На схеме счетчик: Условное обозначение счетчика электроэнергии на схеме. Условные графические обозначения элементов электрических и электронных схем

Содержание

Особенности схемы подключения трёхфазного счётчика

Электрический счётчик – устройство для учёта количества потреблённой электроэнергии. Электрические счётчики применяются как на производстве, так и в быту.

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 155
Источник: http://aquagroup.ru/articles/kak-podklyuchit-odnofaznyy-elektroschyotchik-svoimi-rukami.html

Схема подключения однофазного счетчика к сети 220 Вольт

Хочется изначально заметить, что подключить однофазный счетчик к электросети сможет каждый человек, сложности возникают на том моменте, когда вы собираетесь подключить двухфазный счетчик. Такую схему можно использовать будь у вас одно тарифный или двух тарифный счетчик, разницы здесь нет никакой.

Любой счетчик имеет сеть заземления, как правило, она старого образца «Система TN-C». В такой ситуации конструкция любого счетчика включается в себя 4 основных клеммы: выводы и вводы фазного проводника, и вводы и вывода нуля.

Чтобы подключить однофазный электросчетчик к сети достаточно вывести на распределительный щит все группы проводов, в конечном результате их нужно присоединить к вводному автоматическому выключателю.

Автомат подключается к однофазному электрическому счетчику. Вот и весь процесс, который вы должны выполнить, как видите, сложного нет ничего абсолютно. После этого можете смело вызывать представителя управляющий компании, чтобы он опломбировал устройство. Читайте, каким требованиям должен отвечать электросчетчик.

Если говорить за разновидность моделей, то здесь нет никакой разницы, будь у вас: Меркурий, Нева или Энергомера. У каждой модели всего 4 клеммы, больше для их подключения не нужно ровным счетом ничего. Вот так выглядит схема подключения однофазного счетчика к сети 220 Вольт.

Если сеть с заземлением, то схема уже выглядит вот таким образом:

Однофазные считчики можно смело использовать во всех типах жилища, ведь их мощность может достигать 60 А – этого вполне хватает для проводка до 10 кВт. Так что, такой счетчик мы устанавливать рекомендуем всегда, с ним проблем никаких не возникает. Если что, можно будет без проблем заменить на другой, используя актуальную схему.

Следующим образом выглядит конструкции электрических счетчиков.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 1830
Источник: http://DekorMyHome.ru/remont-i-oformlenie/shema-podklucheniia-odnofaznogo-schetchika-k-seti-220-volt.html

Принцип функционирования трёхфазных счётчиков

Трёхфазный прибор учёта электроэнергии отличается от однофазного аналога возможностью функционировать в достаточно мощных сетях. Если стандартные электросчётчики на 220В устанавливаются в электрическую цепь, мощность которой не более 10 кВт, то, приборы трёхфазного типа работают при мощностных нагрузках от 15 кВт и намного больше. Такие многофункциональные аппараты одинаково хорошо работают как в стандартной бытовой сети, так и контролируют потребление энергии трёхфазными электродвигателями. При этом стандартные контролирующие приборы данного типа состоят из следующих конструктивных частей:

  • токопроводящей обмотки;
  • обмотки напряжения;
  • червячного механизма, приводящего в движение циферблат;
  • алюминиевого диска и магнита.

Стандартные индукционные приборы учёта энергии, используемые в сети 380В, такие как «Меркурий», оборудованы пластиковыми корпусами, которые защищают все механизмы от попадания влаги или различного рода загрязнений. Внутри корпуса размещены 2 сердечника вокруг одного из которых наматывается токовая обмотка, подключаемая параллельным способ в сеть. В свою очередь, вокруг другого элемента намотана обмотка напряжения, витки которой имеют увеличенный диаметр по сравнению с токовым налогом. Посредине между катушками в образованном пространстве, расположен диск из алюминия, вращение которого происходит посредством полей создаваемых обмотками.

Для обеспечения демонстрации показаний в счётчике расположен механизм червячного типа, через который подключается механическая стрелка либо электронное табло для вывода данных. В свою очередь, магнит предназначен для регулировки функционирования контролирующего прибора. Все обмоточные выводы подключаются к клеммным контактам учётного устройства и выводятся к фазе. Чтобы предотвратить вмешательство в работу электросчётчика со стороны потребителя, выходы пломбируются представителями компании-поставщика электроэнергии.

Важным правилом покупки любого типа устройства контроля потребления электрической энергии является обязательная проверка наличия на приборе всех необходимых пломб, установленных на заводе производителе. Если таких защитных элементов не обнаружено, то счётчик непригоден для использования по прямому назначению и его установка не имеет никакого практического значения.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 2308
Источник: https://elektro.guru/elektrooborudovanie/schetchiki/osobennosti-shemy-podklyucheniya-trehfaznogo-schetchika.html

Как подключить однофазный счетчик к сети видео

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 53
Источник: http://DekorMyHome.ru/remont-i-oformlenie/shema-podklucheniia-odnofaznogo-schetchika-k-seti-220-volt. html

Разновидности схем подключения

В первую очередь, выбор подходящей схемы подключения электросчётчика на 380В зависит от типа контролирующего прибора. Хочется отметить, что трёхфазные счётчики способны работать в стандартных электрических сетях 220В. При этом все бытовые приборы учёта потребления электроэнергии различаются по следующим схемам подсоединения:

  • приборы учёта с непосредственным включением;
  • электросчётчики с полукосвенным типом подключения;
  • контролирующие приборы с косвенным типом включения.

Устройство прямоточного типа учёта потребления энергоресурсов рассчитано на пропускание токов не выше 100 А. Из-за этого происходит ограничение использования такого аппарата по мощности, которая составляет не более 60 кВт. Клеммные контакты таких электросчётчиков и отверстия под проводку рассчитаны на подключение проводов небольшого сечения. В большинстве случаев это проводка, сечение которой варьируется в пределах от 16 до 25 мм квадратных. Приборы прямого включения имеют стандартную схему подключения, указанную на задней части крышки электрического счётчика, которая не вызывает особых затруднений.

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 1113
Источник: https://elektro.guru/elektrooborudovanie/schetchiki/osobennosti-shemy-podklyucheniya-trehfaznogo-schetchika.html

Трёхфазные счётчики с полукосвенным подключением

Электросчётчики «Меркурий» с полукосвенным принципом подключения включаются в сеть переменного тока 380В через трансформатор. Благодаря этому появляется возможность осуществления учёта электричества с высокой мощностью сети. При этом в процессе подсчёта использованных ресурсов в обязательном порядке учитывают коэффициент трансформации. На сегодняшний день существует достаточно много схем с полукосвенным включением, наиболее востребованными из которых считаются следующие варианты:

  • схема включения трансформатора по принципу «звезды»;
  • подключение по десяти проводной схеме;
  • схема включения с использованием испытательных клеммных коробок;
  • посредством совмещения цепей тока и напряжения.

Рассматривая недостатки схемы с полукосвенным подключением, хочется отметить

сложность проведения плановых проверок контролирующими органами энергосбыта.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 893
Источник: https://elektro.guru/elektrooborudovanie/schetchiki/osobennosti-shemy-podklyucheniya-trehfaznogo-schetchika.html

Тонкости проводимой работы

Рассматривая то, как подключить счетчик электроэнергии однофазный и автоматы, следует учитывать, что измерительное оборудование должно быть опломбировано. При нарушении целостности пломбы могут быть наложены штрафные санкции. Это связано с тем, что при вскрытии конструкции электросчетчика есть возможность изменить показания или выполнить подключение напрямую, в обход измерительного оборудования.

К тонкостям проводимой работы можно отнести следующие моменты:

  1. Для начала подбирается место, где будет установлено оборудование. В многоквартирных домах, как правило, на общей лестничной площадке есть распределительный шкаф, где и устанавливаются автоматы с измерительными счетчиками.
    Владельцы загородных домов проводят установку оборудования в специальном боксе, который обладает высокими изоляционными качествами.
  2. Модульное оборудование устанавливается на DIN-рейку. При отсутствии DIN-рейки крепление проводится за другие отверстия в корпусе. Стоит учитывать, что небольшое окошко, предназначенное для считывания показаний, не рассчитано на серьезное механическое воздействие.
  3. Как правило, перед измерительным прибором устанавливается автомат. Он предназначается для проведения различных работ с электросетью в помещении, защищает потребителей от длительных перегрузок и короткого замыкания. Для бытовой сети энергоснабжения подходят двухполюсные автоматы. Кроме этого, могут устанавливаться и другие приборы, предназначенные для распределения электроэнергии и защиты людей, оборудования от короткого замыкания: автоматические выключатели, устройства защитного выключения.
  4. При креплении на DIN -рейку проводится коммутация всего оборудования. Для этого применяется провод, диаметр которого соответствует расчетной предельной нагрузке.
  5. Применяемые алюминиевые провода характеризуются тем, что могут изменять свой диаметральный размер в месте подключения. Это связано с низкой температурой плавления и несущественным нагревом жилы во время прохождения электроэнергии. Именно поэтому рекомендуется время от времени проводим поджимание винтов. При затяжке нельзя прилагать усилие, которое может привести к срыву резьбы.
  6. После коммутации всех соединений проверяется правильность проведенных монтажных работ, после чего при выключенных автоматах проводится подключения к питающей сети. На этом этапе не рекомендуется включать в сеть нагрузку.

Заключительным этапом является опломбировка конструкции счетчика.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 2446
Источник: https://tokar.guru/hochu-vse-znat/shema-podklyucheniya-odnofaznogo-schetchika-elektroenergii.html

Преимущества электронных счетчиков

Спрос на электронные измерительные приборы постоянно растет. Ранее проводилась установка исключительно индукционных конструкций, но их простота и примитивность обладают большим количеством недостатков. Преимуществами электронных счетчиков можно назвать такие моменты:

  1. Высокий класс точности, который сохраняется при низких или предельных, быстропеременных нагрузках. Индукционная конструкция характеризовалась относительно невысокой точностью измерений, особенно при переменных нагрузках.
  2. Устанавливаются в случае многотарифного учета количества потребляемой энергии. На сегодняшний день для экономии средств в некоторых регионах стоимость 1 кВт может зависеть от времени суток или других показателей.
  3. В продаже встречается довольно много моделей, которые могут не только подсчитывать количество затраченной энергии, но и контролировать ее качество. Конечно, для этого могут устанавливаться и другие измерительные приборы, но за счет приобретения подобного счетчика можно существенно сэкономить.
  4. Информация легко считывается, так как записывается во внутреннюю память устройства. Для ее чтения устанавливается аналоговый дисплей.
  5. Изменить показания в случае установке электронного счетчика очень сложно. Любая попытка несанкционированного доступа прибором фиксируется.
  6. Конструкция, как правило, имеет меньшие габариты, что позволяет проводить их установку в небольшие распределительные щиты с другим оборудованием.
  7. Срок службы большинства моделей составляет 30 лет. При этом обслуживание выполняется с периодичностью раз в 10 лет.

Единственным, но весомым недостатком можно назвать более высокую цену, если сравнивать со стоимостью индукционных моделей. Кроме этого, устройство восприимчиво к грозовым импульсам, из-за которых очень часто выходить из строя.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1805
Источник: https://tokar.guru/hochu-vse-znat/shema-podklyucheniya-odnofaznogo-schetchika-elektroenergii.html

Рекомендации по выбору

Правильный выбор электросчетчика — сложная задача, которая под силу только при подробном изучении основных характеристик устройства. Основные рекомендации по выбору следующие:

  1. Однофазные счетчики не могут использоваться для работы в сети трехфазного напряжения. Однако, трехфазные варианты исполнения могут подключаться к бытовой сети, но их высокая стоимость делает подобный выбор экономически невыгодным.
  2. Выбор оборудования всегда проводится по показателю номинальной частоты и силе напряжения. Как правило, эти показатели 220 В и 380 В, а также 50 Гц. Для применения в промышленности могут приобретаться и другие варианты исполнения.
  3. Класс точности может варьировать в довольно большом диапазоне. Чем меньше погрешность, тем более точные измерения. Для моделей, которые устанавливаются в доме, класс точности составляет 2.
  4. Количество тарифов. Если электричество подается по постоянному тарифу, то экономически выгодно приобретать однотарифные варианты исполнения.
  5. Номинальный и максимальный ток при нагрузке. Не стоит забывать о том, что измерительное устройство может функционировать исключительно при определенной силе тока. Ранее устанавливались электросчетчики с номинальным током до 5А, однако, сегодня большое распространение получило мощная бытовая техника, которая значительно увеличивает нагрузку на сеть.
  6. Если устройство будет устанавливаться в специальном боксе, то имеют значение размеры конструкции.
  7. Интервал между проверками может составлять 10−16 лет при сроке службы менее 30 лет. Рекомендуется выбирать оборудование, которое требует редкое обслуживание.
  8. Диапазон рабочих температур — довольно важная характеристика, особенности если счетчик будет устанавливаться снаружи дома. Слишком низкая температура может привести к неисправности некоторых моделей.

При желании можно провести установку индукционных счетчиков, но постепенно их количество в эксплуатации существенно снижается.

Следует воспользоваться этой услугой и провести установку соответствующего счетчика. За счет применения разных расценок можно существенно снизить расходы на электроэнергии.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 2119
Источник: https://tokar.guru/hochu-vse-znat/shema-podklyucheniya-odnofaznogo-schetchika-elektroenergii.html

Косвенный способ подключения счётчиков

Если параметры потребляемых нагрузок всех приборов превышают номинальные показатели тока проходящего через электрический счётчик, то дополнительно выполняется установка разделительного токового трансформатора. Установка такого прибора осуществляется в разрыв силового токонесущего провода.

На токовом трансформаторе присутствуют две основных обмотки. Первичный контур выполняется из мощной токопроводящей шины, которая продевается сквозь центр устройства и подсоединяется в разрыв проводников питания потребителей электрической энергии. В свою очередь, на вторичной обмотке намотано намного больше витков проводов, но меньшего сечения. Подключение данной обмотки выполняется непосредственно к прибору учёта потребляемого электричества.

Такой способ намного сложнее от прямого варианта и требует от человека определённых навыков. Поэтому если у человека нет уверенности в собственных талантах электрика при подключении трёхфазного электросчётчика через трансформатор, то целесообразно задуматься о вызове специалиста. В остальных ситуациях данная проблема вполне решаемая.

  1. Выполняется подключение трёх трансформаторов для каждого отдельно взятого провода. Их крепление осуществляется на задней части вводного шкафчика. Подключение первичных обмоток выполняется сразу за вводным рубильником в разрыве фазных силовых проводников. Монтаж трёхфазного счётчика также выполняется в шкафчике.
  2. К фазной жиле до трансформатора выполняется подключение проводника диаметром 1.5 мм², свободный конец заводится на второй клеммный контакт электросчётчика.
  3. По аналогии выполняется подключение 2 оставшихся трансформаторов к соответствующим фазным жилам на электросчётчике «Меркурий» на клеммных контактах 5 и 8.
  4. От вторичной обмотки трансформаторного устройства проводниками, сечением 1. 5 мм² выполняется подключение к клеммным контактам 1 и 3 на счётчике. Очень важно соблюсти правильную фазировку включения обмоток. В противном случае показания прибора контроля потребления электричества будут неправильными.
  5. По аналогии выполняется подсоединение оставшихся обмоток трансформаторов к соответствующим контактам на счётчике.
  6. Оставшийся 10-й клеммный контакт предназначен для подключения нейтральной шины зануления.

Однако, рассматривая счётчики с косвенным включением, хочется отметить, что они чаще используются для учёта потребления электрического тока в мощных высоковольтных сетях, а не в бытовых целях.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 2431
Источник: https://elektro.guru/elektrooborudovanie/schetchiki/osobennosti-shemy-podklyucheniya-trehfaznogo-schetchika.html

Правильный выбор трёхфазного счётчика

При выборе электросчётчика трёхфазного типа важно основываться на надёжности точности и долговечности прибора – основных критериях качественного аппарата учёта потребления электричества. В данном плане отлично зарекомендовали себя счётчики «Меркурий», которые выпускаются как с включением через трансформатор, так и напрямую.

Производителем представлена линейка как бюджетных аппаратов с системой электромеханического контроля электричества, так и функциональные счётчики с внутренним тарификатором способным вести учёт разных тарифов одновременно. Современные счётчики «Меркурий» оснащаются самодиагностикой и возможностью подключения к персональному компьютеру. Все приборы имеют электронные пломбы и обладают длительным сроком службы до 16 лет. Также современные аппараты контроля «Меркурий» имеют следующие возможности:

  • измерение активного типа энергии;
  • учёт реактивного типа энергии;
  • возможность контроля до 4 разных тарифов;
  • наличие функции, ведения журнала событий;
  • контроль качества электрической энергии;
  • дополнительные интерфейсы.

Важность экономии электроэнергии понятна абсолютно всем, и счётчики трёхфазного типа вполне справляются с поставленными перед ними задачами. В новых приборах имеется функция задания программ, определённых режимов работы. Если в дневное время суток тарификация идёт по одной цене, а в ночное по другой стоимости, то современный прибор контроля электроэнергии ведёт учёт в автоматическом режиме.

Естественно, просто выбрать качественный трёхфазный счётчик, далеко не достаточно. Каждый добросовестный хозяин должен разбираться в различных схемах подключения таких приборов. Ведь каждый человек знает, что неправильно подключённый электросчётчик в трёхфазную сеть переменного тока будет показывать неправильные данные и ни о какой экономии речь идти не может.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1855
Источник: https://elektro.guru/elektrooborudovanie/schetchiki/osobennosti-shemy-podklyucheniya-trehfaznogo-schetchika.html

Кол-во блоков: 14 | Общее кол-во символов: 21808
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:
  1. http://DekorMyHome. ru/remont-i-oformlenie/shema-podklucheniia-odnofaznogo-schetchika-k-seti-220-volt.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 1883 (9%)
  2. http://aquagroup.ru/articles/kak-podklyuchit-odnofaznyy-elektroschyotchik-svoimi-rukami.html: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 2820 (13%)
  3. https://tokar.guru/hochu-vse-znat/shema-podklyucheniya-odnofaznogo-schetchika-elektroenergii.html: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 8505 (39%)
  4. https://elektro.guru/elektrooborudovanie/schetchiki/osobennosti-shemy-podklyucheniya-trehfaznogo-schetchika.html: использовано 5 блоков из 7, кол-во символов 8600 (39%)

Схема подключения однофазного электросчетчика | ehto.ru

Вступление

Однофазный электросчетчик является самым используемым прибором учёта расхода (потребления) электроэнергии в жилых и общественных зданиях. Для квартир однофазные счетчики являются основными приборами учёта.

Зачем это нужно

Для начала отвечу на вопрос, зачем нужна схема подключения однофазного электросчетчика?

Чтобы ответить на этот вопрос, отвечу на другой. Можно ли самостоятельно или лучше так, разрешено ли самостоятельно менять электрические счетчики в квартире или доме?

Ответ я нашел в рекомендациях МосЭнерго.  «Самостоятельная замена счетчика возможна. Однако…», далее следует агитация о вызове специалиста компании для квалифицированной замены счетчика, о чём я писал в статье: Сгорел счетчик – что делать.

Но факт есть, заменить электросчетчик самостоятельно вам запретить никто не может. Однако, если вы решили заменить электросчетчик самостоятельно, вам нужно по закону РФ:

  • Заранее информировать обслуживающую организацию о времени планируемой замены электросчетчика. Это нужно для снятия пломб со счетчика и фиксации последних показаний;
  • После окончания установки, опять обратиться в обслуживающую организацию, уже с заявлением на опломбирование нового электросчетчика и составление акта ввода устройства учёта в эксплуатацию.

Что будет, если вы не сообщите о самостоятельной замене электрического счетчика? Вас ждет акт о потреблении электроэнергии без учета и штрафы.

Два типа счетчиков

На сегодня в жилом фонде РФ, используются два типа электрических счетчиков: современные электронные и устаревающие индукционные. Наблюдается явная тенденция, замены индукционных счетчиков на электронные, но я покажу схему подключения однофазного электросчетчика обоих типов.

Установка счетчика – общие замечания

Если квартира НЕ является коммунальной, то в квартире устанавливается один электросчетчик, который учитывает потребление электроэнергии во всей квартире.

Если квартира коммунальная, то в ней устанавливается общеквартирный счетчик (1) учета и контрольные счетчики учета для комнат (2).

Обозначение электросчетчика на схемах

На схемах однофазные счетчики обозначаются в виде квадрата с отсеченной частью и надписью Wh, возможно kWh.

Схема подключения однофазного электросчетчика индукционного

Во-первых, особенность индукционного счетчика, это наличие в конструкции токовой обмотки. Важно, чтобы фаза проходила через эту токовую обмотку.

Во-вторых, согласно ПУЭ (1.5.36) электрический счетчик должен быть защищен со стороны ввода (подключения) и со стороны потребителей (вывода) автоматами защиты или предохранителями, если последние предусмотрены. Хотя установка защитных аппаратов со стороны нагрузки в ПУЭ (гл. 1.5) явно не прописаны, есть ссылка на гл. 2.1, 3.4 и установка автоматов зашиты или предохранителей для групп электропроводки должна быть произведена.

Клеммы подключения счетчика, закрыты крышкой. Обычно клеммы подключения счетчика соответствуют маркировке на представленной схеме и фото, однако, большое количество производителей заставляют дать совет: читайте схему подключения счетчика на крышке закрывающей клеммы или в паспорте к счетчику.

Схема подключения однофазного электросчетчика электронного

Однофазные электронные счетчики учета, подключаются аналогично индукционным счетчикам:

  • Фаза приход;
  • Фаза к нагрузке;
  • Ноль приход;
  • Ноль к нагрузке.

 

Неправильное подключение электрических счетчиков

В начале статьи, я упомянул, что через токовую обмотку счетчика должна проходить фаза, а не ноль. Так вот, если сделать наоборот, то получим схему воровства электроэнергии, что незаконно.

Вывод

Если вы не знаете как определить фазу и отличить фазу от нуля, не занимайтесь самостоятельной заменой электросчетчика.

©Ehto.ru

Еще статьи

Как определить тип импульсного выхода у счетчика и проверить его исправность? — База знаний

Тип (НАМУР, ГЕРКОН) и дискретность импульсного выхода добросовестные производители указывают в паспорте на счетчик. Счетчики воды ITELMA, VALTEC, ПУЛЬС, ПУЛЬСАР, ЭКОНОМ имеют дискретность 10 литров на импульс. Если эта информация отсутствует, то рекомендуем воспользоваться мультиметром или попробовать действовать методом проб и ошибок.

Для диагностики импульсного выхода вам потребуется любой мультиметр или омметр.

  • Обязательно отключите счетчик от контроллера;
  • Установите мультиметр в режим измерения сопротивления на диапазон не менее 10 кОм;
  • Подключите мультиметр к проводам от счетчика, если использовалось удлинение, то подключайтесь к удлинителю, чтобы заодно проверить и данный кабель;
  • Откройте подачу ресурса;

У исправного счетчика значения, отображаемые на мультиметре, должны меняться каждые 10 литров. Крайне редко встречаются счетчики с дискретностью 1, 2, 100, 1000 литров на импульс.

Чтобы увидеть изменения на импульсном выходе необходимо пролить достаточное количество воды. Так при полностью открытом кране через счетчик диаметром 1/2″ проходит примерно 10-30 литров воды за одну минуту. Открывайте тот вид ресурса который проверяете, т.е. если вы проверяете холодный счетчик, то и кран открывайте только холодной воды.

В зависимости от типа выхода ГЕРКОН или НАМУР значения будут отличаться:

  • Для механических счетчиков с ГЕРКОН значения будут чередоваться: обрыв, короткое замыкание, обрыв, короткое замыкание и т. д. В контроллере используются чуть более широкие диапазоны: до 1 кОм — низкий уровень импульса, от 10 кОм — высокий уровень импульса, от 1 кОм до 10 кОм — ошибка «значение вне диапазона».
  • Для механических счетчиков с НАМУР значения будут чередоваться: 1.6 кОм, 5.6 кОм, 1.6 кОм, 5.6 кОм и т.д. В контроллере используются чуть более широкие диапазоны: от 0 до 1 кОм — ошибка «короткое замыкание», от 1 кОм до 4 кОм — низкий уровень импульса, от 4 кОм до 10 кОм — высокий уровень импульса, от 10 кОм — ошибка «обрыв».
  • Для цифровых счетчиков возможны иные значения, зависящие от конкретной модели прибора!

Обратите внимание, что у некоторых счетчиков в схеме присутствует диод или у них цифровой выход, т.е. для них требуется соблюдение полярности подключения! Известные нам марки, для которых требуется соблюдение полярности: АЛЕКСЕЕВСКИЙ, ВОДОМЕРЪ, БЕТАР, СГМБ. Если мультиметр не улавливает изменение сопротивления, то попробуйте поменять щупы местами. Общая рекомендация — если один из проводников счетчика красный, то следует его подключать к +, а второй проводник к -.

Если значение сопротивления при любой полярности подключения не меняется при расходе или не соответствуют описанным выше значениям, то:
  • либо производитель перепутал маркировку проводников
  • либо не исправен импульсный выход счетчика
  • либо нарушена целостность кабеля от счетчика, что нередко случается при удлинении кабеля.

Обновлена: 19.08.2021 ID: 2499


Трехфазный счетчик электроэнергии: как установить, схема подключения

Трехфазный счетчик является прибором для замеров расходования электрической энергии в электросети переменного тока напряжением 380 В. 1-фазные устройства используют в электросетях 220 В в офисах и жилище. Приспособления, которые работают в 3-хфазной сети, устанавливают на больших промпредприятиях. С использованием мощного оборудования чаще их применяют в электромагистралях собственных и дачных домов.

Отличия трехфазного счетчика от однофазного

Сам 3-фазный счетчик имеет более сложное строение, чем 1-фазный, для подсоединения трехфазного требуются другие микросхемы. В связи с этим важно выяснить его структуру, ознакомиться с видами таких приспособлений, особенности монтажа и сложность при установке схем подключения 3-хфазных счетчиков.

Трехфазный счетчик 

Важно! 1-фазные устройства ведут учет электроэнергии в 2-хпроводных электросетях переменного тока с напряжением 220В, а 3-хфазные — в сетях переменного 3-хфазного тока частота 50 гц.

Однофазное энергопитание зачастую применяют для электрификации частных домов, спальных районов городов, офисов, где используемая мощность составит приблизительно 10 кВт. В такой ситуации учет электроэнергии происходит посредством 1-фазных счетчиков, существенным достоинством которых станет простота их устройства и монтажа, комфорт использования.

Однако нынешние реалии такие, что за последние 20 лет значительно увеличилось число электрических приборов и их мощность. Из-за этого промпредприятия, а также жилые дома — в частности, собственные— подсоединяют к трехфазному энергопитанию.

Особенности 3-хфазного счетчика

Плюсы и минусы

Достоинства подобного типа электросчетчиков:

  • Экономия. Большинство 3-хфазных приспособлений снабжаются дневным и ночным тарифами. Подобное даст возможность в ночное время расходовать вдвое меньше энергии, чем днем.
  • Опция выбора устройства, которое соответствует конкретному запросу к классу точности. В зависимости от предназначения приобретаемой модели (использование в квартире либо на промпредприятии) есть наименования с отклонением 0,2-2,5%.
  • Журнал событий. Дает возможность записывать изменения, которые касаются динамики напряжения, энергии, прямо транслировать их на ПК либо коммуникационный центр.
  • Интегрированный электросиловой модем. Посредством чего экспортируются показатели по силовой электросети.

Каких-либо видимых недостатков у трехфазного счетчика нет.

Преимущества устройства

Виды

3-трехфазные устройства различаются по методу соединения с электросетью и по тарификации. По способу включению прибора учета выделяют:

  • Устройства прямого включения. Их подключают к электросети 220 либо 380 В. Они обладают пропускной мощностью до 60 кВт, максимальный ток не больше 100А. Предполагается подсоединение кабелей небольшого сечения примерно 1,5 кв. см (до 2,5 кв. см).
  • Устройства полукосвенного включения. Нуждаются в подсоединении при помощи трансформаторов, значит, подойдет для электросетей большей мощности. До того, как провести оплату израсходованной электроэнергии, требуется всего лишь умножить разницу показателей электросчетчика (настоящих с прошлыми) на коэффициент трансформации.
  • Устройства косвенного включения. Их подсоединение проводится непосредственно через трансформаторы напряжения и тока. В основном устанавливают на крупных промпредприятиях, поскольку предназначаются на учет электроэнергии по высоковольтным подключениям.

По принципу действия различают аналоговые индукционные и электронные устройства.

Трехфазный счетчик косвенного включения

Аналоговые индукционные счетчики

Принцип работы подобных устройств похож на аналоговый 1-фазный счетчик. Электрическая энергия, которая протекает через катушку, создаст магнитное поле вихревого тока, воздействующее на диск из алюминия, вызывая вращение. Оно, с помощью червячной передачи, будет идти на механический электросчетчик, фиксирующий расходование.

Чем больше нагрузки на катушку, тем скорее происходит отсчет кВт/ч. На сегодняшний день аналоговые изделия учета заменяются на электронные 3-хфазные электросчетчики энергии, поскольку обладают высокой точностью, меньшими отклонениями в расчетах.

Важно! Важной причиной таких изменений стало то, что аналоговые устройства не используются как 2-хтарифные, как и при автоснятии с них данных.

Аналоговый индукционный прибор

Электронные приборы

Схема подсоединения 3-хфазного электросчетчика такого типа обусловливается функционированием аналого-цифрового преобразователя, выдающего импульсы на схему согласно частотного графика.

Важно! Сама схема трехфазного счетчика будет запоминать всю информацию, присутствует опция выведения на монитор последних данных и полученных за конкретный период, с учетом сложности и цены устройства.

У электросчетчиков, кроме явных достоинств (высокая точность, опция 2-хтарифного либо автоучета, большой диапазон рабочей температуры), присутствуют определенные минусы. К таковым относят отсутствие защитной системы от помех. Кроме того, такие устройства нельзя отремонтировать, не переносят перепады напряжения.

Однако, повсеместное использование электронных приспособлений показывает их превосходство над индукционными аналогами.

Электронный прибор

Критерии подбора

Современный 3-хфазный электросчетчик является достаточно сложной конструкцией, которая обладает большим количеством опций. Например, кроме учета расходования по 2 тарифам у ряда изделий есть возможность подсоединения к ПК, автопередачи данных через сотовую сеть либо интернет.

Непосредственно потому следует тщательно выбирать электросчетчик прямого включения. Вспомогательные опции повышают цену, но и удобств в устройствах значительно больше. Намного лучше и экономичнее, когда работы производятся ночью, либо человек ведет ночной образ жизни, в то время цена на электричество будет намного меньше. Автопередача данных счетчика в энергокомпанию добавит удобства.

Характеристики устройства

Схема подключения

Чтобы понять, как подключить самому трехфазный счётчик, специальных умений не понадобится (кроме, разумеется, внимательности и осторожности). В соответствии с законодательством разрешается самостоятельно подключать электросчетчик, но после проведения работ требуется обратиться в энергокомпанию с заявлением, чтобы была проверена правильность подсоединения и опломбировано устройство.

Подключение 3-хфазного электросчетчика в электросеть производят по аналогии с 1-фазным. 1, 3 и 5 контакты предназначаются для введения фазных кабелей, а 2, 4 и 6 — для их выведения.  7 и 8 —вход и выход жилы 0.

Схема подключения приспособления

При надобности подсоединения в помещении 1-фазной электросети 220 В понадобится взять какую-либо из фаз и ноль. Если домашний специалист не имеет навыков включения 3-фазного электросчетчика, не уверен в собственных способностях, целесообразно проконсультироваться со специалистами, однако такие работы по силам для всех.

Монтаж в основном производят в помещении. Есть возможность монтажа и извне, однако при этом следует продумать подогрев, поскольку в соответствии с правилами установки электрического оборудования, использование счетчика производится при температурных показателях не менее 0 градусов.

Важно! Целесообразно устанавливать счетчик днем из-за того, что освещение в это время намного ярче, чем от использования фонаря. Это значит, что проведение работ станет комфортнее и скорее, что отразится на бюджете, когда понадобится помощь платного специалиста.

Известно несколько аспектов, на которые нужно обратить внимание при монтаже трехфазного электросчетчика:

  • Обязательное заземляется нулевой провод до ввода его в электросчетчик. Делают это, чтобы предотвратить поломку устройства во время перекоса фаз либо при отгорании 0 на силовом трансформаторе. В такой ситуации, когда заземления нет, напряжение от смежных квартир либо помещений иногда «идет обратно», то есть на 0 контакт счетчика подается напряжение, ввиду чего он перегорает.
  • При произведении подсоединения 3-хфазного счетчика, необходимо наблюдать за фазировкой. При нарушении последовательности подсоединения жил устройство начнет функционировать неправильно. В такой ситуации требуется попросту поменять 2 вводных фазных кабеля друг с другом.

На сегодняшний день, нет человека, который не был бы знаком со счетчиками учета расходования электрической энергии. Однако не каждый знает, как требуется подсоединять 3-хфазный счетчик. Нужно изучить его конструкцию и техпараметры, так как само приспособление сложнее 1-фазного устройства, для подсоединения 3-хфазного приспособления понадобятся другие микросхемы. В связи с этим необходимо выяснить, какие типы трехфазных электросчетчиков существуют, как их устанавливать и какие проблемы возникают при монтаже таких приборов.

схемы включения счетчиков

Здесь мы приведем схемы включения трехфазных счетчиков активной и реактивной энергии, наиболее часто встречающихся на практике.

Назначение:

Счетчики электрические трехфазные индукционные типов СА3-И670М, СА3У-И670М, СА4-И672М, СА4У-И672М, СР4-И673М, СР4У-673М и СА3-И677, СА4-И678, СА4У-И678, СР4-И679, СР4У-И679, изготовляемые по ГОСТ 6570-96 и ТУ 25.01.172-75, ТУ-25.01.392-75 предназначены для учета активной и реактивной энергии переменного тока номинальной частотой 50Гц (по особому заказу — 60Гц) для работы в закрытом помещении в диапазоне температур от 0 до 40°С и относительной влажности воздуха не более 80% при температуре 25°С.

Основные технические данные:

1) Тип, подключение, минимальный и максимальный токи, а также номинальное напряжение счетчиков указаны в табл. 1 и табл.2.
2) По точности учета электроэнергии счетчики соответствуют классу точности 2,0, кроме счетчиков непосредственного включения реактивной энергии, которые соответствуют классу точности 3,0.
3) Потребляемая полная мощность при номинальных напряжении и частоте в каждой цепи напряжения, в зависимости от типа счетчика, находится в пределах от 5,0 до 6,0ВА, активная — от 1,5 до 2,0Вт.
4) Потребляемая полная мощность в каждой цепи тока при номинальных токе и частоте для счетчиков с максимальным током менее 30А, в зависимости от типа, находится в пределах от 0,6 до 1,0ВА, а с максимальным током более 30А — не превышает 2,5А.
5) Самоход отсутствует в диапазоне напряжений от 80 до 110% номинального.
6) Порог чувствительности — 0,5 и 1% номинального тока для классов точности 2,0 и 3,0 соответственно.
7) Систематическая составляющая относительной погрешности (ССОП) нормируется в диапазоне от 5% (10%) номинального тока для счетчиков активной (реактивной) энергии до максимального.
8) Габаритные (высота, ширина, глубина) и установочные размеры счетчика с крышкой зажимной коробки, мм, соответственно, на номинальные токи:
— 1; 5; 10 А — 282х173х127; 155 — по горизонтали; 214 — по вертикали;
— 20; 30; 50 А
с металлическим цоколем 294х165х121; 152 — по горизонтали; 220 — по вертикали;
с пластмассовым цоколем 294х173х127; 155 — по горизонтали; 214 — по вертикали.

синхронных счетчиков | Последовательные схемы

Что такое синхронный счетчик

?

Синхронный счетчик , в отличие от асинхронного счетчика , является счетчиком, выходные биты которого изменяют состояние одновременно, без пульсаций.

Единственный способ построить такую ​​схему счетчика из триггеров J-K — это соединить все тактовые входы вместе, чтобы каждый триггер получал один и тот же тактовый импульс в одно и то же время:

 

 

Теперь вопрос в том, что нам делать с входами J и K? Мы знаем, что нам по-прежнему необходимо поддерживать тот же частотный шаблон деления на два, чтобы считать в двоичной последовательности, и что этот шаблон лучше всего достигается с использованием режима «переключения» триггера, поэтому тот факт, что Входы J и K должны быть (иногда) «высокими», это ясно.

Однако, если мы просто подключим все входы J и K к положительной шине источника питания, как мы это сделали в асинхронной схеме, это явно не сработает, потому что все триггеры будут переключаться одновременно: с каждым и каждый тактовый импульс!

 

 

Давайте снова рассмотрим четырехбитную двоичную счетную последовательность и посмотрим, есть ли какие-либо другие шаблоны, которые предсказывают переключение бита.

Конструкция схемы асинхронного счетчика основана на том факте, что переключение каждого бита происходит одновременно с переключением предыдущего бита с «высокого» на «низкий» (с 1 на 0).

Поскольку мы не можем синхронизировать переключение бита на основе переключения предыдущего бита в синхронной схеме счетчика (это создало бы пульсирующий эффект), мы должны найти какой-то другой шаблон в последовательности счета, который можно использовать для запуска бит переключения:

Изучив последовательность четырехбитного двоичного счета, можно увидеть еще один шаблон прогнозирования.

Обратите внимание, что непосредственно перед переключением битов все предшествующие биты имеют «высокий уровень»:

 

 

Этот шаблон также можно использовать при разработке схемы счетчика.

 

Синхронный Счетчик вверх

Если мы разрешим каждому триггеру JK переключаться в зависимости от того, имеют ли все предыдущие выходы триггера (Q) «высокий уровень», мы можем получить ту же последовательность счета, что и в асинхронной схеме, без эффекта пульсации, поскольку каждый триггер флоп в этой схеме будет тактироваться в одно и то же время:

 

 

Результатом является четырехбитный синхронный «прямой» счетчик. Каждый из триггеров более высокого порядка готов к переключению (оба входа J и K «высокие»), если выходы Q всех предыдущих триггеров «высокие».

В противном случае входы J и K для этого триггера будут оба «низкими», переводя его в режим «защелки», где он будет поддерживать свое текущее состояние выхода при следующем тактовом импульсе.

Поскольку первый триггер (LSB) должен переключаться при каждом тактовом импульсе, его входы J и K подключены к V cc или V dd , где они все время будут «высокими».

Следующему триггеру нужно только «распознать», что выход Q первого триггера имеет высокий уровень, чтобы быть готовым к переключению, поэтому логический элемент И не требуется.

Однако оставшиеся триггеры должны быть готовы к переключению только тогда, когда все младшие выходные биты имеют «высокий уровень», поэтому необходимы вентили И.

 

Синхронный счетчик «вниз»

Чтобы сделать синхронный счетчик «вниз», нам нужно создать схему, которая распознает соответствующие битовые комбинации, предсказывающие каждое состояние переключения при обратном счете.

Неудивительно, что когда мы изучаем последовательность четырехбитного двоичного счета, мы видим, что все предшествующие биты являются «младшими» до переключения (следуя последовательности снизу вверх):

 

 

Поскольку каждый JK-триггер оснащен выходом Q’, а также выходом Q, мы можем использовать выходы Q’ для включения режима переключения на каждом последующем триггере, так как каждый Q’ будет «высоким» каждый раз, когда соответствующий Q «низкий»:

 

 

Цепь счетчика с выбираемыми режимами счета «вверх» и «вниз»

Продвинув эту идею еще на шаг вперед, мы можем построить схему счетчика с возможностью выбора между режимами счета «вверх» и «вниз», используя две линии логических элементов И, определяющих соответствующие битовые условия для последовательности счета «вверх» и «вниз». , соответственно, затем используйте вентили ИЛИ для объединения выходов вентилей И с входами J и K каждого последующего триггера:

 

Эта схема не так сложна, как может показаться на первый взгляд.Входная линия управления Up/Down просто позволяет верхней или нижней цепочке логических элементов И передавать выходы Q/Q на последующие каскады триггеров.

Если линия управления Up/Down имеет «высокий уровень», активируются верхние логические элементы И, и схема работает точно так же, как и первая («вверх») схема синхронного счетчика, показанная в этом разделе.

Если линия управления Up/Down установлена ​​на «низкий уровень», активируются нижние логические элементы И, и схема работает идентично второй схеме («счетчик вниз»), показанной в этом разделе.

В качестве иллюстрации приведена диаграмма, показывающая схему в режиме прямого счета (все отключенные схемы показаны серым, а не черным цветом):

 

Здесь показано в режиме счета «вниз» с тем же серым цветом, обозначающим отключенную схему:

 

Схемы прямого/обратного счетчика — очень полезные устройства. Распространенным применением является управление движением машин, где устройства, называемые датчиками вращения вала , преобразуют механическое вращение в серию электрических импульсов, эти импульсы «тактируют» схему счетчика для отслеживания общего движения:

 

 

Когда машина движется, она поворачивает вал энкодера, создавая и прерывая световой луч между светодиодом и фототранзистором, тем самым генерируя тактовые импульсы для увеличения схемы счетчика.

Таким образом, счетчик интегрирует или накапливает общее движение вала, служа электронной индикацией того, как далеко продвинулась машина.

Если все, о чем мы заботимся, это отслеживание общего движения и не заботимся об учете изменений в направлении движения, такой схемы будет достаточно.

Однако, если мы хотим, чтобы счетчик увеличивал на с одним направлением движения и уменьшал на с обратным направлением движения, мы должны использовать прямой/обратный счетчик и схему кодера/декодирования, способную различать разные значения. направления.

Если мы перепроектируем энкодер так, чтобы он имел два набора пар светодиод/фототранзистор, эти пары выровнены таким образом, что их прямоугольные выходные сигналы сдвинуты по фазе на 90 o относительно друг друга, мы получим то, что известно как квадратура . выход энкодера (слово «квадратура» просто относится к угловому разносу 90 o ).

Схема обнаружения фазы может быть изготовлена ​​из триггера D-типа, чтобы отличать последовательность импульсов по часовой стрелке от последовательности импульсов против часовой стрелки:

 

 

Когда энкодер вращается по часовой стрелке, прямоугольный сигнал на входе «D» опережает прямоугольный сигнал на входе «C», что означает, что вход «D» уже будет «высоким», когда «C» переходит из «низкого» на «высокий», таким образом, устанавливает триггер D-типа (делает выход Q «высоким») с каждым тактовым импульсом.

«Высокий» выход Q переводит счетчик в режим счета «Вверх», и любые тактовые импульсы, полученные тактовым генератором от энкодера (от любого светодиода), будут увеличивать его.

И наоборот, когда энкодер реверсирует вращение, вход «D» будет отставать от входного сигнала «C», что означает, что он будет «низким», когда сигнал «C» переходит от «низкого» к «высокому», заставляя Триггер D-типа переходит в состояние сброса (делает выход Q «низким») с каждым тактовым импульсом.

Этот «низкий» сигнал дает команду схеме счетчика на уменьшение с каждым тактовым импульсом от энкодера.

Эта схема или что-то очень похожее на нее лежит в основе каждой схемы измерения положения на основе датчика импульсного энкодера.

Такие приложения очень распространены в робототехнике, управлении станками с ЧПУ и других приложениях, связанных с измерением реверсивного механического движения.

 

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Counters Worksheet — Digital Circuits

Пусть сами электроны дадут вам ответы на ваши «учебные задачи»!

Примечания:

По моему опыту, ученикам требуется много практики анализа цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью преподаватели обычно дают своим ученикам множество практических задач для решения и дают ответы, чтобы студенты могли проверить свою работу. Хотя этот подход позволяет учащимся хорошо разбираться в теории цепей, он не дает им полного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические занятия по построению схем и использованию тестового оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: студенты должны построить свои собственные «практические задачи» с реальными компонентами и попытаться предсказать различные логические состояния.Таким образом, цифровая теория «оживает», и учащиеся приобретают практические навыки, которых они не получат, просто решая булевы уравнения или упрощая карты Карно.

Другая причина для следования этому методу практики состоит в том, чтобы научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае, предсказания логического состояния) путем проведения реального эксперимента. Студенты также разовьют реальные навыки устранения неполадок, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схемы.

Потратьте несколько минут вместе с классом на изучение некоторых «правил» построения схем до того, как они начнутся. Обсудите эти вопросы со своими учениками в той же сократовской манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы из рабочего листа, а не просто говорите им, что они должны и не должны делать. Я не перестаю удивляться тому, как плохо студенты усваивают инструкции, представленные в формате типичной лекции (монолога инструктора)!

Я настоятельно рекомендую логическую схему CMOS для домашних экспериментов, когда у учащихся может не быть доступа к 5-вольтовому регулируемому источнику питания.Современные КМОП-схемы гораздо более устойчивы к статическому разряду, чем первые КМОП-схемы, поэтому опасения, что студенты могут повредить эти устройства, не имея дома «надлежащей» лаборатории, в значительной степени необоснованны.

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потерянное впустую» время, необходимое для того, чтобы ученики строили реальные схемы вместо математического анализа теоретических схем:

С какой целью студенты изучают ваш курс?

Если ваши учащиеся будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах. Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, то обязательно придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планирует, чтобы наши ученики делали что-то в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потерянное» время, потраченное на построение реальных схем, окупится огромными дивидендами, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, когда студенты создают свои собственные практические задачи, они узнают, как выполнять первичные исследования , что дает им возможность самостоятельно продолжить свое образование в области электротехники/электроники.

В большинстве наук реалистичные эксперименты гораздо сложнее и дороже поставить, чем электрические цепи. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих угрозы безопасности и стоящих меньше, чем учебник. Они не могут, а вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставите своих учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

Цифровые счетчики

  • Изучив этот раздел, вы должны уметь:
  • Понимать работу схем цифровых счетчиков и уметь:
  • Опишите действие асинхронных (пульсационных) счетчиков с использованием триггеров D-типа.
  • • Счетчики вверх.
  • • Счетчики вниз.
  • • Частотное деление.
  • Понимание работы синхронных счетчиков.
  • Опишите общие функции управления, используемые в синхронных счетчиках.
  • • Счетчики BCD.
  • • Управление вверх/вниз.
  • • Включить/выключить.
  • • Предустановка и сброс.
  • Используйте программное обеспечение для имитации работы счетчика.

 

Рис. 5.6.1 Четырехбитный асинхронный прямой счетчик

Рис. 5.6.2 Формы сигналов четырехбитного асинхронного повышающего счетчика

Асинхронные счетчики.

Счетчики, состоящие из нескольких триггеров, считают поток импульсов, подаваемых на вход CK счетчика. Выход представляет собой двоичное значение, значение которого равно количеству импульсов, поступивших на вход CK.

Каждый выход представляет один бит выходного слова, которое в микросхемах счетчиков серии 74 обычно имеет длину 4 бита, а размер выходного слова зависит от количества триггеров, составляющих счетчик.Выходные строки 4-битного счетчика представляют значения 2 0 , 2 1 , 2 2 и 2 3 или 1,2,4 и 8 соответственно. Обычно они показаны на принципиальных схемах в обратном порядке, с младшим значащим битом слева, это сделано для того, чтобы схематическая диаграмма могла показать схему в соответствии с соглашением, согласно которому сигналы проходят слева направо, поэтому в этом случае вход CK слева.

Четырехбитный асинхронный прямой счетчик

Рис.5.6.1 показан 4-битный асинхронный повышающий счетчик, построенный из четырех триггеров D-типа, запускаемых положительным фронтом, соединенных в режиме переключения. Тактовые импульсы подаются на вход CK блока FF0, выход которого Q 0 обеспечивает вывод 2 0 для FF1 после одного импульса CK.

Нарастающий фронт выхода Q каждого триггера запускает вход CK следующего триггера с половиной частоты импульсов CK, подаваемых на его вход.

Затем выходы Q представляют собой четырехбитный двоичный счет, где Q 0 — Q 3 представляет от 2 0 (1) до 2 3 (8) соответственно.

Предполагая, что четыре выхода Q изначально установлены на 0000, нарастающий фронт первого приложенного импульса CK приведет к тому, что выход Q 0 перейдет в логическую 1, а следующий импульс CK вернет выход Q 0 в логическую 0, и в то же время Q 0 пойдет от 0 до 1.

Поскольку Q 0 (и вход CK FF1 становится высоким), это теперь сделает Q 1 высоким, указывая значение 2 1 (2 10 ) на выходах Q.

Следующий (третий) импульс CK заставит Q 0 снова перейти в логическую 1, так что и Q 0 , и Q 1 теперь будут высокими, делая 4-битный выход 1100 2 (3 10 , помня, что Q 0 является младшим значащим битом).

Четвертый импульс CK заставит оба Q 0 и Q 1 вернуться к 0, и поскольку Q 1 в это время станет высоким, это переключит FF2, делая Q 2 высоким и показывая 0010 2 (4 10 ) на выходах.

При чтении выходного слова справа налево выходы Q продолжают представлять двоичное число, равное количеству входных импульсов, полученных на входе CK блока FF0. Поскольку это четырехступенчатый счетчик, триггеры будут последовательно переключаться, а четыре выхода Q будут выводить последовательность двоичных значений от 0000 2 до 1111 2 (от 0 до 15 10 ) перед выход возвращается к 0000 2 и снова начинает отсчет, как показано на рис. 5.6.2.

Рис. 5.6.3 Четырехбитный асинхронный счетчик вниз

Четырехбитный асинхронный счетчик вниз

Чтобы преобразовать прямой счетчик на рис. 5.6.1 вместо обратного счета, достаточно просто изменить соединения между триггерами. При последовательном приеме выходных линий и импульса CK для следующего триггера с выхода Q, как показано на рис. 5.6.3, счетчик, запускаемый положительным фронтом, будет отсчитывать от 1111 2 до 0000 2 .

Хотя счетчики прямого и обратного счета могут быть построены с использованием асинхронного метода распространения тактовых импульсов, они не получили широкого распространения в качестве счетчиков, поскольку становятся ненадежными при высоких тактовых частотах или когда большое количество триггеров соединено вместе, чтобы дать большее количество из-за эффекта пульсации часов.

Рис. 5.6.4 Деталь временной диаграммы, показывающая пульсацию тактового сигнала

Пульсация часов

Эффект пульсаций тактового сигнала в асинхронных счетчиках показан на рис. 5.6.4, который представляет собой увеличенный фрагмент (импульс 8) рис. 5.6.2.

На рис. 5.6.4 показано, как задержки распространения, создаваемые вентилями в каждом триггере (обозначенные синими вертикальными линиями), складываются для нескольких триггеров, образуя значительную задержку между моментом, когда выход изменяется на первом триггере (самый младший бит) и на последнем триггере (старший бит).

Поскольку выходы Q 0 — Q 3 изменяются каждый раз в разное время, возникает ряд различных состояний выхода, поскольку любой конкретный тактовый импульс вызывает появление нового значения на выходах.

Например, при 8-м импульсе CK выходы Q 0 на Q 3 должны измениться с 1110 2 (7 10 ) на 0001 2 (8 10 ) (что происходит на самом деле), однако вертикальные столбцы 1 и 0 на рис. 5.6.4) заключается в том, что выходы изменяются в течение периода от 400 до 700 нс в следующей последовательности:

  • 1110 2 = 7 10
  • 0110 2 = 6 10
  • 0010 2 = 4 10
  • 0000 2 = 0 10
  • 0001 2 = 8 10

При импульсах CK, отличных от импульса 8, конечно же, будут происходить разные последовательности, поэтому будут периоды, когда изменение значения пульсирует по цепочке триггеров, когда на выходах Q на очень короткое время появляются неожиданные значения . Однако это может вызвать проблемы, когда необходимо выбрать конкретное двоичное значение, как в случае с декадным счетчиком, который должен вести отсчет от 0000 2 до 1001 2 (9 10 ), а затем сбрасываться на 0000 2 на счет 1010 2 (10 10 ).

Эти кратковременные логические значения также вызовут серию очень коротких всплесков на выходах Q, поскольку задержка распространения одного триггера составляет всего около 100–150 нс. Эти пики называются «короткими пиками», и хотя они не могут каждый раз достигать полного значения логической 1, а также могут вызывать ложное срабатывание счетчика, их также следует рассматривать как возможную причину помех другим частям схемы.

Хотя эта проблема не позволяет использовать схему в качестве надежного счетчика, она по-прежнему ценна как простой и эффективный делитель частоты, где высокочастотный генератор обеспечивает вход, а каждый триггер в цепи делит частоту на два.

Синхронные счетчики

Синхронный счетчик представляет собой более надежную схему для счетных целей и для высокоскоростной работы, поскольку тактовые импульсы в этой схеме подаются на каждый триггер в цепочке точно в одно и то же время.В синхронных счетчиках используются триггеры JK, так как программируемые входы J и K позволяют включать или отключать отдельные триггеры на различных этапах счета. Таким образом, синхронные счетчики устраняют проблему пульсаций тактового сигнала, поскольку работа схемы синхронизируется с импульсами CK, а не с выходами триггеров.

Синхронный прямой счетчик

Рис. 5.6.5 Подключение синхронных часов

На рис. 5.6.5 показано, как тактовые импульсы применяются в синхронном счетчике.Обратите внимание, что вход CK применяется ко всем триггерам параллельно. Следовательно, поскольку все триггеры получают тактовый импульс в один и тот же момент, необходимо использовать какой-то метод для предотвращения одновременного изменения состояния всех триггеров. Это, конечно, привело бы к тому, что выходы счетчика просто переключались бы со всех единиц на все нули и обратно с каждым тактовым импульсом.

Однако с триггерами JK, когда оба входа J и K имеют логическую 1, выход переключается при каждом импульсе CK, но когда J и K оба находятся в логическом 0, никаких изменений не происходит.

Рис. 5.6.6 Первые два этапа синхронного счетчика

На рис. 5.6.6 показаны две ступени синхронного счетчика. Двоичный выход берется с выходов Q триггеров. Обратите внимание, что на FF0 входы J и K постоянно подключены к логической 1, поэтому Q 0 будет изменять состояние (переключаться) при каждом тактовом импульсе. Это обеспечивает подсчет единиц для младшего значащего бита.

На FF1 входы J1 и K1 подключены к Q 0 , так что выход FF1 будет в режиме переключения только тогда, когда Q 0 также находится в состоянии логической 1.Поскольку это происходит только при чередующихся тактовых импульсах, Q 1 будет переключаться только на четные тактовые импульсы, давая «двойки» на выходе Q 1 .

Таблица 5.6.1 показывает это действие, где видно, что Q 1 включает тактовый импульс только тогда, когда J1 и K1 имеют высокий уровень, давая двухбитный двоичный счет на выходах Q (где Q 0 равно самый младший бит).

Однако при добавлении к счетчику третьего триггера прямое соединение J и K с предыдущим выходом Q 1 не даст правильного счета.Поскольку Q 1 является высоким при счете 2 10 , это будет означать, что FF2 переключится на третий тактовый импульс, поскольку J2 и K2 будут высокими. Следовательно, тактовый импульс 3 даст двоичный счет 111 2 или 7 10 вместо 4 10 .

Рис. 5.6.7 Добавление третьей ступени

Чтобы предотвратить эту проблему, используется логический элемент И, как показано на рис. 5.6.7, чтобы гарантировать, что J2 и K2 имеют высокий уровень только тогда, когда оба Q 0 и Q 1 находятся в состоянии логической 1 (т. е. на счет три). Только когда выходы находятся в этом состоянии, следующий тактовый импульс переключит Q 2 в логическую 1. Выходы Q 0 и Q 1 , конечно же, вернутся к логическому 0 при этом импульсе, поэтому счет будет равен 001. 2 или 4 10 (при этом Q 0 является младшим битом).

Рис. 5.6.8 Четырехбитный синхронный прямой счетчик

На рис. 5.6.8 показан дополнительный стробирующий элемент для четырехкаскадного синхронного счетчика. Здесь FF3 переводится в режим переключения путем установки J3 и K3 в логическую 1, только когда Q 0 Q 1 и Q 2 все в логической 1.

Q 3 поэтому не переключится в свое высокое состояние до восьмого тактового импульса и останется высоким до шестнадцатого тактового импульса. После этого импульса все выходы Q вернутся к нулю.

Обратите внимание, что для работы этой базовой формы синхронного счетчика все входы PR и CLR также должны быть в состоянии логической 1 (их неактивное состояние), как показано на рис. 5.6.8.

Синхронный счетчик вниз

Преобразование синхронного обратного счетчика в обратный отсчет — это просто вопрос обратного счета.Если все единицы и нули в последовательности от 0 до 15 10 , показанной в таблице 5.6.2, дополняются (показаны розовым фоном), последовательность становится от 15 10 до 0,

.

Рис. 5.6.9 Четырехбитный синхронный счетчик вниз

Цепь обратного счетчика

Поскольку каждый выход Q на триггерах JK имеет дополнение к Q, все, что необходимо для преобразования счетчика прямого счета на рис. 5.6.8 в счетчик обратного счета, показанного на рис. 5.6.9, — это принять входы JK для FF1. с выхода Q блока FF0 вместо выхода Q.Теперь вентиль TC2 получает свои входные данные от выходов Q FF0 и FF1, а TC3 также получает свои входные данные от выхода Q FF2.

Рис. Рис. 5.6.10 Четырехбитный синхронный прямой/обратный счетчик

Прямой/нижний счетчик

На рис. 5. 6.10 показано, как один вход, называемый (ВВЕРХ/ВНИЗ), может использоваться для увеличения или уменьшения счета одного счетчика в зависимости от логического состояния на входе ВВЕРХ/ВНИЗ.

Каждая группа логических элементов между последовательными триггерами на самом деле является модифицированной схемой выбора данных, описанной в модуле комбинационной логики 4.2, но в этой версии используется комбинация И/ИЛИ, а не схема вентиля И-НЕ, эквивалентная ДеМоргану. Это необходимо для обеспечения правильного логического состояния для следующего селектора данных.

Выходы Q и Q триггеров FF0, FF1 и FF2 подключены к тем, что фактически являются входами данных A и B селекторов данных. Если управляющий вход находится в состоянии логической 1, то импульс CK на следующий триггер подается с выхода Q, что делает счетчик счетчиком UP, но если управляющий вход равен 0, то импульсы CK подаются с выхода Q, и счетчик ВНИЗ счетчик.

Рис. Рис. 5.6.11 Четырехбитный двоично-десятичный счетчик прямого счета

Синхронный счетчик BCD

Типичное использование входов CLR показано в обратном счетчике BCD на рис. 5.6.11. Выходы счетчика Q 1 и Q 3 подключены к входам вентиля И-НЕ, выход которого подключен к входам CLR всех четырех триггеров. Когда Q 1 и Q 3 находятся в состоянии логической 1, выходной контакт логического элемента И-НЕ обнаружения предела (LD1) станет логическим 0 и сбросит все выходы триггера в логический 0.

Поскольку в первый раз, когда Q 1 и Q 3 оба находятся в состоянии логической 1 во время отсчета от 0 до 15 10 , счет идет до десяти (1010 2 ), это приведет к тому, что счетчик будет считать с 0 на 9 10 , а затем сбросить на 0, опуская 10 10 на 15 10 .

Таким образом, схема представляет собой счетчик BCD 8421 , чрезвычайно полезное устройство для управления числовыми дисплеями через BCD в 7-сегментный декодер и т. д. значение, может быть достигнут любой счет, отличный от 0 до 15.

Если на вашем компьютере уже установлен симулятор, такой как Logisim, почему бы не попробовать разработать, например, счетчик Octal up.

Рис. 5.6.12 Входы и выходы ИС счетчика

Входы и выходы ИС счетчика

Хотя синхронные счетчики могут быть построены из отдельных JK-триггеров, во многих схемах они будут встроены в специальные ИС счетчиков или в другие крупномасштабные интегральные схемы (LSIC).

Для многих приложений счетчики, содержащиеся в ИС, имеют дополнительные входы и выходы, добавленные для повышения универсальности счетчиков.Различия между многими коммерческими микросхемами счетчиков в основном заключаются в различных предлагаемых устройствах ввода и вывода. Некоторые из них описаны ниже. Обратите внимание, что многие из этих входов имеют активный низкий уровень; это происходит из-за того, что в более ранних устройствах TTL любой неподключенный вход плавал до логической 1 и, следовательно, становился неактивным. Однако оставлять входы неподключенными не рекомендуется, особенно входы CMOS, которые плавают между логическими состояниями и могут быть легко активированы в любое допустимое логическое состояние из-за случайного шума в цепи, поэтому ЛЮБОЙ неиспользуемый вход должен быть постоянно подключен к его неактивной логике. состояние.

Включить входы

Рис. 5.6.13 Синхронный прямой счетчик с входами разрешения счета и сброса

Входы ENABLE (EN) на микросхемах счетчиков могут иметь несколько разных имен, например. Chip Enable (CE), Count Enable (CTEN), Output Enable (ON) и т. д., каждый из которых обозначает одинаковые или похожие функции.

Например,

Count Enable (CTEN) — это функция интегральных схем счетчика, а в синхронном счетчике, показанном на рис. 5.6.13, — активный низкий уровень входа. Когда он установлен на логическую 1, он предотвращает продолжение счета даже при наличии тактовых импульсов, но счет будет продолжаться нормально, когда CTEN находится на логическом 0.

Обычный способ отключения счетчика при сохранении любых текущих данных на выходах Q состоит в том, чтобы заблокировать действие переключения JK-триггеров, когда CTEN неактивен (логическая 1), задав входы JK всех триггеров. выдает логический 0. Однако, поскольку логические состояния входов JK FF1, FF2 и FF3 зависят от состояния предыдущего выхода Q либо напрямую, либо через вентили T2 и T3, для сохранения выходных данных выходы Q должны быть изолированы от входов JK всякий раз, когда CTEN находится в состоянии логической 1, но выходы Q должны подключаться к входам JK, когда CTEN находится в состоянии логического 0 (состояние разрешения счета).

Это достигается за счет использования дополнительных вентилей включения (И), E1, E2 и E3, каждый из которых имеет один из своих входов, подключенных к CTEN (инверсия CTEN). Когда счетчик отключен, CTEN и, следовательно, один из входов на каждом из , E1, E2 и E3 будет находиться в состоянии логического 0, что приведет к тому, что эти выходы включения затвора и входы JK триггера также будут в состоянии логического 0, какие бы логические состояния ни присутствовали на выходах Q, а также на других входах разрешающих вентилей. Поэтому всякий раз, когда CTEN находится в состоянии логической 1, счет отключается.

Однако, когда CTEN находится в состоянии логического 0, CTEN будет иметь логическую 1, а E1, E2 и E3 будут разрешены, в результате чего любое логическое состояние, присутствующее на выходах Q, будет передаваться на входы JK. В этом состоянии, когда на вход CK поступает следующий тактовый импульс, триггеры будут переключаться, следуя своей обычной последовательности.

Рис. 5.6.14 Асинхронная параллельная нагрузка

Асинхронная параллельная нагрузка

В то время как общие входы PR и CLR могут выдавать на выходе 0000 или 1111, вход ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ЗАГРУЗКА (PL) позволяет загружать в счетчик любое значение.Используя отдельный вход DATA для каждого триггера и небольшое количество дополнительной логики, логический 0 на PL будет загружать счетчик любым заранее определенным двоичным значением до начала или во время счета. Способ достижения асинхронной параллельной загрузки синхронного счетчика показан на рис. 5.6.14.

Операция загрузки

Двоичное значение, которое необходимо загрузить в счетчик, подается на входы D 0 — D 3 , а на вход PL подается импульс логического 0.Этот логический 0 инвертируется и применяется к одному входу каждого из восьми логических элементов И-НЕ, чтобы включить их. Если значение, которое должно быть загружено в конкретный триггер, равно логической 1, это делает входы правого логического элемента И-НЕ равными 1,1, а из-за инвертора между парой логических элементов И-НЕ для этого конкретного входа левый логический элемент И-НЕ входы будут 1,0.

Результатом этого является то, что логический 0 применяется к входу PR триггера, а логическая 1 применяется к входу CLR. Эта комбинация устанавливает выход Q в логическую 1, то же самое значение, которое было применено к входу D.Точно так же, если вход D находится в состоянии логического 0, на выходе левого вентиля И-НЕ пары будет логический 0, а на выходе правого вентиля будет логическая 1, что очистит выход Q триггера. Поскольку вход PL является общим для каждой пары загрузочных логических элементов И-НЕ, все четыре триггера загружаются одновременно со значением 1 или 0, присутствующим на его конкретном входе D.

Рис. 5.6.15 Синхронный прямой/обратный счетчик с несколькими входами и выходами

Несколько входов и выходов

Модификации, подобные описанным в этом модуле, делают базовый синхронный счетчик гораздо более универсальным.Синхронные счетчики TTL и CMOS доступны в 74-й серии ИС, содержащих обычно 4-разрядные счетчики с этими и другими модификациями для самых разных приложений. На рис. 5.6.15 показано, как все входные функции, описанные выше, а также некоторые важные выходные данные, такие как Ripple Carry (RC) и Terminal Count (TC), могут быть объединены в одну ИС синхронного счетчика.

Типичная одиночная синхронная ИС, такая как четырехразрядный двоичный прямой/обратный счетчик 74HC191, также использует эти входные и выходные функции, обозначенные в версиях NXP (рис.5.6.16) следующим образом:

Входы

• D 0 , D 1 , D 2 и D 3 (входы загрузки) — 4-битное двоичное число может быть загружено в счетчик через эти входы, когда вход параллельной загрузки PL находится в состоянии логического 0.

• CE (разрешение счета) — разрешает продолжение счета при 0. Останавливает счет без сброса при логической 1.

• U/D (вверх/вниз) — счет вверх при 0, вниз при логической 1.

• CP — Вход тактового импульса.

Рис.5.6.16 74HC191 Распиновка

Выходы

• Q 0 , Q 1 , Q 2 и Q 3 — четырехбитный двоичный выход.

• TC (счетчик терминалов) — в некоторых версиях также называется MAX/MIN, выдает импульс логической 1, равный по ширине одному полному тактовому циклу, при каждом изменении старшего бита (означая, что счетчик переполнился за пределы конец прямого или обратного отсчета). TC можно использовать для обнаружения окончания прямого или обратного отсчета, и, помимо того, что он доступен в качестве вывода, TC используется внутри для генерации вывода Ripple Carry.

• RC (Ripple Carry) — выводит импульс логического 0, ширина которого равна нижней части тактового цикла в конце счета, и при подключении к тактовому входу другой 74HC191 IC он действует как «перенос». к следующему счетчику.

Каскадные синхронные счетчики

Рис. 5.6.17 Подключение 74HC191 в каскаде

Подключение синхронных счетчиков в каскаде для получения более широких диапазонов счета упрощается в ИС, таких как 74HC191, за счет использования выхода пульсирующего переноса (RC) ИС, подсчитывающего 4 младших бита, для управления входом синхронизации следующего наиболее значительный IC, как показано красным на рис. 5.6.17.

Хотя может показаться, что выходы TC или RC могут управлять следующим входом синхронизации, выход TC не предназначен для этой цели, так как могут возникнуть проблемы с синхронизацией.

Синхронные и асинхронные счетчики

Хотя синхронные счетчики имеют большое преимущество перед асинхронными или пульсирующими счетчиками в отношении уменьшения проблем синхронизации, бывают ситуации, когда импульсные счетчики имеют преимущество перед синхронными счетчиками.

При использовании на высоких скоростях только первый триггер в цепочке счетчика пульсаций работает на тактовой частоте.Каждый последующий триггер работает на половине частоты предыдущего. В синхронных счетчиках, где каждый каскад работает на очень высоких тактовых частотах, более вероятно возникновение паразитной емкостной связи между счетчиком и другими компонентами, а также внутри самого счетчика, так что в синхронных счетчиках помехи могут передаваться между различными каскадами счетчика, вызывая нарушение счет, если адекватная развязка не обеспечена. Эта проблема уменьшается в счетчиках пульсаций благодаря более низким частотам в большинстве каскадов.

Кроме того, поскольку тактовые импульсы, подаваемые на синхронные счетчики, должны одновременно заряжать и разряжать входную емкость каждого триггера; синхронные счетчики, имеющие много триггеров, будут вызывать большие импульсы тока заряда и разряда в схемах драйвера часов каждый раз, когда часы изменяют логическое состояние. Это также может вызвать нежелательные всплески на линиях питания, которые могут вызвать проблемы в других частях цифровой схемы. Это меньше проблем с асинхронными счетчиками, так как часы управляют только первым триггером в цепочке счетчиков.

Асинхронные счетчики в основном используются для приложений с частотным разделением и для генерации временных задержек. В любом из этих приложений синхронизация отдельных выходов вряд ли вызовет проблемы для внешней схемы, а тот факт, что большинство каскадов счетчика работают на гораздо более низких частотах, чем входные часы, значительно снижает любую проблему высокочастотного шума. помехи окружающим компонентам.

ИС счетчика

синхронных (пульсация) Счетчики:

Синхронные счетчики:

счетчиков | CircuitVerse

Оглавление

  1. Цифровые последовательные схемы
  2. Асинхронные или импульсные счетчики
    1. Логическая схема
    2. Типы
    3. Операция
    4. Таблица истинности
  3. Синхронные счетчики
    1. 2-битный синхронный прямой счетчик
    2. Типы
    3. Логическая схема
    4. Операция

Цифровые последовательные схемы

Счетчик представляет собой последовательную схему.Цифровая схема, которая используется для подсчета импульсов, называется счетчиком. Счетчик — самое широкое применение триггеров. Это группа триггеров с поданным тактовым сигналом.

Асинхронные или импульсные счетчики

Логическая схема 2-разрядного счетчика пульсаций показана на рисунке. Переключатель (T) триггер используется. Но вы можете использовать JK-триггер также с J и K, постоянно подключенными к логической 1. Внешний тактовый сигнал подается на тактовый вход триггера A, а выход QA подается на тактовый вход следующего триггера i.е. ФФ-Б.

Логическая схема

Типы

Он известен как счетчик пульсаций из-за того, как тактовый импульс проходит через триггеры. Триггер, применяемый с внешним тактовым импульсом, действует как LSB (младший значащий бит) в последовательности счета. Триггер переключает выход либо для каждого положительного фронта тактового сигнала, либо для отрицательного фронта тактового сигнала.

  • 2-битный счетчик пульсаций: Содержит два триггера. 2-битный счетчик пульсаций может учитывать до 4 состояний.Считает от 0 до 3.
  • 2-битный счетчик пульсаций: Содержит два триггера. 2-битный счетчик пульсаций может учитывать до 4 состояний. Он известен как обратный счетчик, так как считает от 3 до 0.
  • 3-битный счетчик пульсаций: Содержит три триггера. Трехбитный счетчик пульсаций может учитывать до 8 состояний. Считает от 0 до 7.

  • 3-битный счетчик пульсаций: Содержит три триггера.3-битный счетчик пульсаций может считать до 8 состояний. Он ведет обратный отсчет от 7 до 0.

  • Десятичный или двоично-десятичный счетчик: Двоично-десятичный (двоично-десятичный) — это последовательный цифровой счетчик, который считает десять разрядов. Он считает от 0 до 9. Когда тактовый импульс достигает 10, порты QB и QD становятся высокими, и, таким образом, выход логического элемента И-НЕ становится низким, что приводит к сбросу всех триггеров.

Операция

Состояние Операция
Первоначально пусть оба FF находятся в состоянии сброса QBQA = 00 изначально.
После 1-го отрицательного фронта тактового сигнала Как только будет подан первый отрицательный фронт тактового сигнала, FF-A переключится, а QA будет равен 1. QA подключен к тактовому входу FF-B. Поскольку QA изменился с 0 на 1, FF-B рассматривает его как положительный фронт тактового сигнала. В QB нет изменений, потому что FF-B является отрицательным фронтом, запускаемым FF.QBQA = 01 после первого тактового импульса.
После 2-го отрицательного фронта тактового сигнала При поступлении второго отрицательного фронта тактового сигнала FF-A снова переключается и QA = 0.Изменение QA действует как отрицательный фронт тактового сигнала для FF-B. Так что он тоже будет переключаться, и QB будет 1.QBQA = 10 после второго тактового импульса.
После 3-го отрицательного фронта тактового сигнала При поступлении 3-го отрицательного фронта тактового сигнала FF-A снова переключается, а QA становится 1 из 0. Поскольку это положительное изменение, FF-B не реагирует на него и остается неактивным. Таким образом, QB не меняется и продолжает оставаться равным 1.QBQA = 11 после третьего тактового импульса.
После 4-го отрицательного фронта тактового сигнала При поступлении 4-го отрицательного фронта тактового сигнала FF-A снова переключается, и QA становится 1 из 0.Это отрицательное изменение QA действует как тактовый импульс для FF-B. Следовательно, он переключается на изменение QB с 1 на 0.QBQA = 00 после четвертого тактового импульса.

Таблица истинности

Синхронные счетчики

Если «тактовые» импульсы подаются на все триггеры счетчика одновременно, то такой счетчик называется синхронным счетчиком.

2-битный синхронный счетчик вверх

Входы JA и KA FF-A связаны с логической 1. Таким образом, FF-A будет работать как триггер-переключатель.Входы JB и KB подключены к QA.

Типы

  • 4-битный синхронный прямой счетчик: В прямом счетчике 4-битная двоичная последовательность начинается с 0000 и увеличивается до 1111, т. е. от 0 до 15.
  • 4-битный синхронный счетчик вниз: Счетчик вниз считает числа в порядке убывания, т. е. от 15 до 0.
  • 4-битный синхронный прямой/обратный счетчик: Этот счетчик имеет два режима счета: i.е. счет вверх и вниз. Имеется переключатель режимов, который переключает между двумя режимами счетчика. Когда режим M = 0, он считает вверх, а когда режим M = 1, то он считает вниз.
  • 4-битный синхронный декадный счетчик: Декадный счетчик в двоично-десятичном коде показывает усеченную двоичную последовательность и идет от 0000 до 1001 государство. Вместо перехода из состояния 1001 в состояние 1010 он возвращается в состояние 0000.
  • Счетчик звонков: Счетчик звонков — это применение сдвигового регистра, в котором выход последнего триггера соединен со входом первого триггера. В кольцевом счетчике, если выход любого триггера равен 1, то выход остальных триггеров равен 0. Кольцевые счетчики передают один и тот же выход по всей схеме.
  • Счетчик Джонсона или счетчик скрученных колец: Счетчик Джонсона является модификацией кольцевого счетчика. При этом инвертированный выход триггера последней ступени подключен к входу первого триггера. Если мы используем n триггеров для разработки счетчика Джонсона, он известен как 2n-битный счетчик Джонсона или Mod 2n-счетчик Джонсона.

Логическая схема

Операция

Состояние Операция
Первоначально пусть оба FF находятся в состоянии сброса QBQA = 00 изначально.
После 1-го отрицательного фронта тактового сигнала Как только будет применен первый отрицательный фронт тактового сигнала, FF-A переключится, а QA изменится с 0 на 1. Но в момент применения отрицательного фронта тактового сигнала QA , JB = KB = 0.Следовательно, FF-B не изменит своего состояния. Таким образом, QB останется 0.QBQA = 01 после первого тактового импульса.
После 2-го отрицательного фронта тактового сигнала При поступлении второго отрицательного фронта тактового сигнала FF-A снова переключается, а QA изменяется с 1 на 0. Но в этот момент QA был равен 1. Таким образом, JB = KB = 1, и FF-B будет переключаться. Следовательно, QB изменяется от 0 до 1.QBQA = 10 после второго тактового импульса.
После 3-го отрицательного фронта тактового сигнала При подаче третьего спадающего фронта тактового сигнала FF-A переключается с 0 на 1, но состояние FF-B не изменяется.QBQA = 11 после третьего тактового импульса.
После 4-го отрицательного фронта тактового сигнала При подаче следующего тактового импульса QA изменится с 1 на 0, поскольку QB также изменится с 1 на 0. QBQA = 00 после четвертого тактового импульса.
Включите JavaScript, чтобы просматривать комментарии с помощью Disqus.

Copyright © 2022 Contributors to CircuitVerse. Распространяется по лицензии [CC-by-sa].

Двоичный счетчик

— модель SystemModeler

Модель счетчика

Счетчики

можно использовать для огромного количества приложений.Их можно, например, использовать для подсчета импульсов от датчика, прикрепленного к колесу, для подсчета количества оборотов, которые, в свою очередь, можно использовать для расчета скорости колеса. Счетчики также могут использоваться в качестве цифровых часов для различных целей. Другое типичное использование цифрового счетчика — в центральных процессорах (ЦП), где определенный вид счетчика (программные счетчики или ПК) используется как способ для ЦП выполнять программные инструкции одну за другой из памяти. . Модель в этом примере состоит из 4-битного асинхронного обратного счетчика, на который подается тактовый импульс с частотой 1 Гц. Ниже вы можете увидеть схему модели.

Схематический вид модели. Счетчик на схеме питается тактовым импульсом и разрешающим сигналом, который сообщает счетчику, когда считать, а когда сделать паузу.

Триггеры или защелки используются в качестве основных компонентов в цифровых схемах и работают как своего рода память, в которой хранится состояние одного бита. Используя несколько триггеров, можно построить цифровые конечные автоматы.Двоичный счетчик — это, по сути, конечный автомат, который просто циклически перебирает свои состояния для каждого цикла тактового сигнала. Триггер JK считается наиболее универсальной конструкцией триггера и может использоваться как триггеры различных типов, просто регулируя способ ввода на клеммы J и K. В этом примере триггеры используются с функцией переключения, что означает, что выход изменяется для каждого завершенного тактового цикла. Это достигается путем подачи единиц на контакты J и K триггеров.Поместив только нули на все клеммы J и K, выход никогда не изменится, независимо от входа. Это позволяет подключить все клеммы J и K в качестве сигнала включения схемы.

Схема модели счетчика.

Счетчик в этом примере представляет собой 4-битный асинхронный счетчик на основе JK-триггеров. Триггеры подключены клеммами J и K к контакту включения, что переводит их в «режим переключения».Левый триггер, создающий сигнал Q0, будет изменять свое состояние выхода для каждого спада тактового сигнала, например тактового сигнала ЦП. Так как выход переключается для каждого заднего фронта часов, часы переключаются дважды для каждого переключения выхода.

На этой диаграмме моделирования показано, как логические уровни четырех битов изменяются во времени. Сигнал разрешения меняется с 0 на 1 через одну секунду.

Счетчик Десятилетия | Основы схемы счетчика для начинающих

Декадный счетчик очень распространен в современной электронике.Чаще всего доступна как IC CD7490, содержит несколько триггеров для преобразования двоично-десятичных чисел в десятичные и является частью более крупных интегральных схем.

Счетчик декад считает в последовательности десять, а затем возвращается к нулю после счета до девяти.

Схема счетчика декад

В принципе, счетчики могут быть легко реализованы с использованием схем регистрового типа. Помимо декадного счетчика, есть и другие, которые также регулярно используются.Давайте взглянем.

Асинхронный счетчик

Асинхронный счетчик представляет собой простой D-триггер, в котором выходной сигнал возвращается в качестве входного. Выход изменяет состояние для каждого тактового входа. Это создает схему, которая может хранить один бит информации. Этот счетчик будет увеличиваться один раз для каждого тактового цикла и занимает два тактовых цикла для перехода от 0 к 1 и перехода от 1 к 0, создавая новые часы с рабочим циклом 50%.

Синхронный счетчик

Тактовые входы всех триггеров соединены вместе и запускаются входными импульсами.Таким образом, все триггеры меняют состояние одновременно. Преимущество синхронных счетчиков состоит в том, что нет кумулятивной временной задержки, поскольку все триггеры запускаются параллельно.

Счетчик колец

Кольцевой счетчик — это сдвиговый регистр, в котором выход одного триггера соединен со входом следующего в кольце. Как правило, циркулирует шаблон, состоящий из одного бита, поэтому состояние повторяется каждые n тактов, если используется n триггеров. Он запускается таким образом, что только один из его триггеров находится в состоянии 1, а остальные находятся в нулевых состояниях

Счетчик Джонсона

Счетчик Джонсона представляет собой вид модифицированного кольцевого счетчика, в котором выходной сигнал последней ступени инвертируется перед подачей обратно на первый флоп.Регистр циклически повторяет последовательность битовых комбинаций, длина которой равна удвоенной длине регистра сдвига, и так до бесконечности. Он очень часто встречается в цифро-аналоговых преобразователях.

Счетчик декад

Базовый декадный счетчик представляет собой электронную схему с 4-битным двоичным выходом и входным сигналом (называемым часами). С каждым тактовым импульсом выходы переходят к следующему более высокому значению, сбрасываясь на 0000, когда выход равен 1001 и получен последующий тактовый импульс.Декадные счетчики используются в тактовых схемах, делителях частоты, конечных автоматах и ​​секвенсорах, и это лишь некоторые из приложений.

Декадный счетчик/делитель с десятью декодированными выходами Техническое описание:
нажмите здесь

Более подробный урок по счетчикам смотрите в презентации ниже;

Эта статья была впервые опубликована 26 августа 2017 г. и обновлена ​​19 ноября 2020 г.

Синхронные, асинхронные, повышающие, понижающие счетчики и кольцевые счетчики Джонсона

Это наше полное и исчерпывающее руководство по цифровым счетчикам и всем их типам.В дополнение к изучению счетчиков, мы собираемся понять разницу между счетчиками вверх и счетчиками вниз .

На самом деле только один. Хотя бы один важный. Ап-счетчик считает события в возрастающем порядке. Нижний счетчик считает вещи в порядке убывания. Реверсивный счетчик представляет собой комбинацию прямого и обратного счетчиков. Он может рассчитывать в обоих направлениях, увеличивая и уменьшая.

В зависимости от типа тактовых входов счетчики бывают двух типов: асинхронные счетчики и синхронные счетчики .Ниже мы подробно рассмотрим все типы счетчиков и их схемы.

Что такое счетчики?

Счетчики – это последовательные логические схемы, которые в цифровой электронике используются для подсчета количества повторений события или события.

Счетчик состоит из каскада триггеров. Как известно, триггеры имеют тактовый вход. В зависимости от типа тактового входа счетчики бывают двух типов

  • Асинхронные или импульсные счетчики.
  • Синхронные счетчики.

Поскольку счетчики зависят от часов, как и все последовательные схемы, чтобы понять их работу, мы рассмотрим каждый тактовый цикл. Это означает, что состояния некоторых триггеров будут меняться на каждом тактовом интервале. Мы постараемся понять работу в каждом такте.

на основе того, как используются счетчики, вот различные типы счетчиков:

  • Счетчики

  • Счетчики
  • Счетчики вверх
  • Счетчик десятилетия
  • Счетчик кольца
  • Johnson Counter

Что такое счетчик Mod n?

Mod n или модуль n — это способ обозначения максимального количества счетчиков.У каждого счетчика есть ограничение в отношении числа, до которого они могут считать вверх или вниз. Mod n выражает этот предел.

Это важная метка для счетчика, поскольку она дает нам максимальное значение счетчика, а также количество триггеров, присутствующих в счетчике.

Счетчик mod n может подсчитывать до n событий. Мы можем математически представить счетчик mod n как

 n =

n = модуль/максимальное число событий счетчика. Это количество состояний, которые имеет счетчик.

N = количество триггеров, соединенных в каскаде

– 1 = максимальное количество десятичных разрядов, которое может быть достигнуто. Поскольку двоичные числа начинают отсчет с 0, то для счетчика, который может считать до 4 событий, его десятичный эквивалент будет только 3 (0,1,2,3).

Пример: Счетчик Mod 8

Mod 8 означает n = 8. Из приведенного выше уравнения

8 = 

Таким образом, N = 3.

Это означает, что это счетчик с тремя триггерами, что означает три бита, имеющие восемь устойчивых состояний (от 000 до 111) и способные подсчитывать восемь событий или до десятичного числа

– 1 = 7.

Что такое синхронный счетчик?

В синхронном счетчике все триггеры синхронизированы с одним и тем же тактовым входом. Это означает, что для каждого тактового импульса все триггеры будут генерировать выходной сигнал. Так как синхронизация выполняется параллельно, синхронные счетчики также известны как параллельные счетчики/одновременные счетчики.

Мы можем использовать JK-триггер, D-триггер или T-триггер для создания синхронных счетчиков. В этом посте мы будем использовать D-триггер для разработки наших счетчиков.Методология проектирования счетчиков с другими триггерами зависит от типа триггеров.

Что такое прямые, прямые и прямые счетчики?

Ну, как следует из их названий, счетчики прямых счетов увеличиваются или увеличиваются. Счетчики вниз считают вниз или в порядке уменьшения. Счетчики вверх-вниз могут считать как вверх, так и вниз.

Как спроектировать 2-битный синхронный счетчик вверх?

Шаг 1: Найдите количество триггеров и выберите тип триггера.

Поскольку это 2-битный синхронный счетчик , мы можем сделать следующий вывод. Будет два триггера. Эти триггеры будут иметь один и тот же сигнал RST и один и тот же сигнал CLK. Мы будем использовать D-триггер для разработки этого счетчика.

Шаг 2: Действуйте в соответствии с выбранным триггером.

Поскольку мы используем D-триггер, следующим шагом будет построение таблицы истинности для счетчика.

Отсчет должен начинаться с 1 и в конце сбрасываться на 0.Таким образом, отображение начнется с отображения 1, 2, 3, а затем 0.

Таблица истинности для 2-битного синхронного прямого счетчика

Вот как будет выглядеть таблица истинности. Q представляет предыдущий вывод, а Qn представляет текущий вывод.

9084 0

Q1 Q0 QN1 Qn0
0 0 0 1
0 1 1 0
1
0 0 1 1 1
1 1 0 0

Другой удобный совет для проектирования синхронных счетчиков с использованием D FLIP-FLIP — это то, что для 1-й триггер, вы должны напрямую подключить инвертированный выход к входу. Вам не нужно выполнять никаких дополнительных логических операций.

Таким образом, в этом случае мы будем вычислять уравнение только для Qn1, которое будет поступать обратно в Q1. Из таблицы истинности, используя ярлык, который мы видели в нашем посте о цифровых компараторах, мы получаем следующее.

Qn1 высокий, когда Q1 низкий И Q0 высокий, ИЛИ Q1 высокий И Q0 низкий. Это дает нам следующее уравнение:

Qn1 =

Результирующая схема для 2-битного синхронного счетчика с повышением частоты показана ниже.

Как спроектировать 2-битный синхронный счетчик вниз?

Шаг 1: Найдите количество триггеров и выберите тип триггера.

Поскольку это 2-битный синхронный счетчик, у нас есть два триггера. Эти триггеры будут иметь один и тот же сигнал RST и один и тот же сигнал CLK. Мы будем использовать D-триггер для разработки этого счетчика.

Шаг 2: Действуйте в соответствии с выбранным триггером.

Теперь мы составим таблицу истинности для этого счетчика. Счетчик должен следовать последовательности 0, 3, 2, 1, 0, 3, 2, 1.

Таблица истинности для 2-битного синхронного обратного счетчика QN1 Qn0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1

Следовательно, мы можем видеть, что уравнение, которое мы получим для Qn1, такое же, как и для прямого счетчика.Единственное отличие в конструкции будет заключаться в том, что в 2-битном синхронном обратном счетчике вывод будет браться с инвертированных выходов триггера.

Как спроектировать 3-битный синхронный прямой счетчик?

Нам понадобятся три триггера. Эти три триггера синхронизированы с одним и тем же тактовым входом. Они также будут иметь одинаковый сигнал сброса. Поскольку для построения этого мы используем D-триггер, мы можем сразу составить таблицу истинности.

Последовательность будет 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 0 0 0

907 80
Q2 Q1 Q0 QN2 QN1 Qn0
0 0 0 0 0 1
0 0 1 0 1 0
0 1 0 0 1 1
0 1 1 1 0 0
1 0 0 1 0 1 1
1 0 1 1 1 0
1 1 0 1 1 1
1 1 1 0 0 0

У нас есть быстрый способ прямого подключения Q0 к Qn0Для входов оставшихся двух триггеров мы решим таблицу истинности, используя K-карты для вывода уравнений.

Таким образом, Qn1 =

и Qn2 =

Реализовав приведенные выше логические уравнения, мы получим следующую схему для 3-битного синхронного счетчика с повышением частоты .

Как спроектировать 3-битный синхронный счетчик вниз?

Принципиальная схема 3-битного синхронного обратного счетчика такая же, как и у обратного счетчика.Разница лишь в том, что вместо подключения неинвертированных выходов к порту дисплея мы будем подключать инвертированные выходы.

Как спроектировать 3-битный синхронный счетчик вверх-вниз?

Реверсивный счетчик может вести как инкрементный, так и декрементный счет. Для 3-битного синхронного реверсивного счетчика нам нужны три триггера с одинаковыми входами синхронизации и сброса.

Способность считать в обоих направлениях достигается за счет комбинирования конструкций счетчиков прямого и обратного счета и использования переключателя для переключения между ними.

Мы знаем, что для прямого и обратного счетчиков конструкция схемы одинакова. Единственное отличие состоит в том, что для обратного счетчика выходной сигнал поступает на неинвертирующие выходные порты триггеров. Принимая во внимание, что для обратного счетчика выход берется на инвертирующих выходных портах триггеров.

Итак, у нас всего 3+3 выхода. Когда мы их объединяем, мы получаем шесть выходов, и теперь нам нужен один вход переключателя.

