Содержание

Введение………………………………………………………...…………..…..3

Принцип действия………………………………………………...…………...4

Классификация счётчиков………………………………………………..….8

Последовательные счётчики……………………………………….…….….10

Параллельные счётчики…………………………………………………..…16

Счетчики с параллельным переносом……………………………...……...17

Разработка принципиальной схемы…………………………...…………..18

Составление структурной схемы счётчика……………………………….19

Составные элементы устройства…………………………………..….……22

Расчетная часть ………………………………………………………….…..23

Вывод………………………………………………………………..…….……40

Техника безопасности…………………………………………………...……41

Список литературы……………………………………………………….…..43

Введение

С развитием электроники появился такой класс электронной техники, как цифровая. Эта техника предназначена для формирования, обработки и передачи электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока, а также для управления информацией и её хранения. Цифровые устройства занимают доминирующее место во многих областях науки и техники, что обусловлено существенно меньшим потреблением энергии от источника питания, более высокой точностью, меньшей критичностью к изменениям внешних условий, большей помехоустойчивостью. Цифровая техника включает в себя такие устройства как триггеры, регистры, счётчики, комбинационные устройства, программируемые логические интегральные схемы и др.

В работе было разработана счетчик до 30, состоящий из двух частей, одна из которых десятичный счетчик. Реализация устройства производилась с помощью среды разработки Electronics Workbench версии 5.12.

Принцип действия

Цифровой счетчик импульсов - это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2ⁿ - 1, где n - число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0. Счетчики бывают суммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие - счет на уменьшение. Если счетчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот, то он называется реверсивным.

В качестве исходного состояния принят нулевой уровень на всех выходах триггеров (Q₁ - Q₃), т. е. цифровой код 000. При этом старшим разрядом является выход Q₃. Для перевода всех триггеров в нулевое состояние входы R триггеров объединены и на них подается необходимый уровень напряжения (т. е. импульс, обнуляющий триггеры). По сути это сброс. На вход С поступают тактовые импульсы, которые увеличивают цифровой код на единицу, т. е. после прихода первого импульса первый триггер переключается в состояние 1 (код 001), после прихода второго импульса второй триггер переключается в состояние 1, а первый - в состояние 0 (код 010), потом третий и т. д. В результате подобное устройство может досчитать до 7 (код 111), поскольку 2³ - 1 = 7.
Когда на всех выходах триггеров установились единицы, говорят, что счетчик переполнен. После прихода следующего (девятого) импульса счетчик обнулится и начнется все с начала.

На графиках изменение состояний триггеров происходит с некоторой задержкой t_з. На третьем разряде задержка уже утроенная. Увеличивающаяся с увеличением числа разрядов задержка является недостатком счетчиков с последовательным переносом, что, несмотря на простоту, ограничивает их применение в устройствах с небольшим числом разрядов.

Счетчиком называют устройство, предназначенное для подсчёта числа импульсов поданных на вход. Они, как и сдвигающие регистры, состоят из цепочки триггеров. Разрядность счетчика, а следовательно, и число триггеров определяется максимальным числом, до которого он считает. Количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2ⁿ - 1, где n - число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0.


Рисунок 1 - Микросхема К155ИЕ5 (счетчик до 16)
Микросхема К155ИЕ5 рисунок 1 содержит счетный триггер (вход С1) и делитель на восемь (вход С2) образованный тремя соединенными последовательно триггерами. Триггеры срабатывают по срезу входного импульса (по переходу из 1 в 0). Если соединить последовательно все четыре триггера как на рисунке 1, т получится счетчик по модулю 2⁴=16.
Максимальное хранимое число при полном заполнении его единицами равно N=2⁴-1=15=111 в двоичной системе. Такой счетчик работает с коэффициентом счета К (модулем), кратным целой степени 2, и в нем совершается циклический перебор К=2ⁿ устойчивых состояний. Счетчик имеет выходы принудительной установки в 0.

Часто нужны счетчики с числом устойчивых состояний, отличным от 2ⁿ .Например, о электронных часах есть микросхемы с коэффициентом счета 6 (десятки минут). 10 (единицы минут). 7 (дни недели). 24 (часы).

