykorzystywany jako licznik mod 2. Wówczas wejściem zliczającym będzie wejście ~CP A, a wyjściem tego licznika wyjście Q A. Wykorzystanie licznika jako zliczającego mod 5 wymaga doprowadzenia przebiegu impulsów zaliczanych do wejścia ~CP B. Wyjściami takiego licznika są wyjścia Q B, Q C i Q D.

8 Licznik dziesiętny na liczniku 90 Aby otrzymać dekadę, należy wykonać zewnętrzne połączenie wyjścia Q A z wejściem ~CP B. Wejściem licznika jest wówczas ~CP A, a wyjściami wyprowadzenia Q A, Q B, Q C, Q D. Połączenie takie jest szeregowym połączeniem licznika mod 2 z licznikiem mod 5.

9 Oddziaływanie sygnałów doprowadzonych do wejść ustawiających na pracę licznika

10 Oddziaływanie sygnałów doprowadzonych do wejść ustawiających na pracę licznika wejścia zerujące wejścia ustawiające

11 Oddziaływanie sygnałów doprowadzonych do wejść ustawiających na pracę licznika wejście zerujące wejście ustawiające

12 Licznik 92 (7492) Układ ten zawiera cztery przerzutniki z których pierwszy (A) jest licznikiem mod 2, a trzy pozostałe (D, C, B) tworzą licznik mod 6. Wszystkie przerzutniki są przerzutnikami typu JK i zerowane są tym samym sygnałem, pochodzącym z wyjścia bramki NAND. Układ scalony ma: 2 wejścia zliczające ~CP A i ~CP B 2 wejścia sterujące R 0(1), R 0(2) 4 wyjścia Q A, Q B, Q C, Q D Układ może być wykorzystywany jako licznik mod 2. Wówczas wejściem zliczającym będzie wejście ~CP A, a wyjściem tego licznika wyjście Q A. Wykorzystanie licznika jako zliczającego mod 6 wymaga doprowadzenia przebiegu impulsów zaliczanych do wejścia ~CP B. Wyjściami takiego licznika są wyjścia Q B, Q C i Q D.

13 Licznik mod 12 na liczniku 92 Aby otrzymać taki licznik, należy wykonać zewnętrzne połączenie wyjścia Q A z wejściem ~CP B. Wejściem licznika jest wówczas ~CP A, a wyjściami wyprowadzenia Q A, Q B, Q C, Q D. Połączenie takie jest szeregowym połączeniem licznika mod 2 z licznikiem mod 6. Liczniki mod 6 i mod 12 wraz z licznikami mod 10 dogodnie jest stosować w układach zegarowych do zliczania sekund i minut (licznik mod 60) oraz godzin (licznik mod 12). Jednak ich istotną wadą w takich zastosowaniach jest brak możliwości ustawienia dowolnego stanu początkowego.

14 Licznik 93 (7493) Układ ten zawiera cztery przerzutniki z których pierwszy (A) jest licznikiem mod 2, a trzy pozostałe (D, C, B) tworzą licznik mod 8. Wszystkie przerzutniki są przerzutnikami typu JK i zerowane są tym samym sygnałem, pochodzącym z wyjścia bramki NAND. Układ scalony ma: 2 wejścia zliczające ~CP A i ~CP B 2 wejścia sterujące R 0(1), R 0(2) 4 wyjścia Q A, Q B, Q C, Q D Układ może być wykorzystywany jako licznik mod 2. Wówczas wejściem zliczającym będzie wejście ~CP A, a wyjściem tego licznika wyjście Q A. Wykorzystanie licznika jako zliczającego mod 8 wymaga doprowadzenia przebiegu impulsów zaliczanych do wejścia ~CP B. Wyjściami takiego licznika są wyjścia Q B, Q C i Q D.

15 Licznik mod 16 na liczniku 93 Aby otrzymać taki licznik, należy wykonać zewnętrzne połączenie wyjścia Q A z wejściem ~CP B. Wejściem licznika jest wówczas ~CP A, a wyjściami wyprowadzenia Q A, Q B, Q C, Q D. Połączenie takie jest szeregowym połączeniem licznika mod 2 z licznikiem mod 8.