Circuite integrate digitale

Numărătoare integrate sincrone

Sorin Hintea

Departamentul de Bazele Electronicii

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 2

Numărătoare sincrone integrate

Numaratoarele sincrone integrate au in componenta un numar de bistabile actionate toate cu acelasi semnale de ceas

Aceste circuite pot sa duca la structuri mai simple de numaratoare sau divizoare de frecventa.

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 3

Numărătoare sincrone integrate - 74163

simbolul logic, tabelul de adevăr, analiza funcționării cu diagrama de semnale

acțiune

0 X X1 0 X1 1 01 1 1

reset → 0000încarcă DCBAmenține stareanumără

Cl Ld PT

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 4

Numărătoare sincrone integrate

extinderea capacității de numărare → varianta 1 asincronă (CK diferit la Low și High)

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 5

Numărătoare sincrone integrate

extinderea capacității de numărare → varianta 2 sincronă (același CK la Low și High)

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 6

Numărătoare sincrone integrate

analiza circuitelor cu numărătoare integrate 74163 → schema logică, tabelul de analiză, diagrama de semnale și diagrama de tranziții

acțiune

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

1 11 11 11 11 11 11 10 01 11 11 11 11 10 01 10 0

numărănumărănumărănumărănumărănumărănumărăîncarcănumărănumărănumărănumărănumărăîncarcănumărăîncarcă

0 0 0 00 0 0 01 0 0 11 0 0 10 0 0 00 0 0 01 0 0 11 0 0 10 1 0 00 1 0 01 1 0 11 1 0 10 1 0 00 1 0 01 1 0 11 1 0 1

0 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 11 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 10 1 0 01 1 1 11 1 0 1

D C B AQ Q Q Q Ld PT DC B A D C B A

Q Q Q Q

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 7

Numărătoare sincrone integrate

analiza circuitelor cu numărătoare integrate 74163 → schema logică, tabelul de analiză, diagrama de semnale și diagrama de tranziții

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 8

Numărătoare sincrone integrate

sinteza automatelor cu numărătoare integrate 74163 → organigrama de tranziții, tabelul de adevăr, diagrama de semnale, schema

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

1 10 XX XX XX XX X1 11 10 XX XX XX XX X1 11 11 1

X X X X0 1 1 0X X X XX X X XX X X XX X X XX X X XX X X X1 1 0 1X X X XX X X XX X X XX X X XX X X XX X X XX X X X

D C B AQ Q Q Q Ld PT DC B A

acțiune

0 X X1 0 X1 1 01 1 1

reset → 0000încarcă DCBAmenține stareanumără

Cl Ld PT

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 9

Numărătoare sincrone integrate

1

1D

D

C D A

P T

D A Q

C

B Q

Ld Q Q Q

sinteza automatelor cu numărătoare integrate 74163 → organigrama de tranziții, tabelul de adevăr, diagrama de semnale, schema

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 10

Divizoare de frecvență programabile

divizor de frecvență programabil cu numărătorul integrat 74163 → schema de principiu a divizorului, descrierea funcționării, analiza cu diagrama de semnale

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 11

Divizoare de frecvență programabile

extinderea capacității de divizare → divizor de frecvență cu un număr până la 256 → schema de principiu cu două numărătoare, descrierea funcționării

Low High

8...150...150...15

131415

Total: 8+16+16=40 stări distincte → divizor cu raport 40

încarc 2n NGeneralizare n biți, raport de divizare N:

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 12

Generatoare de secvențe cu numărător

generatoare de secvențe cu numărătoare 74163 → principiul de funcționare, alegerea stărilor, diagrama de tranziții, schema

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

X XX XX XX X1 11 10 XX XX X1 10 XX X1 11 10 XX X

X X X XX X X XX X X XX X X XX X X XX X X X1 0 0 1X X X XX X X XX X X X1 1 0 0X X X XX X X XX X X X0 1 0 0X X X X

D C B AQ Q Q Q Ld PT DC B A

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 13

Generatoare de secvențe cu numărător

generatoare de secvențe cu numărătoare 74163 → principiul de funcționare, alegerea stărilor, diagrama de tranziții, schema

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 14

Numărătoare sincrone integrate - 74193

numărătorul integrat 74193 → simbolul logic, descrierea funcționării (tabel de adevăr și diagrama de semnale)

acțiune

1 X X X0 0 X X0 1 10 1 1

reset asincron → 0000încarcă asincron DCBAnumără înaintenumără înapoi

Cl Ld Cu Cd

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 15

Divizoare de frecvență programabile cu 74193

divizor de frecvență cu un număr pe 4 biți → schema de principiu a divizorului programabil cu numărare înapoi, descrierea funcționării cu diagrama de semnale

încărcare asincronă !!! → 2 stări într-un singur TCK la reinițializarea ciclului de numărare

raport de divizare cu N→ se încarcă DCBA=(N)2

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 16

Divizoare de frecvență programabile cu 74193

extinderea capacității de numărare/divizare → numărătoare sincrone 74193 în cascadă → schema de principiu a numărătorului pe 8 biți, diagrama de semnale

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 17

Divizoare de frecvență programabile cu 74193

divizorului programabil cu numărător extins care numără înapoi → Ex: N=78

Low High

14(13)...015...015...015...015...0

43210

Total: 14+16+16+16+16=78stări distincte → divizor cu raport N=78

încarc NGeneralizare n biți, raport de divizare N:

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 18

Numărătoare de stare

analiza unui numărător de stare cu 74163 → schema circuitului, tabelul de adevăr pentru analiză

0

B A

C A

C B A

C A C B A C B B A

A B

D

C Q Q a

B Q Q

A Q Q aQ

Ld Q Q Q Q Q aQ Q bQ Q

PT Q Q b

Ld PT acțiune

011

Var.MVar.Nr

1

X01

01

Var.Nr

ÎMNr

Î+MÎ+Nr

M+Nr

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 19

Numărătoare de stare

acțiune

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

11 0 1b 11 101 1b 1

11 0 1b 11 10 1 1b 1

0 0 1 10 0 0 10 a 1 0 1 0 00 0 0 0 0 0 00 a 0 0 1 0 00 0 1 10 0 0 10 a 1 0 1 0 00 0 0 0 0 0 00 a 0 0 1 0 0

Î(a)+Nr( )M(b)+Nr( )Î+ÎÎ( )+Nr(b)NrÎNrÎ( )+Nr(b)Î(a)+Nr( )M(b)+Nr( )Î+ÎÎ( )+Nr(b)NrÎNrÎ( )+Nr(b)

D C B AQ Q Q Q Ld PT DC B A

a

b

b

ab

b

a

a

a

a

a

a

a

b

b

ba

b

b

b

analiza unui numărător de stare cu 74163 → tabelul de adevăr complet, diagrama de tranziții

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 20

Numărătoare de stare

sinteza unui numărător de stare cu 74163 → organigrama de tranziții → tabelul de adevăr pentru sinteză

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 0

⁞

X X1 11 ab 0X XX X

10 XX X

⁞

X X X XX X X XX X X X 0 1 1 0X X X XX X X X0 0 1 00 0 bX X X X

⁞

D C B AQ Q Q Q Ld PT DC B A

a

bLd PT acțiune

011

Var.MVar.Nr

1

X01

01

Var.Nr

ÎMNr

Î+MÎ+Nr

M+Nr

Q f

01

a

bf Qa Qb

Circuite integrate digitale – Numărătoare integrate sincrone 21

Numărătoare de stare

sinteza unui numărător de stare cu 74163 → schema circuitului cu MUX4:1 și porți logice