Из нашего поста о мультиплексорах мы знаем, что можем использовать три мультиплексора 2:1, подключенных через свои линии выбора.Это даст нам шесть входов, одну строку выбора и три выхода.

Идеально. Это именно то, что нам нужно.

Конечно, мы не можем ожидать, что ваш разум сразу же переключится на мультиплексоры. Но помните, что мультиплексоры дают вам возможность выбирать между несколькими входами. Так что он отлично справляется с ролью переключателя в цифровой электронике.

Получившаяся принципиальная схема реверсивного счетчика показана ниже.

Как спроектировать 4-битный синхронный счетчик вверх?

Поскольку это 4-битный синхронный счетчик, нам потребуется четыре триггера.Эти триггеры будут иметь один и тот же сигнал RST и один и тот же сигнал CLK. Мы будем использовать D-триггер для разработки этого счетчика.

Начнем сразу с разработки таблицы истинности для этого счетчика. 4-битный синхронный счетчик вверх должен следовать последовательности 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 0.

9078 4 0
Q3 Q2 Q1 Q0 QN3 QN2 QN1 Qn0
0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 1 0 0 1 0
0 0 1 0 0 0 1 1
0 0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 1 0 1
0 1 0 1 0 1 1 0
0 1 1 0 0 1 1 1
0 1 1 1 1 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 1
1 0 0 1 1 0 1 0
1 0 1 0 0 1 1 1 1
1 0 1 1 1 1 0
1 1 0 0 1 1 0 1
1 1 0 1 1 1 1 0
1 1 1 0 1 1 1 1
1 1 1 1 0 0 0 0

Вход на первый триггер D0 будет поступать непосредственно с его инвертированного выхода. Мы будем использовать Kmaps, чтобы найти логические уравнения для оставшихся триггеров.

Следовательно, вход четвертого триггера будет иметь следующее логическое выражение flop is

Из приведенных выше уравнений мы получаем логическую схему для 4-битного синхронного прямого счетчика ниже.

Как спроектировать 4-битный синхронный обратный счетчик и 4-битный синхронный прямой счетчик?

Для 4-битного синхронного обратного счетчика просто подключите инвертированные выходы триггеров к дисплею на принципиальной схеме обратного счетчика, показанной выше.Принимая во внимание, что для обратного счетчика вы можете использовать мультиплексоры в качестве переключателей, как мы видели в конструкции 3-битного синхронного обратного счетчика.

Что такое асинхронный счетчик?

В асинхронном счетчике все тактовые входы триггеров имеют уникальный вход, который не используется совместно ни с каким другим триггером в системе.

Фактически, в асинхронном счетчике только первый триггер получает тактовый вход (CLK). Затем выход первого триггера подключается к тактовому входу последующего триггера и так далее.

А теперь подумайте о выводе на секунду. Триггер активируется, когда он получает тактовый импульс. Таким образом, второй триггер и все последующие триггеры в асинхронном счетчике становятся активными, когда их предыдущий триггер дает выход.

Таким образом, часы пульсацией проходят через каскад триггеров. Следовательно, асинхронные счетчики также известны как счетчики пульсаций .

В чем разница между синхронным счетчиком и асинхронным счетчиком?
Синхронные счетчики асинхронные счетчики
Все флип-фермы даны одни и те же часы. между выходом триггера и тактовым входом следующего триггера. Выход триггера задается как тактовый вход для следующего триггера
Время установления равно времени, которое требуется для активации последнего триггера. Это значительно меньше по сравнению с асинхронными счетчиками. Время установления или время, необходимое для активации всех триггеров, равно сумме всех времен, необходимых для активации последнего триггера.
Известен как параллельный счетчик Известен как последовательный счетчик
Синхронные счетчики быстрее Асинхронные счетчики медленнее
Полезный совет по проектированию асинхронных счетчиков подключены к собственным инвертированным выходам.Единственная разница между счетчиком вверх и счетчиком вниз связана с портами, которые подключены к дисплею.

Для прямых счетчиков неинвертированный выход Q подключается к дисплею. В то время как для обратного счетчика инвертированный выход nQ подключен к дисплею.

Как спроектировать 4-битный асинхронный счетчик вверх?

Это простая схема. Мы знаем, что у нас будет четыре триггера. Только первый триггер будет иметь тактовый вход.Тактовые входы оставшихся триггеров имеют выходы их предыдущих триггеров в качестве входов.

Наконец, неинвертированные выходы триггеров будут подключаться к дисплею в том порядке, в котором триггер получает первый тактовый вход.

Таким образом, LSB будет триггером, который получает первый тактовый вход. И MSB будет триггером, который в конце концов получит тактовый вход. Результирующая схема для 4-разрядного асинхронного прямого счетчика показана ниже.

Как спроектировать 4-битный асинхронный счетчик вниз?

Выше мы упоминали, что для проектирования счетчика вниз необходимо внести только одно изменение.И это изменение схемы обратного счетчика состоит в том, чтобы получать выходной сигнал от инвертированных выходных портов триггеров. И это правда.

Однако есть еще одна вещь, которую вы можете сделать.

Вместо обеспечения вывода через инвертированные порты вы можете использовать неинвертированные порты. Просто вместо того, чтобы брать тактовый сигнал с Q, возьмите его с nQ. И вы получите свой 4-битный асинхронный счетчик вниз счетчик вниз.

Как спроектировать 4-битный асинхронный счетчик вверх-вниз?

Дизайн остался прежним.В зависимости от того, откуда вы берете тактовый вход, ваши выходные порты для прямого и обратного счета будут различаться. В любом случае каждый триггер будет подключен к мультиплексору 2:1. Инвертированные и неинвертированные выходы являются входами мультиплексора.

Мультиплексоры объединяются каскадом путем соединения выбранных входов вместе. (Узнайте, как каскадировать и объединять мультиплексоры).

Нам нужна только одна строка выбора, потому что есть только два состояния на выбор. В зависимости от значения вывода выбора, схема 4-битного асинхронного счетчика вверх-вниз теперь может действовать как прямой счетчик, так и обратный счетчик.

Как спроектировать декадный счетчик?

Десятичный счетчик считает десять событий или до числа 10, а затем сбрасывает на ноль. Помните, что пин сброса мы использовали во всех наших счетчиках выше. Сейчас пригодится. На самом деле, используя логику, которую мы использовали для разработки декадного счетчика , вы можете разработать счетчик, который может считать до любого желаемого числа.

Счет до десяти невозможен в 3-битном счетчике. Поскольку

имеет максимальное количество .Однако 4-битный счетчик может считать до 15. Итак, давайте воспользуемся этим. Кроме того, мы знаем, что двоичное число 1010 представляет 10. Четыре цифры — явный признак того, что мы собираемся использовать четыре триггера.

Функция контактов сброса заключается в очистке входов всех триггеров. Поэтому нам нужно найти способ, чтобы эта схема считала до 10, а затем сбрасывала до 10. При счете 10 триггеры 1 и 3 будут в высоком состоянии. До 10 такая конфигурация возникает впервые. Но помните, что мы также считаем 0, поэтому, чтобы сосчитать десять событий, нам нужно считать до 9, а не до 10.Насчет 9,

0 — 0000

0 — 0000

1 — 0010

2 — 0010

3 — 0011

4 — 0100

5 — 0101

6 — 0110

7 — 0111

8 — 1000

9 – 1001

10 – 1010

Если мы возьмем выходы триггеров MSB и LSB и соединим их с логическим элементом И, мы можем получить логическую 1 при счете 9. Если мы подключим выход этого вентиля И на контакт сброса, тогда мы можем сбросить триггеры на 10-м счете.Это даст нам счетчик декад.

Вот как будет выглядеть окончательная логическая схема для декадного счетчика.

Как спроектировать кольцевой счетчик?

Как следует из названия, у кольцевого счетчика один из выходов соединен с входом. Таким образом, получается кольцо. Кольцевые счетчики — это последовательные регистры сдвига, которые действуют как счетчики. Существует два типа кольцевых счетчиков.

  • Прямой кольцевой счетчик – Неинвертирующий выход (Q) последнего триггера соединен с первым триггером.
  • Счетчик колец Джонсона/счетчик витых колец – инвертирующий выход (nQ) последнего триггера подключен к первому триггеру.

Как устроен кольцевой счетчик?

Кольцевой счетчик представляет собой слегка модифицированный сдвиговый регистр параллельного последовательного вывода (PISO), который действует как счетчик.

Как? Простой.

Мы просто берем выходы с каждого из триггеров и подключаем их к дисплею. Вот логическая схема 4-битного кольцевого счетчика.Он имеет четыре триггера, и каждый из них имеет собственный тактовый вход и сигнал сброса.

Итак, вот потенциально запутанный момент. Выше мы видели, что счетчик Mod n имеет N триггеров. Где n=

. Просто повторюсь, здесь это не применимо. Mod по-прежнему имеет то же значение, но для счетчиков колец вы не можете использовать приведенное выше уравнение, чтобы получить количество триггеров.

Mod означает количество состояний. Как мы увидим в работе счетчика колец. Он имеет такое же количество состояний, как и количество триггеров в системе.Таким образом, для счетчика колец счетчик колец по модулю 4 означает, что он имеет четыре триггера и четыре состояния. Состояния означают количество отсчетов, которые он может иметь. Это станет яснее, когда мы поймем, как работает этот 4-битный счетчик звонков. 4-битный (Mod 4) счетчик звонков (Источник)

Как работает счетчик звонков?

Так как это счетчик Parallel In Serial Shift, нам сначала нужно инициировать его вводом данных. Допустим, мы даем 1000 в качестве входных данных. При появлении первого тактового импульса данные загружаются в кольцевой счетчик.Во втором тактовом импульсе выход последнего триггера, 0, смещается на первый триггер. И старший бит первого триггера перемещается во второй триггер. Это продолжается и повторяется через каждые ЧЕТЫРЕ такта.

Так как количество тактов равно количеству триггеров в системе, это означает, что кольцевой счетчик имеет только N состояний.

И, следовательно, в случае кольцевых счетчиков количество триггеров равно количеству состояний.Обычные двоичные счетчики, которые мы видели выше, имели

состояний.

Например, 4-битный синхронный прямой счетчик имел 16 состояний. Он может считать 16 событий или от 0 до 15 знаков после запятой. Таким образом, мы теряем здесь значительное количество счетов. Как только число вводится в кольцевой счетчик, он циркулирует по одной и той же схеме каждые n тактов. n — количество подключенных к нему триггеров.

Следовательно, он имеет частоту 1/n и также известен как счетчик деления на n. Ознакомьтесь с диаграммой пульса и таблицей истинности ниже, чтобы получить более четкое представление о работе.

Временная диаграмма 4-битного счетчика звонков

Обратите внимание на повторяющийся шаблон после импульса t3. 4-битный кольцевой счетчик повторяется после четырех состояний/импульсов/отсчетов. (Источник)

Таблица истинности 4-битного счетчика звонков

Обратите внимание, что счетчик звонков не ведет счет в упорядоченной последовательности. Счет здесь, как видно из таблицы истинности, равен 8, 4, 2, 1, 8, 4, 2, 1 и так далее.

Каковы преимущества и недостатки кольцевого счетчика?

Небольшое преимущество кольцевого счетчика состоит в том, что он имеет автоматически декодируемый выходной сигнал.Однако кольцевые счетчики имеют существенный недостаток, поскольку их необходимо инициализировать. Число должно быть загружено в кольцевой счетчик до начала процесса подсчета. Мы еще не видели этого ни с одним другим счетчиком. Другим недостатком является то, что присутствует только N состояний по сравнению с

состояниями двоичных счетчиков.

Как спроектировать счетчик колец Джонсона?

A Счетчик колец Johnson — еще один тип счетчика колец. Разница между кольцевым счетчиком Джонсона и прямым кольцевым счетчиком заключается в том, что в кольцевом счетчике Джонсона инвертированный выход последнего триггера (nQ) соединен со входом первого триггера.Единственная разница между прямым кольцевым счетчиком и счетчиком Джонсона состоит в том, что в счетчике Джонсона инвертированный выход последнего триггера (в отличие от неинвертированного выхода в прямом кольцевом счетчике) подключен как вход к первому. резкий поворот. Вот принципиальная схема 4-битного счетчика Джонсона и его таблица истинности. 4-битный счетчик Джонсона

Каждое число, выходящее из последнего триггера, будет инвертировано и затем передано в качестве входных данных для первого триггера.

Правда таблица из Джонсона кольцевого счетчика
Qa Qb Qc Qd
0 0 0 0
1 0 0 0
1 1 0 0
1 1 1 0
1 1 1 1
0 1 1 1
0 0 1 1
0 0 0 1

Таблица истинности начинается с 0000.Это означает, что он является самодействующим.

Счетчик Джонсона не требует ввода. Кроме того, у счетчика Джонсона больше состояний, чем у прямого кольцевого счетчика. Двоичный счетчик имеет

состояний, прямой кольцевой счетчик имеет N состояний, а кольцевой счетчик Джонсона имеет 2N состояний.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.