Cинхронные счетчики

В двух предыдущих разделах мы рассмотрели асинхронные счетчики. В этих счетчиках триггеры срабатывают неодновременно (не синхронно с тактовыми импульсами). Для некоторых быстродействующих цифровых устройств очень важно, чтобы все ступени счетчика срабатывали одновременно. Такой режим реализуется в синхронном счетчике.

На первый взгляд довольно сложная схема синхронного счетчика показана на рис. 11.1. Это 3-разрядный счетчик (счетчик по модулю 8). Сначала рассмотрим схему соединения синхронизирующих входов триггеров (CLK). Видно, что эти входы соединены параллельно; тактовые импульсы поступают непосредственно на синхронизирующий вход каждого триггера. Последовательность двоичных чисел, проходимая счетчиком за один цикл счета (счетная последовательность), приведена в таблице. Столбец А таблицы соответствует двоичному разряду единиц; счет в этом разряде ведет триггер Т1. Столбец В соответствует двоичному разряду двоек, где счет ведет триггер Т2. И наконец, столбец С соответствует разряду четверок; счет в этом разряде ведет триггер ТЗ.

Рис. 11.1. Логическая схема синхронного 3-разрядного счетчика

С помощью рис. 11.1 и таблицы проследим за работой данного счетчика по модулю 8 в течение одного цикла счета.

Импульс 1 - строка 2 таблицы.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключается только триггер Т1; только у этого триггера на входах J и К действует уровень логической 1. Триггер Т1 переходит из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 001 (десятичное число 1).

Импульс 2-строка 3.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключаются два триггера - Т1 и Т2, поскольку на входах J и К этих триггеров действует уровень логической 1. Триггер Т1 переходит из состояния 1 в состояние О, триггер Т2-из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 010 (десятичное число 2).

Импульс 3-строка 4.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключается только один триггер. Триггер Т1 переходит из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 011 (десятичное число 3).

Импульс 4-строка 5.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Все триггеры изменяют свое состояние на противоположное. Триггеры Т1 и Т2 переходят из состояния 1 в состояние 0. Триггер ТЗ переключается из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 100 (десятичное число 4).

Импульс 5-строка 6.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключается только один триггер. Триггер Т1 переходит из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 101 (десятичное число 5).

Импульс 6-строка 7.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключаются два триггера. Триггер Т1 переходит из состояния 1 в состояние О, триггер Т2-из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 110 (десятичное число 6).

Импульс 7-строка 8.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Переключается только один триггер. Триггер Т1 переходит из состояния 0 в состояние 1. Результат на выходе счетчика: 111 (десятичное число 7).

Импульс 8-строка 9.

Работа схемы. Входной импульс поступает на синхронизирующий вход каждого триггера. Все триггеры изменяют свое состояние. Все триггеры переключаются из состояния 1 в состояние 0. Результат на выходе счетчика: 000 (десятичное число 0).

На этом мы закончим объяснение принципа работы 3-разрядного синхронного счетчика. Отметим только, что в данном счетчике JK-триггеры используются как в режиме переключения (при J = К = 1), так и в режиме блокировки (при J = К = 0).

Синхронные счетчики - довольно сложные устройства, поэтому чаще всего они применяются в виде монолитных ИС.