Кольцевые распределители

Распределитель – цифровой узел, который преобразует временное распределение импульсов в пространственное, когда каждый следующий импульс из входного потока отправляется на свой выход. Распредели­тели строят на базе регистров сдвига, но называют их, тем не менее, счетчиками.

Кольцевой счетчик – сдвиговый регистр, у которо­го выход триггера самого старшего разряда соединен со входом триг­гера самого младшего разряда, и в любой момент времени только в одном триггере регистра записана единица. Эта единица при каждом сдвиге перемещается из одного триггера в другой. Так поток сдвиго­вых импульсов х распределяется по триггерам (в пространстве). Из всех 2n+1 возможных состояний разрешенными для регистра в кольцевом счетчике являются только (n + 1) состояний с единицей лишь в одном из (n + 1) разрядов. Для примера на рис. 1.38, а, б показаны, соответственно, 3-разрядный кольцевой счетчик и поясняющие его работу временные диаграммы.

Рис. 1.38. 3-разрядный кольцевой счетчик и его временные диаграммы

На рис. 1.39, а приведена функциональная схе­ма 3-разрядного счетчика Джонсона, а на рис. 1.39, б – временные диа­граммы его работы. Как видим, здесь выходы старшего разряда сдвига­ющего регистра соединены со входами его младшего разряда перекрестно. Поэтому такой распределитель называют еще и счетчиком Мебиуса. Сигналом S = 0 все триггеры регистра сбрасываются в состояние 0. При этом на информационных входах триггера младшего разряда будут иметь место значения J = 1, K = 0. Значением S = 1 задается рабочий режим распределителя. Первым же импульсом сдвига x в триггер млад­шего разряда регистра записывается единица. Затем по мере поступле­ния сдвигавших импульсов x триггеры заполняются сначала единицами, а затем – после установки в состояние 1 триггера старшего разряда – нулями. В общем случае для счетчика Джонсона разрешено 2(n + 1) состояний, т.е. вдвое больше, чем для кольцевого. Таким образом, из восьми возможных состояний 3-разрядного счетчика Джонсона на рис. 1.39, а разрешены шесть, а именно S = {0,1,3,7,6,4}. Состояния 2 и 5 в нем запрещены. Используя этот факт, разрабатывают дешифратор состояний счетчика Джонсона, по выходам которого y0,y1,y3,y7,y6,y4 и распределяется поток импульсов х.

Рис. 1.39. Функциональная схема и временная диаграмма 3-разрядного счетчика Джонсона

Общий недостаток изученных распределителей состоит в следую­щем. Из-за сбоя распределитель может попасть в запрещенное состоя­ние. Ясно, что картина распределения импульсов при этом будет иска­жена. Так, при случайном обнулении кольцевого счетчика распределе­ние импульсов вообще прекращается, а сам счетчик не выйдет из со­стояния S = 0. Если счетчик Джонсона случайно окажется в состоянии S = 5 = 101, то оно импульсом сдвига сменится на S = 011 = 3, а из него счетчик снова перейдет в S = 101. Для устранения такого недо­статка распределитель дополняют схемой коррекции, с помощью которой запрещенное состояние обнаруживается, и счетчик переводится из этого запрещенного состояния в то или иное разрешенное. К примеру, ЛЭ z на рис. 1.39, а при S = 5 формирует сигнал z = 0, который подается на асинхронные S-входы всех триггеров и переводит регистр в разрешен­ное состояние S = 7, и функция распределителя восстанавливается.