31.3 Асинхронные счетчики

Асинхронные счетчики строятся из простой цепочки Т-триггеров или JK-триггеров, каждый из которых работает в счетном режиме. Для получения суммирующего счетчика берутся Т-триггеры с переключением по спаду (рисунок 31.1), для получения вычитающего счётчика – с переключением по фронту (рисунок 31.2). Выходной сигнал каждого триггера служит входным сигналом для следующего триггера. Поэтому все разряды (выходы) асинхронного счетчика переключаются последовательно (отсюда название – последовательные счетчики), один за другим, начиная с младшего и кончая старшим. Каждый следующий разряд переключается с задержкой относительно предыдущего (рисунок 31.3), то есть, вообще говоря, асинхронно, не одновременно с входным сигналом и с другими разрядами.

Рисунок 31.1 – Структурная схема суммирующего счетчика

Рисунок 31.2 – Структурная схема вычитающего счетчика

Рисунок 31.3 – Временная диаграмма работы 4-разрядного

асинхронного суммирующего счетчика

Чем больше разрядов имеет счетчик, тем большее время ему требуется на полное переключение всех разрядов. Задержка переключения каждого разряда примерно равна задержке триггера, а полная задержка установления кода на выходе счетчика равна задержке одного разряда, умноженной на число разрядов счетчика. Легко заметить, что при периоде входного сигнала, меньшем полной задержки установления кода счетчика, правильный код на выходе счетчика просто не успеет установиться, поэтому такая ситуация не имеет смысла. Это накладывает жесткие ограничения на период (частоту) входного сигнала, причем увеличение, к примеру, вдвое количества разрядов счетчика автоматически уменьшает вдвое предельно допустимую частоту входного сигнала.

Таким образом, если нам нужен выходной код асинхронного счетчика, то есть все его выходные сигналы (разряды) одновременно, то должно выполняться следующее неравенство: T>N_tз, где T – период входного сигнала, N – число разрядов счетчика, tз – время задержки одного разряда.

Основное применение асинхронных счетчиков состоит в построении всевозможных делителей частоты, то есть устройств, выдающих выходной сигнал с частотой, в несколько раз меньшей, чем частота входного сигнала. В данном случае нас интересует не выходной код счетчика, то есть не все его разряды одновременно, а только один разряд, поэтому взаимные задержки отдельных разрядов не играют роли, полная задержка переключения счетчика не имеет значения. Простейший пример делителя частоты на два – это триггер в счетном режиме или счетчик, выходным сигналом которого является выход первого, младшего разряда.