СЧЕТЧИКИ В КОДЕ ГРЕЯ

Код Грея известен с 70-х годов XIX века, однако оказался связанным с именем Ф. Грея только в 50-х годах XX века, когда Ф. Грей применил его для построения преобразователя угловых перемещений в цифровой код, обладающего явными преимуществами перед преобразователем с двоичным кодом. Код Грея относится к таким, в которых при переходе от любой кодовой комбинации к следующей изменяется только один разряд.

В схемотехнике счетчиков это свойство устраняет одновременное переключение многих разрядов, характерное для двоичных счетчиков при некоторых переходах. Одновременное переключение многих элементов создает такие токовые импульсы в цепях питания схем, которые могут вызывать сбои в работе схемы. В ряде БИС/СБИС применение двоичных счетчиков большой разрядности не разрешается, и они заменяются счетчиками с кодом Грея и последующим преобразованием кода Грея в двоичный.

Сложность счетчика с кодом Грея ненамного больше, чем сложность двоичного счетчика, преобразователь кодов также относительно прост. Нетрудно построить счетчик с кодом Грея формальным способом, исходя из таблицы переходов счетчика. Последовательность кодовых комбинаций для кода Грея можно получить по соотношению , где – значение разряда кода Грея; – значение разряда двоичного кода, преобразуемого в код Грея. Разряд левее старшего для двоичного кода считается нулевым.

Можно привести достаточно простой и наглядный способ построения кода Грея для произвольного числа разрядов [3]. Для одного разряда существует только соседнее кодирование, поскольку он кодируется нулем и единицей. Для построения двух разрядов необходимо написать в столбец одноразрядные коды («0» и «1»), а затем между нулем и единицей следует провести ось, которая называется осью симметрии первого ранга.

Затем проведем под этим столбцом ось симметрии, которую в дальнейшем будем называть осью симметрии второго ранга и продолжим столбец кодов симметрично относительно этой оси (симметрично относительно оси симметрии второго ранга разместятся и оси симметрии первого ранга).

Дополним одноразрядный код до двухразрядного, для чего выше оси симметрии второго ранга впишем нули, а ниже – единицы.

Таким образом осуществляется соседнее кодирование для двух разрядов. Чтобы построить соседние коды для трех разрядов, необходимо провести под столбцами двухразрядных кодов ось симметрии третьего ранга и продолжить столбцы вниз симметрично относительно этой оси (то есть осуществить симметричное отображение относительно оси третьего ранга).

Далее дополним двухразрядные коды до трехразрядных, для чего необходимо вписать в третьем разряде нули выше оси третьего ранга и единицы ниже этой оси.

Аналогичным образом можно осуществить дальнейшее увеличение разрядности при сохранении свойств соседнего кодирования.

1.6.2. СЧЁТЧИКИ В КОДЕ «1 ИЗ N»

Счетчики в коде «1 из N» находят применение в системах синхронизации, управления и других цифровых устройствах [1]. На их основе получают импульсные последовательности с заданными временными диаграммами. Для этого можно вначале разбить период временной диаграммы на части («кванты»), соответствующие минимальному интервалу временной диаграммы, применив задающий генератор с частотой, равной , где m – число «квантов» в периоде диаграммы Т. Выходные импульсы задающего генератора затем распределяются во времени и пространстве так, что каждый «квант» появляется в свое время и в своем пространственном канале.

Счетчик в коде «1 из N» имеет один вход, на который подаются импульсы задающего генератора, и N выходов, причем первый импульс генератора передается на первый выход счетчика (канал), второй импульс во второй канал и т. д. Структура такого счетчика, называемого также распределителем тактов (РТ). Временные диаграммы его работы показаны на рис.12, а, б, в, причем временная диаграмма на рис.12, б соответствует режиму распределения уровней (РУ) (паузы между активными состояниями каналов отсутствуют), а диаграмма на рис.12, в – режиму распределения импульсов (РИ).

Распределители импульсов не имеют самостоятельной схемотехники, они реализуются на основе распределителей уровней путем включения в их выходные цепи конъюнкторов, на вторые входы которых подаются импульсы задающего генератора.

Имея распределенные во времени и пространстве «кванты», можно по схеме «ИЛИ» собирать из них импульсные последовательности с необходимыми временными диаграммами. Часто нужны именно те последовательности, которые вырабатываются непосредственно распределителями тактов.

Рис.12. Структура распределителя тактовых сигналов (а) и временные диаграммы распределения уровней (б) и импульсов (в)

1.6.3. СЧЁТЧИКИ В КОДЕ «1 ИЗ N»

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: