Impulszähler sind unverzichtbare Bestandteile von elektronischen Uhren, Mikrorechnern, Frequenzmessern und vielen anderen Instrumenten und Geräten der Digitaltechnik. Sie basieren auf Triggern mit Zähleingang. Impulszähler werden nach Wirkungslogik und Funktionszweck in Digitalzähler und Frequenzteiler unterteilt. Die ersten davon werden normalerweise einfach als Zähler bezeichnet.

Der einfachste einstellige Impulszähler kann ein JK-Flip-Flop und ein D-Flip-Flop sein, die im Zählmodus arbeiten. Es zählt Eingangsimpulse Modulo 2 – jeder Impuls schaltet den Trigger in den entgegengesetzten Zustand. Ein Trigger zählt bis zwei, zwei in Reihe geschaltete zählen bis vier, n Flip-Flops zählen bis zu 2n Impulse. Das Zählergebnis wird in einem vorgegebenen Code generiert, der im Speicher des Zählers abgelegt oder von einem anderen digitalen Decodergerät gelesen werden kann.

Auf Abb. 1a zeigt ein Diagramm eines dreistelligen binären Impulszählers, der auf einem K155TB1 JK-Flip-Flop aufgebaut ist.

Reis. 1 Dreistelliger Binärzähler

Montieren Sie einen solchen Zähler auf einem Steckbrett und schließen Sie LED-Anzeigen (oder Transistor - mit einer Glühlampe) wie zuvor an die direkten Ausgänge der Trigger an. Wenden Sie vom Testgenerator auf den Eingang an. Ab dem ersten Auslösen des Zählers eine Reihe von Impulsen mit einer Wiederholungsrate von 1 ... 2 Hz und unter Verwendung der Lichtsignale der Anzeigen Zählerbetriebsdiagramme zeichnen.

Wenn sich im Anfangsmoment alle Trigger des Zählers im Nullzustand befanden (Sie können den Knopfschalter SB1 "Set 0" einstellen, indem Sie eine Spannung mit niedrigem Pegel an den Eingang R der Trigger anlegen), dann durch das Abklingen der erster Impuls (Abb. 1, b), der Trigger DD1 wechselt in einen einzigen Zustand, an seinem direkten Ausgang erscheint ein hoher Spannungspegel (Abb. 1, c). Der zweite Impuls schaltet den DD1-Trigger in den Nullzustand und der DD2-B-Trigger schaltet in einen Einzelzustand (Fig. 45, d). Beim Abfall des dritten Impulses befinden sich die Trigger DD1 und DD2 in einem einzigen Zustand, und der Trigger DD3 ist immer noch auf Null. Der vierte Impuls schaltet die ersten beiden Trigger in den Nullzustand und den dritten in den Einzelzustand (Abb. 1e). Der achte Impuls schaltet alle Trigger in den Nullzustand. Beim Abfall des neunten Eingangsimpulses beginnt der nächste Zyklus des dreistelligen Impulszählers.

Beim Studium der Diagramme ist leicht zu erkennen, dass sich jede ältere Ziffer des Zählers von der jüngeren um die doppelte Anzahl von Zählimpulsen unterscheidet. Die Impulsdauer am Ausgang des ersten Triggers ist also 2-mal größer als die Impulsdauer am Ausgang des zweiten Triggers - 4-mal, am Ausgang des dritten Triggers - 8-mal. In der Sprache der Digitaltechnik arbeitet ein solcher Zähler im Gewichtscode 1-2-4. Hier bezieht sich der Begriff "Gewicht" auf die Informationsmenge, die der Zähler erhält, nachdem er seine Auslöser auf Null gesetzt hat. In Geräten und Instrumenten der Digitaltechnik werden am häufigsten vierstellige Impulszähler verwendet, die im Gewichtscode 1-2-4-8 arbeiten.

Die Frequenzteiler zählen die Eingangsimpulse bis zu einem bestimmten durch den Zählkoeffizienten vorgegebenen Zustand, bilden dann das Triggerschaltsignal und den Nullzustand, beginnen erneut mit dem Zählen der Eingangsimpulse bis zum vorgegebenen Zählkoeffizienten usw.

Für ein Beispiel in Abb. 2 zeigt das Schema und die Graphen des Teilers mit einem Zählfaktor von 5, der auf JK-Flip-Flops aufgebaut ist.

Reis. 2 Schema und Grafiken des Teilers

Hier haben Sie einen dreistelligen Binärzähler ergänzt um ein logisches Element 2D-NOT DD4.1, das den Zählfaktor 5 setzt. Das passiert so. Mit den ersten vier Eingangsimpulsen (nach Nullsetzen der Trigger mit Taster SB1 „Set 0“) arbeitet das Gerät als normaler binärer Impulszähler. Gleichzeitig arbeitet ein niedriger Spannungspegel an einem oder beiden Eingängen des DD4.1-Elements, sodass sich das Element in einem einzigen Zustand befindet.

