Zähler. Schema, Beschreibung

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Zähler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Ein Zähler ist ein Gerät, das die Anzahl der am Eingang anliegenden Impulse zählt. Sie bestehen wie Schieberegister aus einer Kette von Flip-Flops. Die Bittiefe des Zählers und damit die Anzahl der Trigger wird durch die maximale Anzahl bestimmt, bis zu der er zählt.

Zähler

Fig. 1

Das Schieberegister kann in einen Ringzähler umgewandelt werden, wenn der Ausgang des letzten Flip-Flops mit dem Eingang des ersten verbunden wird. Das Schema eines solchen Zählers für Entladungen ist in Abb. 1 dargestellt. 0. Vor Beginn des Zählens schreibt der anfängliche Setzimpuls im Nullbit des Zählers (Q1) eine logische 0, in den restlichen Bits eine logische 1. Mit Beginn des Zählens überschreibt jeder der eingehenden Zählimpulse T 1 in Der nächste Trigger und die Anzahl der empfangenen Impulse werden durch die Ausgangsnummer bestimmt, die 1 hat. Der vorletzte (N-XNUMX) Impuls versetzt den letzten Trigger in einen einzelnen Zustand, und der Impuls überträgt diesen Zustand an den Ausgang von der Nullauslöser und die Zählung beginnt von vorne. Somit ist es möglich, einen Ringzähler mit einem beliebigen Zählfaktor (beliebige Zahlenbasis) zu erstellen, der nur die Anzahl der Trigger in der Kette ändert.

Der Nachteil eines solchen Zählers ist die große Anzahl der benötigten Trigger; um es zu bauen. Kostengünstigere und daher gebräuchlichere Zähler, die durch Zählen von T-Flip-Flops gebildet werden. Nach jedem Taktimpuls T ändert sich das Signal am Eingang D (invertierter Ausgang) ins Gegenteil, und daher ist die Frequenz der Ausgangsimpulse halb so groß wie die Frequenz der eingehenden. Indem wir eine serielle Kette von n zählenden Flip-Flops zusammenstellen und den Ausgang des vorherigen Flip-Flops mit dem Eingang C des nächsten verbinden, erhalten wir die Frequenz f_O=f_vh/2ⁿ. Dabei ändert jeder Eingangsimpuls den Code der Zahl am Ausgang des Zählers um 1 im Bereich von 0 bis N=2ⁿ-1.

Chip K155IE5 Abb. 2 enthält ein Zähl-Flip-Flop (Eingang C1) und einen Divisor durch acht (Eingang C2), der aus drei in Reihe geschalteten Flip-Flops gebildet wird. Trigger werden durch das Abschneiden des Eingangsimpulses (durch Übergang von 1 auf 0) ausgelöst. Wenn Sie alle vier Trigger wie in Abb. 2, t wird ein Zähler Modulo 2 sein⁴=16. Die maximal gespeicherte Anzahl, wenn sie vollständig mit Einsen gefüllt ist, ist N=2⁴-1=15=(111)₂. Ein solcher Zähler arbeitet mit einem Zählkoeffizienten K (modulo), einem Vielfachen einer ganzzahligen Potenz von 2, und führt eine zyklische Suche K = 2 durchⁿ stabile Zustände. Der Zähler hat Ausgänge, die auf 0 forciert werden.

Zähler
Fig. 2

Oft benötigt man Zähler mit einer Anzahl von stabilen Zuständen außer 2ⁿ Bei elektronischen Uhren gibt es beispielsweise Mikroschaltkreise mit einem Zählfaktor von 6 (zig Minuten). 10 (Einheiten von Minuten). 7 (Wochentage). 24 Stunden). Bau eines Zählers mit dem Modul K≠2ⁿ Sie können ein Gerät mit n Triggern verwenden, für die Bedingung 2 erfüllt istⁿ>K. Offensichtlich kann ein solcher Zähler besonders stabile Zustände haben (2ⁿ-ZU). Diese unnötigen Zustände können durch Rückkopplung beseitigt werden, durch deren Schaltkreise der Zähler in diesem Betriebszyklus in den Nullzustand schaltet, wenn er bis zur Zahl K zählt.

Für einen Zähler mit K=10 werden vier Flipflops benötigt (da 2³<10 <2⁴) muss zehn stabile Zustände N==0,1...,8,9 haben. In dem Zyklus, in dem es sich in den elften stabilen Zustand (N = 10) hätte bewegen sollen, muss es auf den anfänglichen Nullzustand zurückgesetzt werden. Für einen solchen Zähler können Sie die Mikroschaltung K155IE5 Abb. 3 durch Einführen von Rückkopplungsschaltungen von den Zählerausgängen entsprechend der Nummer 10 (d. h. 2 und 8) zu den Eingängen zum Setzen des Zählers auf 0 (Eingang R). Ganz am Anfang des 11. Zustands (Nummer 10) erscheinen logische 1s an beiden Eingängen des UND-Elements der Mikroschaltung und erzeugen ein Signal zum Zurücksetzen aller Zählerauslöser auf den Nullzustand.

Zähler
Fig. 3

In allen Serien digitaler Mikroschaltungen gibt es Zähler mit der internen Organisation der gängigsten Umrechnungsfaktoren, beispielsweise in den Mikroschaltungen K155IE2 und K155IE6 K = 10. im K155IE4-Chip K \u2d 6x12 \uXNUMXd\uXNUMXd XNUMX.

Wie aus den Diagrammen und Diagrammen in Abb. 1-3 können Zähler die Funktionen von Frequenzteilern übernehmen, also von Geräten, die aus einer Impulsfolge mit einer Frequenz f bilden_vh Impulsfolge am Ausgang des letzten Triggers mit einer Frequenz fout, K-mal kleiner als der Eingang. Bei dieser Verwendung von Zählern ist es nicht erforderlich zu wissen, welche Zahl aktuell darin geschrieben ist, daher können Teiler in manchen Fällen viel einfacher sein als Zähler. Chip K155IE1 ist beispielsweise ein Teiler durch 10 und K155IE8 ist ein Teiler mit variablem Teilerfaktor K=64/n. wobei n=1...63.

Zusätzlich zu den betrachteten Summatoren werden häufig Rückwärtszähler auf K155IE6-Mikroschaltungen verwendet. K155IE7, bei dem sich je nach Betriebsart der Inhalt des Zählers entweder um eins erhöht, im Additionsmodus spricht man davon, dass der Zähler inkrementiert oder im Subtraktionsmodus um eins verringert, dekrementiert nach dem Eintreffen des nächsten Zählimpulses . Chip K155IE1 Abb. 4 - Teiler durch 10. Das Setzen seiner Trigger auf 0 erfolgt durch gleichzeitiges Anlegen eines High-Pegels an die Eingänge 1 und 2 (das UND-Element). Zählimpulse werden dem Eingang 8 oder 9 (in diesem Fall muss der andere Eingang auf High-Pegel liegen) oder gleichzeitig beiden Eingängen (Element UND) zugeführt.

Zähler
Fig. 4

Die Zusammensetzung des Chips K155IE2 Abb. 4 enthält einen Trigger mit einem Zähleingang (Eingang C1) und einem Teiler durch 5 (Eingang C2). Wenn der Ausgang des Zähltriggers mit dem Eingang C2 verbunden ist, wird ein Binär-Dezimal-Zähler gebildet (das Funktionsdiagramm ist ähnlich dem in Fig. 3 gezeigten). Die Rechnung erfolgt bei einem Schnitt eines Impulses. Der Zähler hat Eingänge auf 0 (R0 mit UND-Logik) und Eingänge auf 9 (R9 mit UND-Logik) gesetzt.

Zähler
Fig. 5

Der K155IE4-Chip besteht aus einem Zähltrigger und einem Teiler durch 6, Abb. 5. Der K155IE5-Chip wurde bereits in Abb. erwähnt. 2

Chips K155IE6 und K155IE7 Abb. 6, a) - umkehrbare Zähler durch Voraufzeichnung, der erste davon ist binär dezimal, der zweite ist vierstellig binär. Das Setzen auf 0 erfolgt bei High-Pegel am Eingang R. Der Zähler kann mit der Anzahl der Eingänge auf die Ausgänge D1-D4 geschrieben werden (bei K155IE6 von 0 bis 9, bei K155IE7 von 0 bis 15). Dazu muss am Eingang S ein Low-Pegel, an den Eingängen C1 und C2 ein High-Pegel und am Eingang R ein Low-Pegel angelegt werden. Die Zählung beginnt bei der aufgezeichneten Zahl durch Impulse mit niedrigem Pegel, die an Eingang C1 (im Additionsmodus) oder C2 (im Subtraktionsmodus) angelegt werden. Die Ausgangsinformation ändert sich entlang der Front des Zählimpulses. In diesem Fall sollten der zweite Zähleingang und der Eingang S hoch sein, der Eingang R niedrig sein und der Zustand der Eingänge D indifferent sein. Gleichzeitig mit jedem zehnten (sechzehnten) Impuls am Eingang C1 wiederholt der Ausgang P1 seinen Ausgangsimpuls, der dem nächsten Zähler zugeführt werden kann. Im Subtraktionsmodus erscheint gleichzeitig mit jedem Impuls am Eingang C2, der den Zähler auf Zustand 9 (15) schaltet, ein Ausgangsimpuls am Ausgang P2.

Das Zeitdiagramm des Betriebs des K155IE6-Zählers ist in Abb. 6 dargestellt. 0b. Auf dem Diagramm wurde im parallelen Aufzeichnungsmodus (S=6) die Zahl 2 geschrieben (High-Pegel an den Eingängen D3 und DXNUMX).

Zähler
Fig. 6

Mikroschaltungen K176IE1, K56IIE10 und K561IE16 Abb. 7 - Binärzähler. Der Zähler K561IE10 arbeitet beim Anlegen von Zählimpulsen am Eingang C1 und bei C2=1 entlang der Vorderseite, beim Zählen am Eingang C2 und bei C1==0 - entlang des Schnitts. Der Zähler K561IE16 hat keine Ausgänge vom zweiten und dritten Teiler. Die Zähler werden auf Null gesetzt, wenn am Eingang R ein High-Pegel anliegt. Für den korrekten Betrieb dieser und aller anderen in CMOS-Technologie hergestellten Zähler (Serien K164, K176, K564, K561 ..) ist es nach dem Einschalten erforderlich (oder nach Reduzierung der Spannung des Netzteils auf 3 V) setzen Sie sie durch Anlegen eines High-Pegel-Impulses an Eingang R auf den anfänglichen Nullzustand. Andernfalls können die Zähler mit zufälligen Umrechnungsfaktoren arbeiten. Ein Reset-Impuls nach dem Einschalten kann automatisch durch Eingabe eines RC-Zeitschaltkreises und eines Wechselrichters erfolgen, wie in Abb. gezeigt. 7, c.

Zähler
Fig. 7

Autor: -=GiG=-, gig@sibmail; Veröffentlichung: cxem.net

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