Класификация на измервателния уред
Класификацията на броячите се извършва според различни критерии:
Според посоката на броене на входните импулси, броячите се разделят на три групи:
- сумиране, при което с пристигането на всеки входен импулс в рамките на цикъла на броене, към съдържанието на брояча се добавя единица;
- изваждане, при което с пристигането на всеки входен импулс съдържанието на брояча се намалява с единица;
- reverse, в който се изпълняват посоките на броенето напред и назад.
Според коефициента на сметката броячите се разделят на:
- двоичен (двоичен), в койтоКсч = 2 n ,къдетоnе броят на тригерите;
- двоично-десетично (десетично),Ксч = 10 n, където n е броят на броячите;
- с променлив резултатKsc 2 n,къдетоnе броят на тригерите.
Според метода на организиране на вътрешните връзки между тригерите има:
- последователни трансферни броячи, или асинхронни броячи, при които входният импулс отива само към първия тригер, а всеки следващ се превключва от изходния сигнал на предишния;
- броячи с паралелен трансфер, или синхронни, при които входните импулси пристигат на всички тригери на брояча едновременно;
- пръстенови броячи, които са регистри за преместване, затворени в пръстен, през които една или повече кодови единици циркулират под въздействието на входни импулси.
Основните индикатори на броячите са:
1. Капацитетът на брояча, числено равен на коефициента на броене, характеризира максималния брой импулси, които броячът може да преброи за един период на работа.Капацитетът на брояча зависи от архитектурата
къдетоnе броят на последователните тригери.
2.Ефективносттасе определя от:
2.1 Резолюцияtraz.sch, което означава минималното време между два входни сигнала, през което все още няма неизправност на брояча (броячът работи без пропуски);
2.2 Време за настройка на кода на броячаtset, равно на времето между момента на получаване на входния сигнал и преминаването на брояча в ново стабилно състояние.
Времевите свойства зависят от времевите характеристики на тригерите и начина, по който те са свързани помежду си.
На условното графично обозначение буквитеCT(отcounter- брояч) се поставят в основното поле.
Броячи за последователно пренасяне с постоянна скорост на броене
Общ брояч
Броячите на серийни трансфери са изградени на базата на T-тригери с двустепенна структура.
Функционирането на брояча е отразено във времевата диаграма (Фигура 5.37).
Като начално състояние се приема състоянието с нулево ниво на изходите на всички тригери:Q0 = Q1 = Q2 = Q3 = 0.
Прекъсването на първия входен импулсTпревключва тригера от нисък редDD1.1от “0” на “1”, на изходаQ0 =1, Q1 = 0, Q2 = 0, Q3 = 0, т.е. 00012 = 110;
Чрез прекъсване на втория импулсT, първият тригер ще превключи на "0", а вторият ще презапише единицата от първия, на изходаQ0 = 0, Q1 = 1, Q2 = 0, Q3 = 0, т.е. 00102 = 210.
Чрез четвъртия импулс на изходаQ0 = 0, Q1 = 0, Q2 = 1, Q3 = 0, т.е. 01002 = 410.
Според осмия импулс на изходаQ0 = 0, Q1 = 0, Q2 = 0, Q3 = 1, т.е. 10002 = 810и т.н.
До петнадесетия импулс на изходаQ0 = Q1 = Q2 = Q3 = 1, т.е. 11112 = 1510;при прекъсване на 16-ия импулс на броячаQ0 = Q1 = Q2 = Q3 = 0, т.е. броячът автоматично се нулира. С по-нататъшното пристигане на импулси започва нов цикъл на броене.
