Недвійкові лічильники із зворотним зв’язком
Якщо подивитися на тимчасову діаграму сигналів на виходах двійкового лічильника, наведену на малюнку 12.1, можна побачити, що частота сигналів на його виходах буде зменшуватися вдвічі по відношенню до попереднього виходу. Це дозволяє використовувати лічильники як дільник частоти вхідного сигналу. Ці дільники частоти можна використовувати у пристроях формування високостабільних генераторів частоти (синтезаторів частот).
Малюнок 12.1. Тимчасова діаграма чотирирозрядного лічильника.
Сформовані частоти можуть бути використані або для синхронізації різних цифрових пристроїв (у тому числі і мікропроцесорів) або як високостабільні генератори опорних частот в радіоприймальних і радіопередаючих пристроях.
При використанні цифрових лічильників як пристрої формування опорних частот часто потрібно забезпечити коефіцієнт поділу частоти, який відрізняється від ступеня числа 2. У цьому випадку потрібен лічильник з недвійковим коефіцієнтом рахунку.
Ще одна ситуація, коли необхідно застосовувати недвійкові лічильники, виникає при відображенні інформації, записаної в лічильнику. Людина, яка працює з електронною технікою, звикла працювати з десятковою системою числення, тому виникає необхідність відображати число, що зберігається в лічильнику, у безпосередньо десятковому вигляді. Це набагато простіше зробити, якщо й рахунок вести відразу в двійково-десятковому коді. Інакше для індикації потрібно перекодувати інформацію здвійкового кодунадвійково-десятковий код.
Побудувати недвійковий лічильник можна з двійкового рахунок викидання зайвих комбінацій одиниць і нулів. Це може бути здійснено за допомогою зворотного зв'язку. Для цього за допомогою дешифраторавизначається число, відповіднекоефіцієнта рахунку, і сигнал з виходу цього дешифратора обнуляє вміст двійкового лічильника. Як приклад на малюнку 12.2 наведено схему двійково-десяткового лічильника.
У цій схемі дешифратор побудований на двовходовій схемі "2І", що входить до складу мікросхемидвійкового лічильника. Дешифратор декодує число 10 (1010 удвійковій системі числення). Відповідно до принципів побудови схем довільної таблиці істинності для побудови дешифратора потрібно ще два інвертори, підключених до виходів 1 і 4. Однак після скидання лічильника числа, великі 10 ніколи не зможуть з'явитися на виходах мікросхеми. Тому схема дешифратора спрощується і замість чотиривходової схеми "4І" можна обійтися двовходовою схемою. Інвертори також виявляються зайвими.
При використанні лічильників як дільник частоти теж можна скористатися зворотним зв'язком. Наведемо як приклад схему дільника частоти на 1000. При розробці дільника перш за все визначимо скільки буде потрібно мікросхем двійкових лічильників. Для цього визначимо ступінь числа 2, при якій число M=2 n буде більшим за необхідне число 1000. Це буде число 10. При зведенні основи системи числення 2 в 10 ступінь вийде число 1024. Тобто, при використанні для побудови дільника частоти безпосередньо тригерів, достатньо буде десяти тригерів. Проте зазвичай побудови дільників частоти використовують готові двійкові лічильники, тому визначимо необхідну кількість мікросхем двійкових лічильників. При використанні чотирирозрядних двійкових лічильників достатньо буде трьох мікросхем, так як у трьох мікросхемах буде 3 * 4 = 12 тригерів, що свідомо більше мінімального числатригерів.
Наступним етапом побудови дільника частоти буде переведення коефіцієнта поділу 1000 у двійкове уявлення. Десяткове число 1000 у двійковому вигляді виглядатиме як 0011 1110 1000. У цьому числі шість одиниць, тому для побудови дільника буде достатньо шестивходової схеми "І". Однак такі схеми не випускаються, тому скористаємося мікросхемою "8І-НЕ". Невикористовувані входи цієї мікросхеми підключимо до живлення. Непотрібну нам інверсію сигналу компенсуємо додатковим інвертором. Принципова схема дільника, що вийшла, на 1000 наведена на малюнку 12.3.
При використанні лічильників у складі синтезаторів частот може знадобитися формування цілого діапазону частот. У цьому випадку дільник, побудований на недвійковому лічильнику, повинен мати можливість зміни коефіцієнта поділу.
Такі дільники частоти отримали назву дільників із змінним коефіцієнтом розподілу (ДПКД). При використанні зворотного зв'язку для реалізації ДПКД потрібно повний дешифратор та перемикачі його виходів на вхід скидання лічильника. Схема дільника частоти у своїй виходить складної, а управління таким дільником незручним.
Приклад дворозрядного дільника зі змінним коефіцієнтом розподілу (ДПКД), побудованого на десяткових лічильниках, наведено на малюнку 4. Зверніть увагу, що для зручного керування таким синтезатором частоти використано десяткові лічильники. Використання десяткових лічильників дозволяє виставляти необхідну частоту безпосередньо вдесятковому вигляді. Значення частоти можна нанести на корпусі приладу під дзьобиками перемикачів або відображати частоту, що набирається на десяткових індикаторах.
Як ще один недолік такого дільника частоти можна відзначити дуже невелику тривалість вихідних імпульсів. Якщо потрібно сформувати суто симетричне коливання, то на виході такого дільника можна поставити однорозрядний двійковий дільник частоти на T-тригері. На виході двійкового дільника завжди формується меандр із дуже високою точністю.