Применение асинхронных счетчиков

Опубликовано 12.11.2010 Ведущий Валерий Харыбин

Асинхронные счетчики строятся из цепочки JK-триггеров, каждый из которых работает в счетном режиме. Выходной сигнал каждого триггера служит входным сигналом для следующего триггера. Поэтому все разряды асинхронного счетчика переключаются последовательно, один за другим, начиная с младшего и заканчивая старшим.
Каждый следующий разряд переключается с задержкой относительно предыдущего, то есть асинхронно, не одновременно с входным сигналом и с другими разрядами.
Чем больше разрядов имеет счетчик, тем большее время ему требуется на полное переключение всех разрядов. Это накладывает жесткие ограничения на частоту входного сигнала, причем увеличение, к примеру, вдвое количества разрядов счетчика автоматически уменьшает вдвое предельно допустимую частоту входного сигнала.
В составе стандартных серий цифровых микросхем асинхронных счетчиков немного. Например, это 4-х разрядный двоично-десятичный счетчик ИЕ2, 4-х разрядный двоичный счетчик ИЕ5 и 8-и разрядный двоичный счетчик ИЕ19. Все асинхронные счетчики работают по отрицательному фронту входного сигнала С. Выходы счетчиков обозначают на схемах 0, 1, 2, 3… - как номера разрядов выходного двоичного кода или 1, 2, 4, 8 ... -как веса каждого разряда двоичного кода.
Объединять счетчики для увеличения разрядности очень просто: нужно выход 8 предыдущего счетчика, выдающего более младшие разряды, соединить со входом С1 следующего счетчика, выдающего более старшие разряды.
Однако при объединении надо помнить, что добавление каждого нового разряда увеличивает общую задержку переключения полученного счетчика. Многоразрядный асинхронный счетчик может получиться неприемлемо медленным.
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. При построении делителей частоты иногда важна не только частота выходного сигнала, но и его форма, его скважность, то есть отношение периода следования импульсов к длительности этих импульсов. В таких случаях чаще всего требуется меандр - цифровой сигнал со скважностью, равной двум. Простейший пример такого делителя частоты, выдающего меандр, реализуется с помощью счетчика ИЕ2.
Иногда возникает задача деления частоты входного сигнала в произвольное число раз. В этом случае можно организовать сброс счетчика при достижении им требуемого кода путем введения обратных связей.
На асинхронных счетчиках можно строить также управляемые делители частоты, то есть такие делители, выходная частота которых определяется управляющим кодом.
Применение асинхронных счетчиков не ограничивается только делителями частоты. В случаях, когда высокого быстродействия не требуется, когда переходные процессы на выходах счетчика не имеют значения, асинхронные счетчики вполне могут заменить более быстрые синхронные счетчики.