Beim Abfall des fünften Impulses erscheint am direkten Ausgang des ersten und dritten Triggers und damit an beiden Eingängen des DD4.1-Elements ein hoher Spannungspegel, der dieses Logikelement in den Nullzustand schaltet. In diesem Moment wird an seinem Ausgang ein kurzer Impuls mit niedrigem Pegel gebildet, der über die Diode VD1 an den Eingang R aller Flip-Flops übertragen wird und diese in den anfänglichen Nullzustand schaltet. Ab diesem Moment beginnt der nächste Zyklus des Zählers.

Der Widerstand R1 und die Diode VD1, die in diesen Zähler eingeführt werden, sind notwendig, um zu verhindern, dass der Ausgang des Elements DD4.1 mit einem gemeinsamen Draht kurzgeschlossen wird.

Sie können die Funktion eines solchen Frequenzteilers überprüfen, indem Sie Impulse an den Eingang C seines ersten Triggers anlegen, gefolgt von einer Frequenz von 1 ... 2 Hz, und eine Leuchtanzeige an den Ausgang des DD3-Triggers anschließen.

In der Praxis werden die Funktionen von Impulszählern und Frequenzteilern von speziell entworfenen Mikroschaltungen mit einem hohen Integrationsgrad ausgeführt. In der K155-Serie sind dies beispielsweise die Zähler K155IE1, K155IE2, K155IE4 usw. In der Amateurfunkentwicklung werden die Mikroschaltungen K155IE1 und K155IE2 am häufigsten verwendet.

Herkömmliche grafische Bezeichnungen dieser Mikroschaltungszähler mit der Nummerierung ihrer Schlussfolgerungen sind in Abb. 3 gezeigt. XNUMX.

Reis. 3 Chipzähler

Die Mikroschaltung K155IE1 (Abb. 47, a) wird als Zehn-Tage-Impulszähler bezeichnet, dh als Zähler mit einem Zählfaktor von 10. Sie enthält vier in Reihe geschaltete Flip-Flops. Der Ausgang (Pin 5) der Mikroschaltung ist der Ausgang seines vierten Triggers. Alle Trigger werden in den Nullzustand gesetzt, indem an beide Eingänge R (Pin 1 und 2) gleichzeitig eine Spannung mit hohem Pegel angelegt wird, die gemäß der UND-Element-Schaltung (Symbol "&") kombiniert wird. Zählimpulse, die einen Low-Pegel haben sollen, können an die zusammengeschalteten Eingänge C (Pin 8 und 9), ebenfalls zusammengefasst durch I., angelegt werden, oder an einen davon, wenn zu diesem Zeitpunkt der zweite einen High-Pegel hat . Bei jedem zehnten Eingangsimpuls am Ausgang erzeugt der Zähler einen gleich langen Low-Pegel-Eingangsimpuls.

Die Mikroschaltung K155IE2 (Abb. 3, b) ist ein vierstelliger Binär-Dezimal-Zähler. Es hat auch vier Trigger, aber der erste hat einen separaten C1-Eingang (Pin 14) und einen separaten direkten Ausgang (Pin 12). Die anderen drei Flipflops sind so verschaltet, dass sie einen Teiler durch 5 bilden.

Reis. 4 Frequenzteiler

Wenn der Ausgang des ersten Triggers (Pin 12) mit dem Eingang C2 (Pin 1) der Schaltung der verbleibenden Trigger verbunden ist, wird die Mikroschaltung zu einem Teiler durch 10 (Abb. 4, a), der im Code 1- arbeitet. 2-4-8, was durch die Zahlen an den Ausgängen der grafischen Mikrochipbezeichnungen symbolisiert ist. Um die Zählertrigger in den Nullzustand zu setzen, wird an beide Eingänge R0 (Pins 2 und 3) eine Spannung mit hohem Pegel angelegt.

Zwei kombinierte R0-Eingänge und vier Trennausgänge des K155IE2-Chips ermöglichen es Ihnen, ohne zusätzliche Elemente Frequenzteiler mit Teilungsverhältnissen von 2 bis 10 zu bauen.Wenn Sie beispielsweise die Pins 12 und 1, 9 und 2, 8 und 3 verbinden (Abb. 4, b), dann beträgt der Zählfaktor 6, und wenn die Pins 12 und 1, 11, 2 und 3 (Abb. 4, c) verbunden werden, wird der Zählfaktor 8. Diese Funktion der Mikroschaltung K155IE2 ermöglicht dies sowohl als binärer Impulszähler als auch als Frequenzteiler verwendet werden.

Siehe andere Artikel Abschnitt Anfänger Funkamateur.

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