Двоичные вычитающие асинхронные счётчики.

Счётчики могут не только увеличивать своё значение на единицу при поступлении на счётный вход импульсов, но и уменьшать его. Такие счётчики получили название вычитающих счётчиков. Для реализации вычитающего счётчика достаточно чтобы T-триггер изменял своё состояние по переднему фронту входного сигнала.

Изменить рабочий фронт входного сигнала можно инвертированием этого сигнала. В схеме, приведенной на рисунке 8.39, для реализации вычитающего счётчика сигнал на входы последующих триггеров подаются с инверсных выходов предыдущих триггеров. Для инвертирования сигнала на входе всей схемы применен отдельный инвертор.

Рисунок 8.39 – Схема четырёхразрядного двоичного вычитающего счётчика

Временные диаграммы сигналов на входе и выходах вычитающего счётчика приведены на рисунке 8.40. Исходное состояние триггеров счетчика, как и в предыдущем случае, нулевое. По этим диаграммам видно, что при поступлении на вход счётчика первого же импульса на выходах появляется максимально возможное для четырёхразрядного счётчика число 15₁₀.

Рисунок 8.40 – Временные диаграммы четырёхразрядного вычитающего счётчика

Это вызвано тем, что при поступлении переднего фронта тактового импульса первый триггер переходит в единичное состояние. В результате на его выходе тоже формируется передний фронт. Он поступает на вход второго триггера, что приводит к записи единицы и в этот триггер. Точно такая же ситуация складывается со всеми триггерами счётчика, то есть все триггеры перейдут в единичное состояние. Для четырёхразрядного счётчика это и будет число 15₁₀. Запишем новое состояние вычитающего счётчика во вторую строку таблицы 8.9.

Следующий тактовый импульс приведёт к изменению состояния только первого триггера, так как при этом на его выходе сформируется задний фронт сигнала. Запишем это состояние в третью строку таблицы 8.9. Обратите внимание, что при поступлении каждого последующего импульса содержимое счётчика, построенного по анализируемой схеме, уменьшается на единицу. Этот процесс продолжается до тех пор, пока состояние счётчика не станет вновь равно 0. При поступлении новых тактовых импульсов процесс повторяется снова.

Все возможные состояния логических сигналов на выходах вычитающего счётчика, при поступлении на счётный вход схемы тактовых импульсов приведены в таблице 8.9. Таблица 8.9 фактически повторяет временные диаграммы, приведённые на рисунке 8.35, однако она более наглядно показывает физику работы счётчика, т.к. мы при работе с числами привыкли иметь дело с цифрами, а не с напряжениями, тем более в зависимости от времени.

Таблица 8.9 – Изменение уровней на выходе вычитающего счётчика

при поступлении на его вход импульсов.

Для тех, кто привык работать с реально выпускаемыми микросхемами, следует обратить внимание, что в примере были использованы D-триггеры, работающие по заднему фронту. Микросхемы, выпускаемые промышленностью, например, 1533ТМ2 (два D-триггера в одном корпусе) работают по переднему фронту, поэтому схемы суммирующего и вычитающего счётчика, реализованные на этих микросхемах, поменяются местами.