Для построения счётчика с модулем К≠2ⁿ можно использовать устройство из n триггеров для которого выполняется условие 2ⁿ >К. Очевидно, такой счётчик может иметь лишние устойчивые состояния (2ⁿ-К). Исключить эти ненужные состояния можно использованием обратных связей, по цепям которых счетчик переключается в нулевое состояние в том такте работы когда он досчитывает до числа К.

Для счетчика с К=10 нужны четыре триггера (так как 2³ <10<2⁴) должен иметь десять устойчивых состояний N==0,1...,8,9. В том такте, когда он должен был перейти в одиннадцатое устойчивое состояние (N=10), его необходимо сбросить в исходное нулевое состояние. Для такого счётчика можно использовать микросхему К155ИЕ5 рисунок 2, введя цепи обратной связи с выходов счетчика, соответствующих числу 10 (т. е. 2 и 8) на входы установки счетчика в 0 (вход R). В самом начале 11-го состояния (число 10) на обоих входах элемента И микросхемы появляются логические 1, вырабатывающие сигнал сброс всех триггеров счетчика в нулевое состояние.



Рисунок 2 - Микросхема К155ИЕ5 (счетчик до 10)
Счетчик до 30 выполнен на 6 JK триггерах с сигналом сброса (4 JK триггера для счета до десяти и 2 JK триггера для счета до трех).

Для счетчика до десяти нужны четыре триггера (так как 2³<10<2⁴), счетчик должен иметь десять устойчивых состояний N==0,1...,8,9, а для счетчика до трех нужны два триггера (так как 2¹<3<2²), счетчик должен иметь три устойчивых состояний N==0,1,2.

Как только значение на выходе Q2 и Q4 триггера будет равно «1», произойдет сброс счетчика (это значение в десятичной системе равно 10 или 0101 в двоичной системе слева на право), а эта единица (сигнал сброса) передастся на второй счетчик.

Как только значение на втором счетчике на выходе Q11 и Q22 триггера будет равно «1», произойдет сброс второго счетчика (это значение в десятичной системе равно 3 или 11 в двоичной системе счисления).

Классификация счётчиков

Счетчиками называют устройства для подсчёта числа поступивших на их вход импульсов (команд), запоминания и хранения результата счёта и выдачи этого результата. Основным параметром счётчика является модуль счёта(емкость) Kс. Эта величина равна числу устойчивых состояний счётчика. После поступления импульсов Kс счётчик возвращается в исходное состояние. Для двоичных счётчиков Kс = 2 m, где m – число разрядов счётчика.

Кроме Kс важными характеристиками счётчика являются максимальная частота счёта fmax и время установления tуст, которые характеризуют быстродействие счётчика.

Tуст – длительность переходного процесса переключения счётчика в новое состояние: tуст = mtтр, где m – число разрядов, а tтр – время переключения триггера.

Fmax – максимальная частота входных импульсов, при которой не происходит потери импульсов.

По типу функционирования:

- Суммирующие;

- Вычитающие;

- Реверсивные.

В суммирующем счётчике приход каждого входного импульса увеличивает результат счёта на единицу, в вычитающем – уменьшает на единицу; в реверсивных счётчиках может происходить как суммирование, так и вычитание.

По структурной организации:

- последовательными;

- параллельными;

- последовательно-параллельными.
В последовательном счётчике входной импульс подаётся только на вход первого разряда, на входы каждого последующего разряда подаётся выходной импульс предшествующего ему разряда.

В параллельном счётчике с приходом очередного счётного импульса переключение триггеров при переходе в новое состояние происходит одновременно.

Последовательно-параллельная схема включает в себя оба предыдущих варианта.

По порядку изменения состояний:

- с естественным порядком счёта;

- с произвольным порядком счёта.

По модулю счёта:

- двоичные;

- недвоичные.

Модуль счёта двоичного счётчика Kc=2, а модуль счёта недвоичного счётчика Kc= 2m, где m – число разрядов счётчика.

Последовательные счётчики

Рис.1. Суммирующий последовательный 3х разрядный счётчик.
Триггеры данного счетчика срабатывают по заднему фронту счетного импульса. Вход старшего разряда счетчика связан с прямым выходом (Q) младшего соседнего разряда. Временная диаграмма работы такого счетчика приведена на рис.2. В начальный момент времени состояния всех триггеров равны лог.0, соответственно на их прямых выходах лог.0. Это достигается посредством кратковременного лог.0, поданного на входы асинхронной установки триггеров в лог.0.

