дов счетчика происходит одновременно в зависимости от сигналов на управляющих входах. После перехода счетчика в новое состояние в цепи переносов вырабатываются новые управляющие сигналы. Так как этот процесс обеспечивает передачу переносов между разрядами, то задержка распространения переносов отсчитывается с момента переключения счетчика и равна суммарной задержке переключения элементов И.

Время установки кода в счетчике, измеряемое с момента окончания счетного импульса, равно времени задержки переключения второй ступени триггера; t = tj. Период работы счетчика со сквозным переносом определяется соотношением

T>[t.-ht3j-KN-r)tJ,

где t,-задержка переключения одного элемента в цепи сквозного переноса, N-число разрядов счетчика.

В счетчиках с параллельным переносом управляющие сигналы формируются независимо друг от друга. Перенос из i-ro разряда определяется логическим произведением

P, = PoQiQ2Q3- Ql-

Период работы синхронного счетчика с параллельным переносом (рис. 8.105) определяется соотношением

в параллельном счетчике с возрастанием номера разряда увеличивается число входов элементов И. Так как реальные элементы имеют конечное число входов и ограниченную нагрузочную способность, разрядность счетчиков с параллельным переносом обычно невелика. В тех случаях, когда допустимое число входов элементов И меньше числа разрядов счетчика, он разбивается на группы. Внутри каждой группы перенос осуществляется параллельным способом, перенос между грутшами реализуется методом сквозного переноса. При построении цифровых устройств часто требуются счетчики с модулем М # 2**, например М = 10. Схема двоично-десятичного счетчика, работающего в коде 8-4-2-1, приведена на рис. 8.106.

Сдвиговые регистры. Сдвиговые регистры находят широкое применение в цифровой технике. Они используются в устройствах управления в качестве распределителей импульсов, для построения кольцевых счетчиков, для преобразования параллельного кода в последовательный и обратно. Для построения сдвиговых регистров могут быть использованы триггеры разных типов: D, RS, JK, DV.

с ч

Рис. 8.106

В регистре на потенциальных элементах сдвиг информации осуществляется обычно по двухтактной схеме. В этом случае каждый разряд сдвигового регистра состоит из двух триггеров: основного и вспомогательного. На рис. 8.107 приведена схема сдвигового регистра для сдвига информации вправо, выполненного на тактируемых RS триггерах. Основные и вспомогательные триггеры каждого разряда образуют два регистра: основной (RG1) и вспомогательный (RG2). Сдвиг информации осуществляется за два такта: сначала по сигналу содержимое основного регистра переписывается во вспомогательный, а затем по сигналу Cj информация из вспомогательного регистра возвращается в основной регистр со сдвигом на один разряд вправо. Направление сдвига и количество разрядов, на которое производится сдвиг, определяются соответствующей коммутацией выходов одного и другого регистра. Устройство по схеме на рис. 8.107 за одну посылку управляющих импульсов CjCj обеспечивает сдвиг информации на один разряд вправо. Для сдвига на ш разрядов требуется ш таких посылок. Две последовательности управляющих сигналов С1С2 можно заменить одной Ci, соединив шину Ci с шиной Cj через инвертор.

При использовании триггеров, работающих по двухтактному принципу, или триггеров с ди-

- UFI

CzCO,}

-s T -c

-s T -I

T-i not

П

7Т1-> <-!>

Gffg..

Г

f г

► 5/-/

BBS. JTJ-U-LrLrLTLrL t I Г

QH \ I

Hi ГП г

он-г

Рис. 8.108

намическим управлением схемы сдвиговых регистров приобретают более простой вид (рис. 8.108, а). Выходы одних триггеров непосредственно соединяются с входами других, а сигналы сдвига подаются на общие щины, соединенные с синхровходами триггеров.

Сдвиг кода здесь осуществляется каждым управляющим импульсом, поэтому такие схемы называют регистрами с однотактным сдвигом.

Применение триггеров с прямым динамическим управлением (рис. 8.108,6, в) состояние регистра изменяется от положительного фронта сигнала сдвига, как показано на рис. 8.108, г, в других случаях-отрицательного фронта.

8.9. ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УСТРОЙСТВ НА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

Цифровое реле времени. Обычно в электронных реле времени выдержка задается временем зарядки или разрядки конденсатора. Это определяет невысокую стабильность выдержки времени, особенно при изменении температуры окружающей среды. В таких устройствах трудно получить достаточно стабильную выдержку более 4...5 мин. Реле времени, построенные на цифровом принципе отсчета, позволяют получить большие вьщержки с высокой стабильностью. Структурная схема одного из таких реле времени изображена на рис. 8.109.

Основным узлом устройства является счетчик DD3, управляемый через элемент DD2 тактовыми импульсами. Исходное состояние всех триггеров счетчика-нулевое. При этом тактовые импульсы не проходят на вход счетчика, так как элемент DD2 закрыт напряжением низкого уровня (логи-

Рис. 8.109

ческим 0), поступающим с выхода элемента DD1.1 триггера на микросхеме DDI. Триггер DD5 также установлен в нулевое состояние.

При нажатии на кнопку SB1 триггер на микросхеме DDI переключается. На выходе элемента DD1.1 появляется напряжение высокого уровня (логическая 1), и тактовые импульсы начинают переключать счетчик DD3. Первый из тактовых импульсов сразу же установит триггер DD5 в состояние 1.

