книги / Типовые узлы на полупроводниковых логических и функциональных элементах серии ЭТ

3. Счетчики с использованием обратной связи. На выбор системы счисления или на выбор кода влияет ряд соображений, например удобство выполнения вычисле­ ний, преобразования кода в аналоговую величину или аналоговой величины в код, удобства восприятия резуль­

то 6 комбинаций являются излишними и не используют­ ся при изображении десятичного числа.

В принципе могут быть исключены любые 6 комби­ наций, что приводит к большому числу «возможных ва­ риантов двоично-десятичных кодов.

Существует 17 вариантов двоично-десятичных кодов с постоянным весом (табл. 9). Первый вариант кодов (№ 1 в табл. 9) с разрядами, имеющих веса 8-4-2-1, имеет однозначность в изображении десятичных чисел и поэтому находит самое широкое применение. Так, на­ пример, десятичное число 283 в двоично-десятичном ко­ де с разрядами 8-4-2-1 выражается как 0010.1000.0011.

Все остальные 16 кодов (табл. 9) не имеют однознач­ ности в изображении десятичных чисел. Так, например,

код с разрядами, имеющими веса 4-3-2-1, позволяет за­

Для получения наиболее экономичного по расходу триодов счетчика с числом устойчивых состояний, не

Рис. 43. Д воично-десятичная счетная декада, работаю щ ая в коде 8-4-2-1.

кратным целой степени числа два, применяют двоичные счетчики с внутренними обратными связями. Исключе­ ние ненужных устойчивых состояний двоичного счетчика достигается передачей выходных сигналов по цепи об­ ратной связи со счетных триггеров некоторых старших разрядов на вход триггеров младшего разряда.

Введение в обычные двоичные счетчики обратных связей позволяет выполнить наиболее экономичные но расходу транзисторов счетчики, считающие до 5,6 ,..., 10 и т. п.

Для построения двоично-десятичной счетной декады, считающей импульсы до 10, используют обычный четы­ рехразрядный двоичный счетчик с обратной связью, ко­ торая позволяет снизить коэффициент пересчета от 16 до 10. Существует много различных модификаций таких схем. Здесь мы рассмотрим в качестве примера несколь­ ко наиболее простых схем, экономичных по своему ре­ шению и надежных в работе.

цессе счета. В табл. 10 с правой стороны дано представ­ ление цифр в двоичной системе счисления, а с левой —

82

количество импульсов, которое необходимо .подать на вход декады счетчика для получения этого кода.

а четвертый триггер—в состояние 1, при котором левый транзистор открыт (0), правый закрыт (5). При этом нулевой потенциал с коллектора открытого левого тран­ зистора четвертого триггера через диод Д 2 поступает на раздельный (правый) вход второго триггера и запирает его от поступления сигналов первого триггера. Пока четвертый триггер не опрокинется, правый вход второ­ го триггера закрыт, импульсы от первого триггера не проходят и поэтому второй триггер, а следовательно, и третий за время поступления восьмого, девятого и де­ сятого импульсов остаются в состоянии 0.

На девятом импульсе триггер Тр\ переходит в состоя­ ние 1. При этом емкость С2, включенная между коллек­ тором закрытого правого транзистора триггера Тр\ и коллектором открытого левого транзистора триггера Тр4, заряжается. На десятом импульсе триггер Тр{ пе­ реходит в исходное положение (состояние 0). На пра­ вом выходе этого триггера появляется нулевой потен-

циал, который вызывает разряд емкости С% и, следова­ тельно, возврат триггера Тр^ в состояние 0. Таким об­ разом, на десятом импульсе все четыре триггера уста­ навливаются в исходное положение и подготавливаются к новому счету следующих 10 импульсов. В этой схеме

диоды Д\ и Д 2 и сопротивление R\ представляют собой ячейку И (элемент ЭТ-Л02).