Общее состояние счетчика можно охарактеризовать двоичным числом (000). Во время счёта на входах асинхронной установки триггеров в лог.1 поддерживается лог.1. После прихода заднего фронта первого импульса 0-разряд переключается в противоположное состояние – лог.1. На входе 1-разряда появляется передний фронт счетного импульса. Состояние счетчика (001). После прихода на вход счетчика заднего фронта второго импульса 0-разряд переключается в противоположное состояние – лог.0, на входе 1-разряда появляется задний фронт счетного импульса, который переключает 1-разряд в лог.1. Общее состояние счетчика – (010). Следующий задний фронт на входе 0-разряда установит его в лог.1 (011) и т.д. Таким образом, счетчик накапливает число входных импульсов, поступающих на его вход. При поступлении 8-ми импульсов на его вход счетчик возвращается в исходное состояние (000), значит коэффициент счета (КСЧ) данного счетчика равен 8.



Рис.2. Временная диаграмма последовательного суммирующего счетчика.
Триггеры данного счетчика срабатывают по заднему фронту. Для реализации операции вычитания счетный вход старшего разряда подключается к инверсному выходу соседнего младшего разряда. Предварительно триггеры устанавливают в состояние лог.1 (111). Работу данного счетчика показывает временная диаграмма на рис. 4.


Рис. 1 Последовательный вычитающий счетчик


Рис. 4 Временная диаграмма последовательного вычитающего счетчика
Для реализации реверсивного счетчика необходимо объединить функции суммирующего счетчика и функции вычитающего счетчика. Схема данного счетчика приведена на рис. 5. Для управления режимом счета служат сигналы «сумма» и «разность». Для режима суммирования «сумма»=лог.1, «0»-кратковременный лог.0; «разность»=лог.0, «1»-кратковременный лог.0. При этом элементы DD4.1 и DD4.3 разрешают подачу на тактовые входы триггеров DD1.2, DD2.1 через элементы DD5.1 и DD5.2 сигналов с прямых выходов триггеров DD1.1, DD1.2 соответственно. При этом элементы DD4.2 и DD4.4 закрыты, на их выходах присутствует лог.0, поэтому действие инверсных выходов никак не отражается на счетных входах триггеров DD1.2, DD2.1. Таким образом, реализуется операция суммирования. Для реализации операции вычитания на вход «сумма» подается лог.0, на вход «разность» лог.1. При этом элементы DD4.2, DD4.4 разрешают подачу на входы элементов DD5.1, DD5.2, а соответственно и на счетные входы триггеров DD1.2, DD2.1 сигналов с инверсных выходов триггеров DD1.1, DD1.2. При этом элементы DD4.1, DD4.3 закрыты и сигналы с прямых выходов триггеров DD1.1, DD1.2 никак не воздействуют на счетные входы триггеров DD1.2, DD2.1. Таким образом, реализуется операция вычитания.


Рис. 5 Последовательный реверсивный 3-х разрядный счетчик

Для реализации данных счетчиков также можно использовать триггеры, срабатывающие по переднему фронту счетных импульсов. Тогда при суммировании на счетный вход старшего разряда надо подавать сигнал с инверсного выхода соседнего младшего разряда, а при вычитании наоборот – соединять счетный вход с прямым выходом.

Недостаток последовательного счетчика – при увеличении разрядности пропорционально увеличивается время установки (tуст) данного счетчика. Достоинством является простота реализации.



Рис. 6 - Реверсивный счетчик

Для счетных импульсов предусмотрены два входа: "+1" - на увеличение, "-1" - на уменьшение. Соответствующий вход (+1 или -1) подключается ко входу С. Это можно сделать схемой ИЛИ, если влепить ее перед первым триггером (выход элемента ко входу первого триггера, входы - к шинам +1 и -1). Непонятная фигня между триггерами (DD2 и DD4) называется элементом И-ИЛИ. Этот элемент составлен из двух элементов И и одного элемента ИЛИ, объединенных в одном корпусе.

Сначала входные сигналы на этом элементе логически перемножаются, потом результат логически складывается.

Число входов элемента И-ИЛИ соответствует номеру разряда, т. е. если третий разряд, то три входа, четвертый - четыре и т. д. Логическая схема является двухпозиционным переключателем, управляемым прямым или инверсным выходом предыдущего триггера. При лог. 1 на прямом выходе счетчик отсчитывает импульсы с шины "+1" (если они, конечно, поступает), при лог. 1 на инверсном выходе - с шины "-1". Элементы И (DD6.1 и DD6.2) формируют сигналы переноса. На выходе >7 сигнал формируется при коде 111 (число 7) и наличии тактового импульса на шине +1, на выходе <0 сигнал формируется при коде 000 и наличии тактового импульса на шине -1.Все это, конечно, интересно, но красивей смотрится в микросхемном исполнении:


Рис. 4 Четырехразрядный двоичный счетчик

Вот типичный счетчик с предустановкой. СТ2 означает, что счетчик двоичный, если он десятичный, то ставится СТ10, если двоично-десятичный - СТ2/10. Входы D0 - D3 называются информационными входами и служат для записи в счетчик какого-либо двоичного состояния. Это состояние отобразится на его выходах и от него будет производится начало отсчета. Другими словами, это входы предварительной установки или просто предустановки. Вход V служит для разрешения записи кода по входам D0 - D3, или, как говорят, разрешения предустановки.
Этот вход может обозначаться и другими буквами. Предварительная запись в счетчик производится при подаче сигнала разрешения записи в момент прихода импульса на вход С. Вход С тактовый. Сюда запихивают импульсы. Треугольник означает, что счетчик срабатывает по спаду импульса. Если треугольник повернут на 180 градусов, т. е. задницей к букве С, значит он срабатывает по фронту импульса. Вход R служит для обнуления счетчика, т. е. при подаче импульса на этот вход на всех выходах счетчика устанавливаются лог. 0. Вход PI называется входом переноса. Выход p называется выходом переноса. На этом выходе формируется сигнал при переполнении счетчика (когда на всех выходах устанавливаются лог. 1). Этот сигнал можно подать на вход переноса следующего счетчика. Тогда при переполнении первого счетчика второй будет переключаться в следующее состояние. Выходы 1, 2, 4, 8 просто выходы. На них формируется двоичный код, соответствующий числу поступивших на вход счетчика импульсов. Если выводы с кружочками, что бывает намного чаще, значит они инверсные, т. е. вместо лог. 1 подается лог. 0 и наоборот. Более подробно работа счетчиков совместно с другими устройствами будет рассматриваться в дальнейшем.

Параллельные счётчики

Принцип действия данного счетчика заключается в том, что входной сигнал, содержащий счетные импульсы, подается одновременно на все разряды данного счетчика. А установкой счетчика в состояние лог.0 или лог.1 управляет схема управления. Схема данного счетчика показана на рис.6



Рис. 2 Суммирующий счетчик параллельного действия
Разряды счетчика – триггеры DD1, DD2, DD3.

Схема управления – элемент DD4.

Достоинство данного счетчика – малое время установки, не зависящее от разрядности счетчика.

Недостаток – сложность схемы при повышении разрядности счетчика.

Счетчики с параллельным переносом

Для повышения быстродействия применяют способ одновременного формирования сигнала переноса для всех разрядов. Достигается это введением элементов И, через которые тактовые импульсы поступают сразу на входы всех разрядов счетчика.




Рис. 2 - Счетчик с параллельным переносом и графики, поясняющие его работу

С первым триггером все понятно. На вход второго триггера тактовый импульс пройдет только тогда, когда на выходе первого триггера будет лог. 1 (особенность схемы И), а на вход третьего - когда на выходах первых двух будет лог. 1 и т. д. Задержка срабатывания на третьем триггере такая же, как и на первом. Такой счетчик называется счетчиком с параллельным переносом. Как видно из схемы, с увеличением числа разрядов увеличивается число лог. элементов И, причем чем выше разряд, тем больше входов у элемента. Это является недостатком таких счетчиков.

Разработка принципиальной схемы

Формирователь импульсов

Формирователь импульсов – устройство, необходимое для устранения дребезга контактов, возникающего при замыкании механических контактов, который может привести к неправильной работе схемы.

На рисунке 9 приведены схемы формирователей импульсов от механических контактов.


Рис. 9 Формирователи импульсов от механических контактов.
Блок индикации

Для отображения результата счёта необходимо использовать светодиоды. Чтобы осуществить такой вывод информации можно воспользоваться простейшей схемой. Схема блока индикации на светодиодах приведена на рисунке 10.

