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Contadores y divisores de frecuencia. Radio - para principiantes
Directorio / Radio - para principiantes Los contadores de pulsos son componentes indispensables de relojes electrónicos, microcalculadoras, frecuencímetros y muchos otros instrumentos y dispositivos de tecnología digital. Se basan en disparadores con una entrada de conteo. De acuerdo con la lógica de acción y el propósito funcional, los contadores de pulsos se dividen en contadores digitales y divisores de frecuencia. Los primeros de estos generalmente se denominan simplemente contadores. El contador de pulsos de un solo dígito más simple puede ser un flip-flop JK y un flip-flop D que funcionan en modo de conteo. Cuenta los pulsos de entrada módulo 2: cada pulso cambia el flip-flop al estado opuesto. Un disparador cuenta hasta dos, dos conectados en serie cuentan hasta cuatro, n disparadores cuentan hasta 2n pulsos. El resultado del conteo se forma en un código dado, que puede almacenarse en la memoria del medidor o ser leído por otro dispositivo de tecnología decodificador digital. En la fig. 1a muestra un diagrama de un contador de pulsos binario de tres dígitos construido en un flip-flop K155TB1 JK.
Monte un contador de este tipo en una placa de prueba y conecte los indicadores LED (o transistor, con una lámpara incandescente) a las salidas directas de los disparadores, como lo hizo antes. Aplique desde el generador de prueba a la entrada Desde el primer disparo del contador, una serie de pulsos con una tasa de repetición de 1 ... 2 Hz y, utilizando las señales luminosas de los indicadores, trace gráficos de operación del contador. Si en el momento inicial todos los disparadores del contador estaban en el estado cero (puede configurar el interruptor de botón "Establecer 1" SB0 aplicando un voltaje de bajo nivel a la entrada R de los disparadores), entonces por el decaimiento del primer pulso (Fig. 1, b), el disparador DD1 cambiará a un solo estado, aparecerá un nivel de alto voltaje en su salida directa (Fig. 1, c). El segundo pulso cambiará el disparador DD1 al estado cero, y el disparador DD2-B cambiará a un solo estado (Fig. 45, d). En el declive del tercer pulso, los disparadores DD1 y DD2 estarán en un solo estado, y el disparador DD3 seguirá estando en cero. El cuarto pulso cambiará los dos primeros disparadores al estado cero y el tercero al estado único (Fig. 1e). El octavo pulso cambiará todos los disparadores al estado cero. Al declinar el noveno pulso de entrada, comenzará el siguiente ciclo del contador de pulsos de tres dígitos. Al estudiar los gráficos, es fácil ver que cada dígito mayor del contador difiere del menor en el doble del número de pulsos de conteo. Entonces, el período de pulsos en la salida del primer disparador es 2 veces mayor que el período de los pulsos de entrada, en la salida del segundo disparador - 4 veces, en la salida del tercer disparador - 8 veces. En el lenguaje de la tecnología digital, dicho contador opera en el código de peso 1-2-4. Aquí, el término "peso" se refiere a la cantidad de información recibida por el contador después de configurar sus disparadores a cero. En dispositivos e instrumentos de tecnología digital, los contadores de pulsos de cuatro dígitos que operan en el código de peso 1-2-4-8 son los más utilizados. Los divisores de frecuencia cuentan los pulsos de entrada hasta cierto estado especificado por el coeficiente de conteo, y luego forman la señal de conmutación del disparador y el estado cero, comienzan a contar los pulsos de entrada nuevamente hasta el coeficiente de conteo especificado, etc. Para un ejemplo en la fig. 2 muestra el esquema y los gráficos del divisor con un factor de conteo de 5, construido en flip-flops JK.
Aquí tiene un contador binario de tres dígitos complementado con un elemento lógico 2D-NOT DD4.1, que establece el factor de conteo en 5. Sucede así. Con los primeros cuatro pulsos de entrada (después de poner los disparadores a cero con el botón SB1 "Set 0"), el dispositivo funciona como un contador de pulsos binario normal. Al mismo tiempo, un nivel de voltaje bajo opera en una o ambas entradas del elemento DD4.1, por lo que el elemento está en un solo estado. Al declinar el quinto pulso, aparece un nivel de alto voltaje en la salida directa del primer y tercer disparador y, por lo tanto, en ambas entradas del elemento DD4.1, cambiando este elemento lógico al estado cero. En este momento, se forma un pulso corto de bajo nivel en su salida, que se transmite a través del diodo VD1 a la entrada R de todos los flip-flops y los cambia al estado cero inicial. A partir de este momento comienza el siguiente ciclo del contador. La resistencia R1 y el diodo VD1, introducidos en este contador, son necesarios para evitar que la salida del elemento DD4.1 se cortocircuite con un cable común. Puede verificar el funcionamiento de dicho divisor de frecuencia aplicando pulsos a la entrada C de su primer disparador, siguiendo a una frecuencia de 1 ... 2 Hz, y conectando un indicador luminoso a la salida del disparador DD3. En la práctica, las funciones de los contadores de pulsos y los divisores de frecuencia se realizan mediante microcircuitos especialmente diseñados con un alto grado de integración. En la serie K155, por ejemplo, estos son los contadores K155IE1, K155IE2, K155IE4, etc. En el desarrollo de radioaficionados, los microcircuitos K155IE1 y K155IE2 son los más utilizados. Las designaciones gráficas condicionales de estos contadores de microcircuitos con la numeración de sus conclusiones se muestran en la fig. 3.
El microcircuito K155IE1 (Fig. 47, a) se denomina contador de pulsos de diez días, es decir, un contador con un factor de conteo de 10. Contiene cuatro flip-flops conectados en serie. La salida (pin 5) del microcircuito es la salida de su cuarto disparador. Todos los disparadores se establecen en el estado cero aplicando un voltaje de alto nivel simultáneamente a ambas entradas R (pines 1 y 2), combinados de acuerdo con el circuito del elemento AND (símbolo "&"). Los pulsos de conteo, que deben tener un nivel bajo, se pueden aplicar a las entradas C conectadas entre sí (pines 8 y 9), también combinadas por I., o a una de ellas, si en ese momento la segunda tiene un nivel de tensión alto. . Con cada décimo pulso de entrada en la salida, el contador genera un pulso de entrada de bajo nivel de igual duración. El microcircuito K155IE2 (Fig. 3, b) es un contador binario-decimal de cuatro dígitos. También tiene cuatro disparadores, pero el primero tiene una entrada C1 separada (pin 14) y una salida directa separada (pin 12). Los otros tres flip-flops están interconectados para que formen un divisor por 5.
Cuando la salida del primer disparador (pin 12) se conecta a la entrada C2 (pin 1) del circuito de los disparadores restantes, el microcircuito se convierte en un divisor por 10 (Fig. 4, a), trabajando en el código 1- 2-4-8, que está simbolizado por los números en las salidas de las designaciones gráficas de microchip. Para establecer los disparadores del contador en el estado cero, se aplica un voltaje de alto nivel a ambas entradas R0 (pines 2 y 3). Dos entradas R0 combinadas y cuatro salidas separadas del chip K155IE2 le permiten construir divisores de frecuencia con relaciones de división de 2 a 10 sin elementos adicionales Por ejemplo, si conecta los pines 12 y 1, 9 y 2, 8 y 3 (Fig. 4, b), entonces el factor de conteo será 6, y al conectar los pines 12 y 1, 11, 2 y 3 (Fig. 4, c), el factor de conteo será 8. Esta característica del microcircuito K155IE2 le permite utilizarse tanto como contador de pulsos binarios como divisor de frecuencias.
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