Простые и реверсивные счетчики

Одной из наиболее распространенных операций в устройствах дискретной обработки информации является счет импульсов. Эту операцию выполняют счетчики которые по назначению делятся на простые, выполняющие операцию сложения или вычитания и реверсивные. Простые счетчики осуществляют переход от предыдущего состояния к последующему только в одном направлении, т. е. могут только суммировать или вычитать. Реверсивные счетчики имеют переход в прямом и обратном направлении. В зависимости от способа кодирования делятся на двоичные и десятичные. Двоичные состоят из нескольких последовательно соединенных триггеров управляемых по счетному входу.
Каскад десятичного счетчика (декада) состоит из четырех триггеров с обратными связями. Синхронизация счета бывает двух типов: синхронная (по фронту импульса) и асинхронная (по самому мипульсу). Коэффициент деления счетчика состоящего из n-триггеров типа Т составляет 2 (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 уменьшается или увеличивается - реверсивные). Коэффициент деления счетчика может быть либо постоянным, либо изменяемым.

Основой любой из этих схем служит линейка из нескольких триггеров. Указанные варианты счетчиков различаются схемой управления этими триггерами. Между тригерами добавляются логические связи назначение которых - запретить прохождение в цикле счета лишним импульсам. Например, 4-х триггерный счетчик может делить исходную частоту на 16 (т. к. 24=16). При этом получим минимальный выходной код 0000, а максимальный - 1111. Чтобы построить счетчик - делитель на 10 трех триггеров недостаточно (т. к. 23=8), поэтому десятичный счетчик содержит в своей основе 4 триггера, но имеет обратные связи останавливающие счет при коде 9 равном 1001.

Таким образом удобно выпускать 4-х триггерные счетчики в 2-х вариантах: двоичные и десятичные. Примером таких микросхем служат пары К155ИЕ6 - К155ИЕ7 и К155ИЕ16 - К155ИЕ17. Расширять функции счетчиков можно видоизменяя их цепи управления. Первоначально счетчики были асинхронными. В асинхронном режиме предыдущий триггер вырабатывает для последующего тактовые импульсы (их называют счетчиками пульсации). В синхронном счетчике все триггеры получают тактовые импульсы одновременно, поскольку тактовые входы их соединены параллельно, поэтому триггеры переключаются практически одновременно. В счетчике пульсаций каждый триггер вносит в процессе счета определенную задержку, поэтому младшие разряды результирующего кода появляются на выходах триггеров не одновременно (т. е. не синхронно с соответствующим тактовым импульсом). Например, для 4-х разрядного счетчика пульсациий выходной параллельный код 1111 появится на выходах триггеров после того как поступит 16-й тактовый импульс. Кроме того эти четыре единицы сформируются не одновременно.
Синхронная схема значительно сложнее асинхронной, на ее выходах данные от каждого разряда появляются одновременно и строго синхронно с последним входным импульсом. В синхронных счетчиках разрешена (синхронно с тактовым импульсом параллельно в каждый триггер) загрузка начальных данных. Триггерная линейка синхронного счетчика снабжается 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 уменьшение раздельные. Сброс данных (чтобы на всех выходах установился нулевой код) у одних схем асинхронный (обозн. R), у других синхронный (SR), происходит одновременно с приходом тактового импульса. Также имеются счетчики с переменным коэффициентом деления. Устанавливаемый коэффициент деления зависит от кода, набранного на входах управления.