В простейших асинхронных двоичных счетчиках обычно имеются входы начального обнуления счетчика (Reset) и отсутствуют входы параллельной загрузки кода. На рис П5.5 показана схема включения 4-х разрядного асинхронного двоичного счетчика 7493 с регистрацией кода с помощью семисегментного индикатора. Первый триггер счетчика включен независимо, имеет выход QА не связанный со счетчиком. Поэтому, чтобы реализовать 4-х разрядный счетчик, необходимо соединить выход 1-го разряда QA с входом второго разряда счетчика CKB. Счетные импульсы подаются на вход CKA, а выходной код снимается с выходов Qa, Qb, Qc, Qd, причем Qa – младший разряд, а Qd – старший. Входы R01, R02 – входы начальной установки в 0. Выводы NC – Not Connection – не используются.
Таблица истинности счетчика 7493 (Help) имеет вид:
Входы
Выходы
R01
R02
Qd
Qc
Qb
Qa
X
Счет
Х
Счет
Для визуального наблюдения режимов счетчика на индикаторе частоту счетных импульсов выбираем достаточно низкой – 2 Гц.
Схема ШИМ-контроллера на асинхронном счетчике (рис П5.6) содержит старт-стопный триггер U2, счетчик U3, схему сравнения кодов (цифровой компаратор) U4-U8.
В исходном состоянии счетчик обнулен сигналом с триггера U2 (триггер U2 находится в нулевом состоянии, а на вход R01, R02 подается 1). Схема сравнения кодов выполнена на элементах логической равнозначности (XOR) U4-U4, осуществляющих поразрядное сравнение кодов счетчика U3 и управляющего кода, задаваемого ключами S1-S4. Результаты сравнения собираются ЛЭ U8, выполняющего функцию логического сложения ИЛИ. Триггер U9 выполняет тактовую привязку импульса сравнения к сигналу генератора синхронизации V1.
Рис П5.6. ШИМ-контроллер на асинхронном двоичном счетчике
Генератор V2 задает частоту следования ШИМ-импульсов. Частота синхронизации генератора V1 – F1 (2000 Гц) должна быть больше, чем в 2N=24=16 раз, чем частота следования ШИМ F2 (100 Гц).
Функционирует схема следующим образом. По перепаду 0/1 импульса с генератора V2, триггер U2 устанавливается в единичное состояние, разрешается режим счета в счетчике. Код на выходе счетчика последовательно увеличивается на каждый тактовый импульс генератора V1, пока схема сравнения кодов (выход U8 Y=0) не выдаст сигнал равенства кода счетчика и управляющего кода (ключи S1-S4). После тактовой привязки на триггере U9, сигнал равенства кодов сбрасывает старт-стопный триггер U2 в 0. Длительность импульса на выходе триггера U2 будет пропорциональна величине управляющего кода.
Временные диаграммы работы ШИМ-контроллера, показанные на рис П5.7, снимались в режиме Analysis/Transient для управляющего кода 1111. Тактовая привязка сигнала сравнения кодов (вых. триггера U8) необходима из за асинхронного сброса R триггера U2. Без тактовой привязки, т.е. сбросе триггера U2 непосредственно сигналом сравнения кодов (диагр 7) в сигнале ШИМ (диагр 9) получался бы меньше на временной интервал, соответствующий паузе между импульсами тактового сигнала (диагр 1).
Subcircuit PWM
Рис П5.8. Схема ШИМ-контроллера на базе двоичного счетчика с использованием иерархического представления Circuit/Subcircuit
Вывод: ШИМ контроллер может быть выполнен как на синхронном, так и асинхронном двоичном счетчике.
В ШИМ-контроллере на синхронном счетчике для загрузки кода управления удобно использовать входы параллельной загрузки, вычитающий режим счета и внутренние средства детектирования переполнения счетчика.
В ШИМ-контроллере на асинхронном счетчике используется суммирующий режим счета, внутренние средства обнуления счетчика и цифровой компаратор, детектирующий момент совпадения кода счетчика с кодом управления.
Subcircuit PWM