 |
|
Теоретичні відомості
1.1. Призначення двійкових лічильників
Лічильники імпульсів широко застосовуються для відліку і розподілу імпульсів в схемах автоматики і телемеханіки, в схемах вимірювання інтервалів часу, в різних програмних пристроях.
Лічильники бувають однорозрядними та багаторозрядними. Лічильники зазвичай виконують на елементах, що мають два або більше стійких стани (елементи з прямокутною петлею гістерезиса, тіратрони з холодним катодом та ін.). в пристроях залізничної автоматики і телемеханіки широко використовують лічильники, в яких в якості основного елементу використовують симетричний тригер на транзисторах.
Лічильник – це пристрій для підрахунку числа вхідних імпульсів. Число, що представляється станом його виходів по фронту кожного вхідного імпульсу, змінюється на одиницю. У підсумовуючих (інкрементуючих) лічильниках кожний вхідний імпульс збільшує число на його виході на одиницю; у лічильниках, що віднімають (декрементуючих), кожний вхідний імпульс зменшує це число на одиницю. Найбільш прості лічильники - двійкові.
Лічильники можна реалізувати на тригерах, які з'єднують послідовно. Вихід кожного тригера діє на тактовий вхід наступного. Для того щоб реалізувати підсумовуючий лічильник, необхідно рахунковий вхід чергового тригера підключати до інверсного виходу попереднього. Для того щоб змінити напрямок рахунку (реалізувати лічильник, що віднімає), використовують наступні способи:
а) зчитування вихідних сигналів лічильника не із прямих, а з інверсних виходів тригерів;
б) зміна структури зв'язків у лічильнику. Подача на рахунковий вхід наступного тригера сигналу не з інверсного, а із прямого виходу попереднього тригера.
1.2. Робота тригера з рахунковим входом
У елементах автоматики і телемеханіки пристроїв електропостачання залізничного транспорту для побудови лічильників імпульсів як двійковий елемент використовують симетричний тригер з рахунковим входом, схема якого представлена на рис.1.1, а. На рис.10.1, б представлено його умовне позначення при роботі по роздільних входах (JK), а на рис. 10.1, в - при роботі по об'єднаному рахунковому входу (T).
Розглянемо роботу тригера з рахунковим входом: припустимо, що в початковий момент часу тригер знаходиться в стані 0 - закритий транзистор VT1 і відкритий VT2. На колекторі VT1 від’ємний потенціал, рівний - UK(точка "а"), на колекторі транзистора VТ2 потенціал рівний нулю (точка "б"). Хай на J-вході в початковий момент був також потенціал -UK. Тоді конденсатор заряджений, на його верхній пластині з боку точки "б" потенціал рівний нулю, оскільки R4>>R2. Цей потенціал надходить з колектора відкритого транзистора VT2 через резистор R2. На нижній пластині конденсатора C2 потенціал рівний -UK.
Конденсатор C1 розряджений, на обох пластинах (з боку точки "а" і клеми 1) потенціал рівний -UK.
Якщо на вхід подати імпульс з високим (нульовим) потенціалом, то конденсатор C2 розряджатиметься на базу VT2 (коло розряду: верхня пластина С2 - VD2 - RСМ - +UСМ), створюючи на ній в початковий момент позитивний імпульс з потенціалом +UК. На базу транзистора VT1 позитивний імпульс запуску поступати не буде, оскільки конденсатор C1 розряджений.
Отже, транзистор VT2 закриється, оскільки на його базі нульовий потенціал, а VT1 відкриється, оскільки на його базу через резистори RС1 і RК2 надходить потенціал - UK.
Після перемикання тригера в стан 1 (тобто коли відкритий VT1) на вхід знову подається позитивний потенціал і відбувається перезаряд конденсаторів. Таким чином, пусковий імпульс завжди приходить тільки на базу відкритого транзистора.
Рис. 10.1. Схема симетричного тригера з рахунковим входом а), його умовне позначення при роботі по роздільних входах (JK) б) та при роботі по об'єднаному рахунковому входу (T) в)
Розглянутий вище тригер є одним розрядом двійкового лічильника (відраховує два імпульси).
1.3. Багаторозрядний двійковий лічильник
Багаторозрядний двійковий лічильник на T-тригерах утворюється послідовним включенням подібних тригерів: вихід одного тригера з'єднується з рахунковим входом наступного і т.д. (рис.10.2).
Рис 10.2. Багаторозрядний двійковий лічильник на T - тригерах
При використанні синхронних T-тригерів реакція на вхід T відбувається лише в момент зміни рівня 1 на 0, тому схема дещо змінюється (рис. 10.3). Входи R використовуються для скидання лічильника в нульове положення.
Рис 10.3. Схема багаторозрядного двійкового лічильника на T – тригерах в середовищі Electronics Workbench
Також нерідко використовуються D-тригери, які в момент переходу з 1 в 0 на синхровході C копіюють на вихід стан входу D (рис.10.4).
Рис.10.4. Схема двійкового лічильника на D – тригерах в середовищі Electronics Workbench