Синхронные (или параллельные) счетчики характеризуются тем, что все разряды в пределах одной микросхемы переключаются одновременно, параллельно. Это достигается существенным усложнением внутренней структуры микросхемы по сравнению с простыми асинхронными счетчиками. Триггеры синхронного счетчика опрокидываются под воздействием входного импульса, а не сигнала с предыдущего триггера. В результате задержка переключения синхронного счетчика примерно равна задержке одного триггера. Синхронные счетчики быстрее асинхронных, причем их быстродействие не связано с ростом количества разрядов выходного кода (конечно, до определенных пределов).
Рис 10.9. Синхронный двоичный счетчик с параллельным переносом
Входные счетные импульсы Т подаются параллельно на счетные входы триггеров. Входы J и K объединены и на них подается сигнал переноса, формируемый схемой И, позволяющий срабатывать триггеру только тогда, когда все предшествующие триггеры находятся в состоянии 1 (достигнут максимальный код) и приходит входной сигнал. На один из входов первой логической схемы ЛЭ И подается сигнал разрешения счета р, либо сигнал переноса от предыдущего счетчика при расширении разрядности счета.
Чем старше разряд счетчика, тем должно быть большее количество входов у логического элемента. Управление работой синхронного счетчика сложнее, чем в случае асинхронного счетчика. Параллельная организация переноса обычно реализуется в пределах интегральной схемы счетчика, а количество разрядов синхронных счетчиков обычно не превышает четырех. Перенос с выхода синхронного счетчика используется в качестве входного сигнала следующего счетчика и задержан относительно входного сигнала предыдущего счетчика, то есть перенос между счетчиками осуществляется асинхронно.
Примерами синхронных счетчиков с асинхронным переносом могут служить двоично-десятичный счетчик ИЕ6 и двоичный счетчик ИЕ7 (рис 10.10). Они полностью идентичны по своим возможностям и назначением входов, но только счетчик ИЕ6 считает от 0 до 9, а счетчик ИЕ7 – от 0 до 15. Оба счетчика реверсивные обеспечивают прямой счет по перепаду 0/1 на входе +1, так и обратный счет по перепаду 0/1 на входе -1.
Таблица режимов работы
Входы
Режим работы
R
-WR
+1
-1
X
X
X
Сброс в нуль
Х
Х
Парал. запись
Хранение
Хранение
0/1
Прямой счет
0/1
Обратн. счет
Рис 10.10. Синхронные реверсивные счетчики с асинхронным переносом.
При прямом счете отрицательный сигнал переноса вырабатывается на выходе ³15 (ИЕ7) или ³9 (ИЕ6). При обратном (инверсном) счете отрицательный сигнал переноса вырабатывается на выходе £0 после достижения выходным кодом значения 0000. Имеется возможность сброса счетчика в нуль положительным сигналом на входе R, а также возможность параллельной записи в счетчик кода с входов D1, D2, D4. D8.
При параллельной записи счет начинается от числа, записанного в счетчик. Объединение счетчиков ИЕ7 и ИЕ6 для увеличения разрядности (каскадирование) осуществляется просто: нужно выходы переноса младших счетчиков соединить со счетными входами старших счетчиков.
На основе синхронных счетчиков с асинхронным переносом удобно выполнить делитель частоты с произвольно изменяемым с помощью входного кода коэффициентом деления (рис 10.11).
Рис 10.11. Делитель частоты с коэффициентом деления, задаваемым кодом.
На входы предустановки счетчиков подается управляющий код, определяющий коэффициент деления входной частоты. Этот код записывается в счетчики по сигналу переноса £0 старшего счетчика. С этого кода затем начинается счет на уменьшение. Когда счетчики отсчитают количество импульсов, равное входному коду, снова выработается сигнал переноса и снова запишет входной код в счетчики. Коэффициент деления будет (N+1) при входном коде N.
Сигнал переноса имеет частоту .
При 8 разрядном управляющем коде максимальный коэффициент деления составит 128, а минимальный – 1.
.