От времедиаграмите и веригата на измервателния уред (Фигура 5.37) могат да се направят следните заключения:
1. Този брояч брои импулси от 0 до 15; в този брояч има 4 цифри (тригер);
2. Максималният бройN,, който може да бъде записан в броячаN = 2 n -1 = 2 4 - 1 = 15;
3. Състоянието на битовете (тригери) е запис на броя на получените импулси в двоичен код (т.е. 0 или 1);
4. Тригерните състояния съответстват в двоичен код на поредния номер на действащия импулс. Например след 11 входящи импулса на изходаQ0 = 1, Q1 = 1, Q2 = 0, Q3 = 1, т.е. 10112 = 1110. Числото, записано на брояча, може да се дефинира като:
M = 1*2 3 + 0*2 2 + 1*2 1 + 1*2 0 = 8+0+2+1=11.
5. Резултатът от преброяването се взема под формата на двоичен код от изходите на всички цифри едновременно.
6. Всеки входен импулс увеличава числото, записано на брояча с 1. Такъв брояч се нарича сумиращ брояч.
7. При прекъсване 16 на импулса, броячът автоматично се нулира и започва нов цикъл на броене.
8. Честотата на повторение на изходния сигнал в n разряд2 nпъти по-малка от честотата на повторение на входните импулсиT, т.е.
9. За броячи, работещи в режим на деление, се използва изходният сигнал, взет от последния тригер.
Фигура 5.38 показва UGO на брояча сKsc=16.
Сумирането може да се реализира на джапанки, чийто вход за броенеуправлявани от предната част на входните импулси. В този случай те трябва да се комбинират, както е показано на фигура 5.39.
Всички тригери се задействат от фронта на броещия импулсT. Следователно, за да се приложи операцията на сумиране, е необходимо да се предостави информация на тригеритеDD2иDD3от обратните изходи на предишните тригери.
Времевата диаграма на операцията на брояча е показана на Фигура 5.39,b.
Предимството на брояча за носене е неговата простота. Недостатъкът на брояча е ниската му производителност (защото тригерите в брояча задействат последователно един след друг). Промяната в състоянието на брояча става със закъснение, причинено от преходни процеси наn - p- преходи на транзистори. Закъснението се увеличава с броя на битовете. За четирицифрени броячи забавянето на четвъртия бит е 4 пъти по-голямо от забавянето на първия бит.
Поради това натрупване на времеви измествания в разрядите, на изходите на такива броячи могат да се появят краткотрайни фалшиви импулси. Следователно, въпреки своята простота, използването на серийни броячи за пренасяне е ограничено до цифрови устройства с малък брой цифри.
Брояч за изваждане
В брояча за изваждане запаметеното двоично число намалява с "1" с всеки входящ импулс.
За обратното броене се използват връзки на обратните изходи на тригерите, така че превключването наi-битовия тригер ще се случи при прекъсване (т.е. отпред).
Времевите диаграми на работата на измервателния уред са показани на Фигура 5.41.
В началото на работа чрез подаване на сигнали към входовете за настройкаSсе задавасъстояние
Прехвърлянето от нисък ред към висок ред възниква, когато състоянието на ниския ред се промени от "0" на "1".
Препълването на брояча възниква след седмия импулс при достигане на нулево състояние. В началото на осмия импулс броячът се връща в първоначалното състояние "1112".
Ако броячът за изваждане е реализиран на базата на тригериTс управление на фронта, тогава сигналите към входовете на следващите тригери, за разлика от схемата на Фигура 5.40, трябва да се подават от директните изходи на предишните тригери (Фигура 5.42 а). Времевата диаграма на работата на брояч с такава структура е показана на фигура 5.42,b.
От времедиаграмата се вижда, че с всеки следващ броещ импулс изходният код намалява с единица (декрементира). С последния осми импулс броячът се връща в първоначалното си състояние.
По този начин, чрез превключване на изходите от инверсен към директен и обратно, е възможно да се получат както броячи за добавяне, така и за изваждане. Това свойство е в основата на изграждането на обратни броячи.
Рядко се използват отделни броячи за изваждане. Операцията за изваждане е организирана заедно със събирането в реверсивни броячи.
Броячите са означени сIE. Например броячи със сериен трансфер K155IE2, K155IE5.