Тема 8. Інтегральні схеми. Основні параметри і характеристики ІС

4.2. Лічильники

Цифрові лічильники імпульсів. Цифровим лічильником називають
функціональний пристрій на тригерах, що забезпечує рахунок імпульсів,
що надходять на його вхід. Результат рахунку формується зазвичай в
двійковому коді і може зчитуватися або зберігатися в тригері лічильника.
При необхідності результат зчитують після кожного рахункового імпульсу
на вході. Максимальне число, що відраховує лічильник в двійковому коді,
становить 2n-1 де n – число послідовно включених тригерів. При
відсутності обмежень на число поступаючих імпульсів лічильник через
кожні 2n імпульсів буде повертатися в вихідний нульовий стан.
Лічильники такого типу називають перерахунковими.
Цифрові лічильники можна отримати, використовуючи сукупність
найпростіших тригерних і логічних мікросхем. Є також багаторозрядні
універсальні лічильники, виконані у вигляді однієї мікросхеми високого
рівня інтеграції (наприклад, мікросхеми К155ІЕ7, К564ІЕ14 і ін.)

Класифікація лічильників. За цільовим призначенням лічильники
класифікують на наступні типи: підсумовуючі (виробляють прямий
рахунок імпульсів); віднімання (виконують зворотний рахунок від
найбільшого значення до нуля); реверсивні (застосовують як в режимах
прямого, так і зворотного рахунку).
Принцип функціонування лічильника розглянемо на прикладі
трьохразрядного лічильника, зібраного на Т-тригерах. Його умовне
позначення і функціональна схема показані на рис. 5.8, а, б. Для
обнулення лічильника (перед початком роботи) використовують
спеціальну шину Встановлення «0» (див. Рис. 5.8, б), до якої підключені
всі R-входи тригерів.

Рис. 5.8. Умовне графічне зображення (а), функціональна схема (б)
і тимчасова діаграма роботи (в) трьохразрядного лічильника
При появі рахункових імпульсів на С-вході лічильника
спостерігається послідовне перемикання кожного з взаємопов'язаних
тригерів, як показано на діаграмах рис. 5.78, в. Як видно з діаграми,
період перемикання кожного наступного тригера збільшується в два рази
в порівнянні з попереднім щим. Приписуючи Q-виходів перемикання
тригерів символ «1» (ці стани на тимчасовій діаграмі показані сірим
кольором, можна систематизувати стану лічильника, як показано в табл.
5.1.
Таблиця 5.1
Таблиця станів трьохрозрядного лічильника

Аналіз роботи лічильника. Як видно з табл. 5.1, перемикання
тригерів в стан «1» має місце при попередніх переходах попереднього
тригера від «1» до «0». Це означає, що в зазначеному режимі
формується сигнал перенесення, викликає перекидання наступного
тригера.
З табл. 5.1 слідує також, що модуль перерахунку, тобто число
станів лічильника між його обнулення, трьохрозрядного лічильника
дорівнює 23 = 8. При цьому вага першоготригера дорівнює 20, другого –
21 і третього – 22. Зазначені «ваги» показані в правій (допоміжної) зоні
умовного позначення трьохрозрядного лічильника (див. рис . 5.8, а).