На рис. 44 приведена блок-схема другого варианта двоично-десятичной счетной декады, работающей в ко­

84

В заключение отметим, что увеличение емкости двоично-десятичных счетчиков осуществляется добавле­ нием числа счетных декад [Л. 11].

Как было отмечено выше, счетчики, считающие до 10, 6, 5, 3, могут быть выполнены введением обратных связей в обычных двоичных счетчиках. Если для обра-

Рис. 45. Блок-схема двоично-пятеричного счетчика.

а — I вариант; б — II вариант.

зования декады двоично-десятичного счетчика необхо­ димо четыре триггера, то для образования двоично-пя­ теричного и двоично-шестеричного счетчиков, считающих до 5 и 6 соответственно, достаточно всего трех триггеров.

На рис. 45,а приведена блок-схема одного варианта двоично-пятеричного счетчика. Благодаря обратной связи с Гр3 на Тр\ в двоично-пятеричном счетчике реали­ зуется код, приведенный в табл. 12.

На рис. 45,6 приведена блок-схема другого вариан­ та двоично-пятеричного счетчика, в которой имеется об­ ратная связь с Тръ и Тр2. Благодаря такой обратной связи в счетчике реализуется код, приведенный в табл. 13.

85

Рис. 46. Блок-схем а двоично-шестеричного счетчика.

На рис. 46 показан один вариант схемы двоично-ше­ стеричного счетчика, а в табл. 14 — код, реализуемый счетчиком.

9. РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ

Основным узлом любых телемеханических систем с временным разделением сигналов и систем обегающего контроля является распределитель импульсов. Распре­ делителем импульсов называют устройство, поочередно распределяющее входные импульсы по отдельным вы­ ходным цепям. Распределители могут служить также в качестве коммутатора (переключателя) электрических цепей.

Бесконтактные распределители работают как сдвиго­ вые регистры с единичным заполнением, в которых в каждый момент времени сигнал появляется только на одном выходе. Обычно распределители выполняются на основе различных счетчиков.

86

В простейшем виде бесконтактные распределители, так же как и релейно-контактные (шаговые искатели, релейные распределители), выполняются по принципу шаговых устройств: на каждом токовом импульсе (шаге) срабатывает очередной элемент распределителя, т. е. коммутируется очередная выходная цепь. Схема распре­ делителя должна обеспечивать при любых изменениях условий эксплуатации срабатывание только одного эле­ мента ((выдачу одного выходного импульса) на данном тактовом импульсе. Выполнение этого требования дости­ гается либо соответствующим выбором параметров рас­ пределителя, либо специальной схемой. Такой распре­ делитель иногда условно называют распределителем с непосредственным отсчетом импульсов. У него число выходов равно числу разрядов счетчика.

Так как число разрядов, а следовательно, и число активных элементов (транзисторов) растет пропорцио­ нально с увеличением числа выходов, то такой распре­ делитель целесообразно использовать при относительно малом числе выходов.

При необходимости получить значительное число вы­ ходов распределители целесообразно (а иногда необхо­ димо) строить на основе комбинации различных счет­ чиков и дешифраторов ([Л. 11; 13]. Это позволяет значи­ тельно сократить число активных элементов, упростить схему и повысить надежность и помехоустойчивость распределителя. Характерная особенность режима рабо­ ты бесконтактных распределителей импульсов в отличие от релейно-контактных — более высокая надежность, быстродействие и меньшее потребление энергии.

В большинстве бесконтактных систем телеуправле­ ния— телесигнализации распределители импульсов пе­ реключаются непрерывно. Такой режим работы позво­ ляет непрерывно контролировать исправность распреде­ лителя и его постоянную готовность к действию.

В схемном отношении различают распределители с двумя и одной входными цепями. Первый тип носит название двухтактный, а второй — однотактный. Одно­ тактные и двухтактные распределители могут быть пря­ мого хода или реверсивными. Рассмотрим некоторые схемы распределителей.

1. Распределитель (счетчик) с непосредственным от­ счетом импульсов. На рис. 47 представлен декадный

87

О)

кольцевой счетчик и временные диаграммы входных и выходных импульсов. Счетчик состоит из ячейки запу­ ска (ЯЗ), которая собрана из элементов ЭТ-Л01 и ЭТ-Л02, и десяти триггерных ячеек (Тр0 + Тр9) — эле­ менты ЭТ-ЛОЗ с раздельными входами. Тактовые им­ пульсы поступают на вход 5 триггерных ячеек и на вход 2 ячейки ЯЗ, вызывая поочередное переключение ячеек счетчика. Для обеспечения нормальной работы счетчи­ ка выходы 4 всех триггерных ячеек через диоды Д '0 — Д'д подключены к входу 1 ячейки ЯЗ. Пока какая-либо триггерная ячейка находится в состоянии 1 (транзис­ тор Т\ открыт, а Т2 заперт), на вход 1 ячейки ЯЗ по­ дается нулевой потенциал и на выходе 3 ячейки ЯЗ имеется отрицательный потенциал, способствующий за­ ряду емкости С2, триггера Тр0. Эта емкость заряжается до напряжения питания через сопротивление */?д2, если триггер Тр0 находится в состоянии 0. После того как тактовыми импульсами все триггерные ячейки будут переведены в состояние 0, на входе 1 ячейки ЯЗ исче­ зает нулевой потенциал.

На паузе между тактовыми импульсами снимается нулевой потенциал с входа 2 ячейки ЯЗ. На выходе 3 последней появляется нулевой потенциал, вызывающий разряд емкости С2 на вход транзистора Г2 ячейки Тр0. Триггер Тро опрокидывается, т. е. переходит в состоя­ ние /. На выходах 1 и 4 триггера появляется нулевой

88

—1

Вход(1)Я2 -

6)

Рис. 47. С хем а распределителя с непосредственным отсчетом импульсов (I вари ан т).

потенциал. Сигнал с выхода 4 запирает транзистор Т ячейки ЯЗ, а сигнал с выхода 1 7р0 является выходом О счетчика. За время паузы между тактовыми импульса­ ми, пока триггер Тр0 находится в рабочем состоянии, происходит заряд емкости С\ до напряжения питания через сопротивление /?дь На импульсе движения емкость Ci разряжается через диод Д х на вход транзи­ стора Ть вызывая опрокидывание триггера Тр0 в со­ стояние 0.

Одновременно на выходе 2 появляются нулевой по­ тенциал, вызывающий перевод триггера Тр\ в состоя­ ние 1. Следующий тактовый импульс возвращает триг­ гер Tpi в состояние 0 и переводит триггер Тр2 в состоя­ ние 1. Последующее переключение ячеек триггеров про-

89

исходит аналогично. Как видно из диаграммы рис. 47,6, состояние 1 всех триггерных ячеек, кроме Тр0, продол­ жается в течение времени одного тактового импульса и паузы, а рабочее состояние ячейки ТР0 определяется продолжительностью паузы между тактовыми импульса­ ми. В счетчике с непосредственным отсчетом в состоя-

Рис. 48. Схема распределителя с непосредственным отсчетом импуль­ сов (II вариант).

нии 1 всегда находится только одна триггерная ячейка. Если по какой-либо причине возбудятся несколько ячеек счетчика, то такое состояние будет продолжаться только в течение одного цикла, после которого счетчик

опять будет работать нормально.

Указанный кольцевой счетчик автоматически запу­ скается с момента подачи напряжения питания, рабо­

первой ячейки. Счетчики могут работать и по разомкну­ той схеме, когда после отсчета определенного числа им­ пульсов счетчик приходит в исходное состояние и для дальнейшей его работы необходим запускающий им­ пульс.

На рис. 48 приведена схема второго варианта распре­ делителя с непосредственным отсчетом импульсов.

Когда все триггеры счетчика займут состояние 0, которому соответствует открытое состояние транзисто­ ров правых плеч триггеров, диоды До—Дэ и транзистор

90