САНАҒЫШТАР 5.1 Жалпы түсініктеме

5. САНАҒЫШТАР

5.1 Жалпы түсініктеме

Санағыш дегеніміз- бұл функционалды тізбектес құрылғы. Оның шығысындағы сигналдар комбинациясы С санау кірісіне импульстің активті ауысуы келіп түскенде белгілі бір заңдылықпен өзгереді. Шығыс сигналдарының өзгеру заңдылығы санағыштың ішкі күйін кодтаудың таңдалған әдісімен анықталады. Басқалардан қарағанда екілік, екілік-ондық, унитарлы кодтар жиі қолданылады. Осы кодтарды қолданатын санағыштар интегралды орындауда шығарылады және, сәйкесінше, екілік, екілік-ондық, сақиналық деп аталады. Санау кірісінен басқа санағышта оның мүмкіндіктерін кеңейтетін басқа да кірістері болуы мүмкін (бастапқы күйге құру, жұмысты шешу және т.б.).

Санағыштың тұрақты күйінің (шығыстағы сигналдар комбинациясы) саны санаудың модулі немесе коэффициенті деп аталады. Санау модулі М деп белгіленеді және ол М модулі бойынша санағыш деп аталады. Санағышпен есептелуі мүмкін импульстердің максимал саны ( санағыш сыйымдылығы ) М-1 – ге тең. Санау кірісіне кезекті М-1 – ден кейінгі импульстің активті ауысуы келіп түскенде, санағыш бастапқы күйге ауысады. Мұндай жағдай санағыштың толып кетуі деп аталады.

Санағыштың модулі қолданатын кодқа және санағыш шығысының санына байланысты. Шығыс саны «n» болғанда, санаудың максимал модулі екілік үшін « 2ⁿ» , ал сақиналық санағыш үшін «n» (шығыс саны разряд санына тең) тең. Екілік-ондық санағышта бір ондық разряд үшін төрт шығыс (декадалар) қажет және мұндай декадалардың максимал санау модулі – 10.

Егер санағыштың кірісіне f жиілікті импульстар тізімі берілсе, санағыштың толып кетуіне периодты түрде f/M жиілігімен пайда болады. Бұл қасиет жиілікті бөлу үшін қолданылады. Мұндай жағдайда шығыс сигналы соңғы разрядтан немесе толып кетуден қалыптасатын импульсі бар арнайы шығыстан түсіндіріледі. Сондықтан тек қана жиілікті бөлу үшін арналған санағыштарда бір негізгі шығысы болады және олар санағыш-бөлгіштер немесе сандық таймерлер деп аталады.

Қалпының өзгеру тәртібіне байланысты санағыштар қосып жинақтау (өспелі тәртіпте) және азайту (кемімелі тәртіпте) болады. Мысалы, қосып жинақтайтын екілік санағышта импульстің санау кірісіндегі әрбір активті ауысу осы санағышта жазылған санға бірді қосады, ал азайтатында бірге азайтады. Егер санағыш екі режимде де жұмыс істей алатын болса, онда ол реверсивті деп аталады. Интегралдық орындауда қосып жинақтайтын және реверсивті санағыштар шығарылады. Олардың қосып жинақтау режиміндегі бастапқы комбинациясы нөлдік, азайту режимінде М-1 .

Санағыштар триггерлерден құралады және түрлілігіне байланысты синхронды және асинхронды болып бөлінеді. Құрылымы бойынша асинхронды санағыштар тізбектес неесе параллель ауысуымен болуы мүмкін. Синхрондық санағыштар ең күрделі және жылдам әсер еткіш.

Жылдам әсер еткіштігі маңызды параметр болып табылады. жұмыс кезінде әлі жаңылу болмайтын екі активті ауысу арасындағы минималды уақытпен және активті ауысу пайда болып, жаңа күйдің (құру уақыты) құрау арасындағы уақытпен анықталады. Санаудың максималды жиілігі анықталады.

Көптеген санағыштардың бастапқы күйін қалауымызша өзгертуге болады. Бұл үшін оларда бастапқы күйді құрудың арнайы кірісі бар. Осы кіріске керекті бастапқы күйге сәйкес код комбинациясы және загрузканы басқару кірісі жіберіледі.

Асинхронды загрузкеасы бар санағыштарда ақпарат бастапқы күйді құру кірісінен загрузканы басқару кірісінде сигналдың активті деңгейі пайда бола салысымен-ақ шығысына көшіріледі.

Айтарлықтай барлық санағыштарда нөлдік күйге түсіру кірісі бар. Ол басқа кірістерге қарағанда басты басымдылыққа ие.

5.2 Санағыштарды құру сызбасы.

5.2-сурет. Тікелей байланысы бар санағыш.

5.3-сурет 5.4-сурет
Санағыштың жұмысын уақыттық диаграммамен түсіндірген ыңғайлы. Қарастырылып отырған санағыш үшін мұндай диаграмма 5.4-суретте келтірілген. Санағыштың бастапқы күйі нөлдік. Бірінші триггердің кірісінде 1-ден 0-ге ауысу пайда болғанда ол нөлден бірге аусысады (t₁). Бірінші триггердің кірісінде екінші 1-ден 0-ге ауысу пайда болғанда ол

бірден нөлге ауысады, ол екінші триггердің кірісінде 1-ден 0-ге ауысуды тудырады, ол нөлден бірге ауысады (t₂). Үшінші 1-ден 0-ге ауысу пайда болғанан кейін бірінші триггер қайтадан ауысады және т.с.с. Диаграммадан байқайтынымыздай, сегізінші импульстан кейін толып кету жүреді де, санағыш қайтадан алдыңғы қалпына құрылады.