В зависимости от того, к каким выходам триггеров счетчика подключены через переключатели SB2 и SB3 (для простоты показано только два) входы элемента DD4, напряжение низкого уровня на его выходе сформируется только после определенного числа тактовых импульсов. Например, при работе счетчика в режиме вычитания и указанных положениях переключателей SB2 и SB3 после первого же тактового импульса на входах элемента DD4 будет напряжение высокого уровня, а на его выходе-низкого. В результате триггер на микросхеме DDI возвратится в исходное состояние, элемент DD2 закроется и тактовые импульсы на счетчик поступать не будут. В нулевое состояние переключится триггер DD5. Время выдержки в этом случае практически равно нулю.

Если переключатель SB2 установить в положение 1, то напряжение высокого уровня одновременно будет на всех входах элемента DD4 после второго тактового импульса. Время выдержки равно одному периоду тактовых импульсов. Если использовать различные комбинации сигналов, снимаемых с выходов счетчика, содержащего п триггеров, можно получить любое время выдержки от О до 2-1 периодов тактовых импульсов.

На выходе триггера DD5 формируется положительный импульс, продолжительность которого равна выбранному времени выдержки. Этот импульс и используется для управления исполни-тельньпи механизмом.

Для работы устройства удобно выбрать период следования тактовых импульсов равным 1 с или 1 мин, а число триггеров счетчика-шести, что позволяет получить время выдержки от О до 63 с или от О до 63 мин.

Принципиальная схема такого реле времени приведена на рис. 8.110. После нажатия кнопки SB1 переключается триггер на элементах DD1.1 и DDI.2. Напряжение высокого уровня на выходе элемента DD1.1 разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент DD2.1. Первый же из них переключит триггер-формирователь выходного сигнала на элементах DD1.3 и DD1.4 в

woo -rr-

Рис. 8.110

единичное состояние и через элемент DD3 поступит на счетчик, начнется отсчет времени.

Триггерный счетчик на микросхемах DD4 DD10 и элементе DD2.2 работает в режиме вычитания. Требуемое время выдержки получают, установив в нужные положения переключатели SB2-SB7 (сумма чисел, соответствуюпщх положениям переключателей, составляет время выдержки в периодах следования тактовых импулых>в).

Напряжение низкого уровня, возникающее на выходе элемента DD1.1 после окончания времени выдержки, устанавливает триггеры на микросхеме К1ЛБ553 в нулевое состояние. При этом тактовые импульсы перестают проходить через элемент DD2.1, а на выходе элемента DD3.2 формируется напряжение низкого уровня, которое переключит все триггеры счетчика в нулевое состояние.

Импульс положительного напряжения с выхода элемента DD1.3 подается на базу транзистора VT1, в цепь коллектора которого включено реле К1. Контакты реле К 1.1 включают лампу фотоувеличителя или другое исполнительное устройство.

Транзистор VT1 и его напряжение питания выбирают в зависимости от параметров устанавливаемого реле К1. Могут быть использованы реле РЭС-9 {паспорт РС4.524.202П2 или РС4.524.215П2), РЭС-10 (паспорт РС4.524.303П2 или РС4.524.312П2) или тому подобные. Контакты реле должны быть рассчитаны на напряжение и ток управляемой цепи. Сопротивление

т Д9А

УТ1Ш9 ,rj-l, srj-

R2*30k

Vd2 Д9А

Ш KWB553

резистора R3 должно обеспечивать режим насыщения транзистора, но оно должно быть не менее 6,2 кОм.

Схема простого задающего генератора, представляющего собой мультивибратор, изображена на рис. 8.111. При указанной на схеме емкости конденсатора С1 частота импульсов составляет 1 с. Более точно частоту получают подбором одного из резисторов R1 или R2.

Цифровой секундомер. Прибор может быть использован для измерения длительности различных производственных процессов, интервалов времени в спортивных соревнованиях и т. п. Примененная здесь цифровая индикация по сравнению со стрелочной более удобна для наблюдения и исключает ощибки при считывании показаний. Максимальный интервал времени, измеряемый секундомером, составляет 9 мин 59,9 с с дискретностью 0,1 с.

Схема секундомера изображена на рис. 8.112. Он содержит генератор импульсов, счетчики, дешифраторы, индикаторы и элементы управления. Генератор импульсов с частотой следования 10 Гц вьшолнен на схеме мультивибратора на микросхеме DDI. Частоту следования импульсов можно подстраивать резистором R1, изменяя напряжение смещения на входах мультивибратора. Генератор вьшолнен на микросхеме К564ЛЕ5, что позволило использовать в нем высокоомные резисторы в частотозадающих цепях (R2 и R3). Это, в свою очередь, позволило отказаться от применения в генераторе оксидных конденсаторов большей емкости и установить стабильные конденсаторы, а от них в основном и зависит стабильность частоты следования импульсов.

После выключения тумблера SB1 напряжение питания поступает на генератор импульсов, но он не работает, так как входы элемента DDI.2 соединены кнопкой SB3 Пуск с общим проводом. При включении прибора счетчики устанавливаются в произвольные состояния, поэтому перед измерениями необходимо нажать на кнопку Сброс , подав на входы установки в нуль всех счетчиков напряжение высокого уровня. На выходах счетчиков DD3, DD5, DD7, DD9 появляются напряжения, после преобразования