рисунке 10. Схема блока индикации на светодиодах

Составление структурной схемы счётчика

Структурная схема – совокупность блоков счётчика, выполняющих какую-либо функцию и обеспечивающих нормальную работу счётчика. На рисунке 7 показана структурная схема счётчика.



Рис. 7 Структурная схема счётчика

Блок управления выполняет функцию подачи сигнала и управления триггерами.

Блок счёта предназначен для изменения состояния счетчика и сохранения этого состояния.

Блок индикации выводит информацию для зрительного восприятия.

Составление функциональной схемы счётчика (Electronics Workbench )

Таблица истинности, для счетчика до 3:




Таблица истинности, для счетчика до 10:


Электрическая схема устройства, выполненная на микросхемах(Electronics Workbench )


Рисунок 4 – Электрическая схема устройства, выполненная на микросхемах


7490 (Decade Counter) – десятичный счетчик, русский аналог микросхемы К155ИЕ6. Считает до 10, для того чтобы изменить его счет (если необходим коэффициент счета К<10), добавим элемент “И”.

Составные элементы устройства (Electronics Workbench )
Генератор импульсов

Генератор импульсов–предназначен для создание импульсов различной формы. Эти импульсы мы и будем считать. Обозначение:

Пробник

Пробник предназначен для определения логического уровня сигнала. Обозначение:

Источник питания «+Vcc»«+Vcc» является упрощенной моделью батареи, выдает напряжение 5V. Обозначение:

Логический элемент «И» Двоичное число на выходе элемента «И» является результатом логического умножения чисел на его входах. Обозначение:

Выражения Булевой алгебры:



Таблица истинности для этого элемента:



JK триггер

Является самым распространенным видом триггера, имеет булеву функцию вида:

,

при условии что RS=1.

JK триггер удобен тем, что при различных подключениях его входов можно получить схемы, функционирующие как RS-,D-,T- триггеры. Обозначение:

Расчетная часть

БАЗОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ СЕРИЙ ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНОЙ ЛОГИКИ

Основные характеристики и параметры. Основные серии элементов ТТЛ включают следующий перечень номеров:

а) 133, 155, К155, КМ155 — получившие название «стандартные серии»;

б) 130, К131, 599 — серии с «высоким быстродействием»;

в) 134, 158 — «микромощная серия»;

г) 530, К531, 1531, 1533 — серии «с диодами Шотки» высокого быстродействия с малым потреблением мощности;

д) К555, 533 — «микромощная серия с диодами Шотки»,

Элемент ТТЛ появился как результат развития элемента ДТЛ благодаря замене матрицы диодов многоэмиттерным транзистором (МЭТ), представляющим собой интегральный прибор, объединяющий свойства диодных логических схем и транзисторного усилителя.

-Функция «И» в МЭТ выполняется в общих для нескольких эмиттеров базовой и коллекторной областях.

Основное структурное отличие МЭТ от обычных транзисторов в том, что он имеет несколько эмиттеров, расположенных таким образом, что прямое взаимодействие между ними через разъединяющий их участок пассивной базы практически исключается.

Многоэмиттерный транзистор представляет собой совокупность нескольких транзисторных структур, имеющих общий коллектор и общую базу и непосредственно взаимодействующих друг с другом только за счет движения основных носителей.

Логика работы. Базовый логический элемент серий ДТЛ, как и в ДТЛ, является элементом Шеффера (элемент И-НЕ) и реализует операцию логическое умножение с отрицанием.
Он всегда представляет собой двоичный логический элемент «1», кроме случая, когда «1» присутствует на всех входах одновременно.

Ниже приведена таблица, которая реализует логику работы элемента Шеффера на три входа. Данная таблица называется таблицей состояний.





Логическое уравнение работы элемента, составленное на основании таблицы, записывается в виде

Минимальное число вхдов, которое может быть, равно двум.
АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКОГО РЕЖИМА РАБОТЫ

На рис 3.2 приведена принципиальная электрическая схема элемента ТТЛ. рис 3.2



В этой схеме пунктиром показаны внешние элементы ТТЛ, подключаемые к выходу основного элемента.

Схема состоит из двух частей:

- входная, реализующая функцию «И», содержит резистор R1 и МЭТ;

- выходная, реализующая функцию «НЕ», содержит сложный инвертор на транзисторах Т1…Т3. Последний состоит из фазораспределяющего каскада (Т1, R2, R3), предназначенного для противофазного переключения транзисторов T2, T2 и выходного усилителя (T2, T3, Д, R4).

Транзистор Т1 выполняет также функцию диода смещения, тем самым увеличивает порог переключения схемы, повышая ее помехоустойчивость.

Количество входов у реальных схем К 8. Увеличение количества входов расширяет логические возможности схемы элемента, однако ухудшает ее динамические параметры.

В зависимости от значения вытекающего тока транзистор Т2 может работать как в активном режиме, так и в режиме насыщения.

В большинстве серий транзистор Т2 работает в активном режиме при небольших токах нагрузки.

Резистор R4 предохраняет Т2 и Д от перегрузки при замыкании выхода элемента «на землю». Кроме того, резистор R4 ограничивает ток в цепи коллектора транзистора Т2 при переключении элемента.

Резистор R3 обеспечивает запирание транзистора T3. Последний рассчитан на большой рабочий ток и имеет малое время рассасывания. Через него ток нагрузок входит в схему элемента.

Bыходной каскад обеспечивает малое время переключения при значительных емкостях нагрузки.


Сопротивление резистора R4 выбирается исходя из заданного значения предельно допустимого тока транзисторов T2, T3 и диода Д и обычно составляет:

R4 = 50...500 Ом.
АНАЛИЗ РЕЖИМОВ ВКЛЮЧЕНИЯ

На рис 3.3,а показан инверсный активный режим транзистора э-б-к, находящегося в структуре МЭТ.





коэффициент усиления по току для одного эмиттера, когда остальные отключены
На рис 3.3,б показано инверсное включение МЭТ.



К - количество входов

На рис 3.3,в показан режим насыщения транзистора э-б-к.





- инверсный коэффициент усиления по току для одного эмиттера, когда остальные отключены

- прямой ток через эмиттерный переход
На рис 3.3,г показан нормальный режим включение МЭТ.




Приблизительно можно считать, что
Методика расчета элемента ТТЛ с корректирующей цепочкой.

При рассмотрении методики расчета используется принципиальная электрическаясхема на рис. 3.4.


Запишем исходные данные:




Также нам понадобятся следующие соотношения:

R1/R2=2..4;

R2/R3=1..2;

R2/R4=10;

R2=R5
РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

1) Зададим отношение R1/R2=3 и определяем:

R2=R1/2,5

2) Используя нижнюю формулу и выражение (1) находим R1








3)Из (1) и (2) находим R2:



4) Зададим отношение R2/R3=1,5 и определим R3:


5) Зададим отношение R2/R4=10 и определим R4:



6) Поскольку R2=R5, то присваиваем значение резистора R2 резистору R5:



7) Определяем входной ток логической «1» (через каждый закрытый эмиттерный переход):




8)Определяем входной ток логического «0» (один эмиттерный переход открыт, другие - закрыты):



9)Определяем напряжение порога переключения:


10)Определяем запас помехоустойчивости по уровню «0»:



11)Определяем запас помехоустойчивости по уровню «1»:


12)Определяем ток, потребляемый элементом в состоянии «0» на выходе:

13)Определяем ток, потребляемый элементом в состоянии «1» на выходе:
14)Определяем мощность потребления элемента в состоянии «0» на выходе:


15)Определяем мощность потребления элемента в состоянии «1» на выходе:
16)Определяем из (14) и (15) среднюю мощность потребления элемента (должны получить 20 мВт, как задано в исходных данных):


17)Определяем коэффициент разветвления для состояния «0» на выходе элемента:

18)Определяем коэффициент разветвления для состояния «1» на выходе элемента



19)Определяем выходное сопротивление элемента при низком напряжении на входе (Uвх < Uпор):


20)Определяем входное сопротивление элемента при высоком напряжении на входе (Uвх > Uпор):


- сопротивление утечки

21)Определяем выходное сопротивление элемента для состояния «1» на выходе в случае, когда транзистор Т2 работает в активном режиме:


22)Определяем выходное сопротивление элемента для состояния «1» на выходе в случае, когда транзистор Т2 работает в режиме насыщения:


23)Определяем выходное сопротивление элемента для состояния «0» на выходе:
РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

24) Определим время задержки включения для С0+С1=6 пФ:




25) Определим время спада выходного сигнала для Сн=30 пФ, СпТ3=1 пФ, Ск=4 пФ, Сз=СпТ3+Сн=31 пФ:



26)Определяем время перехода из состояния «1» в состояние «0»:
27)Определяем время задержки распространения при включении:

28)Определяем время рассасывания, если :


29)Определяем время нарастания выходного сигнала для С2= 5пФ:



30)Определяем время перехода из состояния «0» в состояние «1»:
31)Используя (28) и (29) определяем время задержки распространения при выключении:


32)Определяем время задержки выключения для


33)Определяем среднюю задержку распространения:


34)Определяем работу переключения:


35) Определяем динамическую мощность (ft=500мГц, Ск2=4пФ,rк2=10 Ом, fп=10МГц, Сэ1=2пФ, Сэ3=4пФ, Сб3=1пФ, Ск1=2пФ, Ск2=4пФ, С2=4пФ, Ск3=4пФ, Сп.вых=8пФ):







36)Определяем полную мощность потребления элемента в статическом и динамическом режиме:
Вывод
Цифровой счетчик импульсов - это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2ⁿ - 1, где n - число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0. Счетчики бывают суммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие - счет на уменьшение. Если счетчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот, то он называется реверсивным.

В ходе выполнения курсового проекта был разработан счетчик до 30, состоящий их двух частей, одна из которых десятичный счетчик. Задача реализована на базе JK- триггеров. Также были разработаны функциональная схемы устройства и электрическая схема, собранная на микросхемах, описан принцип работы данной схемы. К плюсам схемы, собранной на микросхемах, можно отнести наглядность, простоту исполнения и визуальный контроль на каждой стадии работы устройства.
Техника безопасности
Совокупность факторов производственной среды, оказывающей влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе груда называется условиями труда. Организация и улучшение условий груда на рабочем месте является одним из важных резервов производительности и эффективности труда.

Основными, при определении условий труда являются следующие вопросы:

• 
  производственный микроклимат помещения;
  
• 
  производственное освещение;
  
• 
  воздействие шума и вибрации;
  
• 
  электромагнитные излучения
  
• 
  электропожаробезопасность;
  
• 
  эргонометрические характеристики рабочего места.
  

Производственный микроклимат.
Контроль параметров воздушной среды осуществляется соответствующими специалистами с помощью следующих приборов:

• 
  термометр (температура воздуха);
  

• 
  психрометр (относительная влажность);
  

• 
  анемометр (скорость движения воздуха);
  

• 
  актинометр (интенсивность теплового излучения);
  

• 
  газоанализатор (концентрация вредных веществ).
  

С целью создания комфортных условий труда, для поддержания влажности и оптимальной температуры в помещениях установлены кондиционеры. Система кондиционирования воздуха обеспечивает поддержание необходимых параметров микроклимата, осуществляет очистку воздуха от пыли и вредных веществ.

Производственное освещение
Освещение служит одним из важнейших факторов влияющих на благоприятные условия труда. Рационально устроенное освещение на рабочих местах работников, обеспечивает высокий уровень работоспособности и оказывает положительное психологическое воздействие на работающих, способствует повышению производительности труда

Вся информация подается через зрительный анализатор. Вред воздействие на глаза человека оказывают следующие опасные и вредные производственные факторы:

1. Недостаточное освещение рабочей зоны;

2. Отсутствие/недостаток естественного света;

3. Повышенная яркость;

Перенапряжение анализаторов (в т.ч зрительных)

4. По данным ВОЗ на зрение влияет:

• 
  УФИ;
  
• 
  яркий видимый свет;
  

мерцание, блики и отраженный свет.
Список литературы
1. Конспект лекций по дисциплине «Организация ЭВМ и систем».

2. Электронное руководство программы Electronics Workbench версии 5.12.

3. URL: http://cxem.net/beginner/beginner18.php Дата обращения: 11.11.2010.

4. И.И. Бобров «Импульсные и цифровые устройства», Пермь 2005г.

5.Справочник «Интегральные микросхемы» Б.В. Тарабрин, Л.Ф. Лунин, Ю.Н. Смирнов и др., Радио и связь, Москва 1984г.

6.Методические рекомендации «Синтез счётчиков сигналов» Ю. В. Панов, Т. С. Леготкина, Пермь 1990г.

7.Также использованы материалы сайта www.qrz.ru и электронный «Справочник по цифровым логическим микросхемам ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ типов, 1 часть».

8.Саломатин