Санағыштың кезектес жұмысын сондай-ақ күй кестесінен де (ауысу функциялары) көруге болады. Қарастырылып отырған сызба үшін бұл кесте 5.3-суретте келтірілген. Бірінші бағанда күйдің нөмірі көрсетілген, екіншіде шығыстың импульстің активті ауысуы келіп түскенге дейінгі мәні, үшіншіде - келіп түскеннен кейінгі мәні келтірілген.

Сызбада 5.2-суретте триггерлер бірінші триггердің кірісіндегі активті ауысуға қатысты t=n*t₃ уақыт ішінде тізбектей ауысады. Мұндағы n – триггерлер саны, t₃ - бір триггердің қайта қосылу уақыты. Бұндай сандардың жылдам әсер етуі разрядтар санына тәуелді және олардың саны ұлғайса, жылдам әсер еткіштігі төмендейді.

Бұл кемшілікке қарамастан, өзінің қарапайымдылығының және жеңіл өсімшілдігінің арқасында мұндай санағыштар кеңінен қолданыста жүреді.

Тікелей байланысты К1533 екілік санағыштың ШГБ-уі және оның құрылым сызбасы 5.5-суретте келтірілген. Санағышта екі С0 мен С1 санау кірісі бар және екі құру R₁, R₂ кірісі бар. Триггерлерден құрылған (DD2-DD4) құрылған тізбек сегізге санағыш-бөлгішті құрайды, DD1 триггері жекеленген екіге бөлгіш сияқты жұмыс істейді. Егерр барлық триггерлерді тізбектей қосатын болсақ, Q₀ шығысы С1 кірісіне қосылғанда, санау модулі 16 болатын санағыш пайда болады.

Кіріс импульсінің 1-ден 0-ге ауысуы (перепад) барлық ЖӘНЕ элементіне түседі және тек сол сәтте басқа кірістерінде бірлік мәні бар ЖӘНЕ элементтері арқылы ғана триггерлердің кірісіне бірінші триггер бірмезетті өтеді. Мысалы, санауыш 5.3. суреттегі кестенің 5 жолына сәйкес келетін күйде болсын. Бұл жағдайда бірлік бірінші және үшінші триггерлердің шығыстарында болады. Кірісте +1 пайда болғанда 0-ден 1-ге ауысу (перепад) болады, бірлік тек қана бірінші ЖӘНЕ элементінің кірістеріне орналасады (екінші триггердің шығысында, яғни екінші ЖӘНЕ элементінің шығысында да нөл болады). Сондықтан, кірісте +1 пайда болғанда 1 ден 0 ге ауысу кезінде тек бірінші және екінші триггер ғана ауыстырып қосылады және санауыш 5.3. суреттегі кестенің 6 жолына сәйкес келетін 110-шы күйге ауысады.

Соңғы ЖӘНЕ(И) элементінің шығысында тасымалдау импулсі қалыптасады, ол санауыштардың өсуі үшін қолданылады.

Кіріс импулсіне қатысты соңғы триггердің іске қосылу уақытының кідірісі мұндай сызбада триггерлер санынан тәуелсіз және ол ЖӘНЕ элементіндегі сигналдың уақыт кідірісімен ғана анықталады. Бұл санауыштың кемшілігі тасымалдау сызбасының қиындатылуы мен санауыштың разрядтылығының көбеюінен ЖӘНЕ(И) элементінің шығысындағы жүктеменің өсуі, сонымен қатар, ЖӘНЕ(И) элементімен анықталатын кідіріспен бірге триггерлерлердің ауыстырып қосылуы.

5.8 сурет

Мысалы, санауыш 5.3 суреттегі 5 жолға сәйкес келетін күйде болсын және СЕ кірісінде бірлік мәні бар. Бұл жағдайда бірлік мәні тек қана бірінші ЖӘНЕ(И) элементінің барлық кірістерінде болады(себебі екінші триггердің шығысында нөл) және бірінші және екінші триггерлердің информационды кірістерінде бірлік мәні орналасады, ал үшінші триггердің кірісінде нөл болады. Осылайша активті ауысу кірісінде +1 пайда болғанда бірінші және екінші триггерлер ауыстырып қосылады және санауыш 110 күйіне өтеді.

СЕ кірісі берілген санауыштың триггерлерін ауыстырып қосуға рұқсат ететін кіріс болып табылады және ол есептеуге рұқсат ету кірісі деп аталады. Барлық триггерлер және СЕ кірісі бірлік күйінде болғанда СР шығысында сигналдың активті деңгейі қалыптасады. Санауыштарды өсіру кезінде СР шығысы келесі санауыштың СЕ кірісіне қосылады және тасымалдау шығысы деп аталады.

Синхронды санауышқа үлгі ретінде 5.9 суретте көрсетілген К555ИЕ7 санауыш бола алады. Бұл реверсивті төрт разрядты екілік-ондық(есептеу модулі 10-ға тең) информацияны синхронды параллелді жазатын синхронды санауыш.

Р2 тасымалдау шығысында логикалық 1 пайда болады, егер санауыш 9 күйінде болса, ал P1 кірісінде логикалық 1 бар болса.

5.3 Есептеу модулі ерікті санауыштар

Бірінші әдіс, санауыш толып кетпей тұрып оны бастапқы күйіне босату. Бұл үшін санауыш шығысына күй детекторы қосылады, ол есептеу соңындағы қажетті комбинация пайда болғанда босату сигналын өңдейді. Күй детекторы ретінде дешифраторды, сандық компаратор немесе ЖӘНЕ(И) элементін пайдалануға болады. 5.12 суретте ЖӘНЕ(И) элементін пайдалану сызбасы көрсетілген.