СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ В КОДЕ ГРЕЯ Советский патент 1994 года по МПК H03K23/40 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления.

Известен счетчик импульсов в коде Грея, содержащий управляющий триггер и счетные разряды.

Известное устройство обладает недостаточной надежностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является счетчик импульсов в коде Грея, содержащий в каждом разряде триггер и в каждом разряде, кроме последнего, элемент совпадения и элемент Исключающее ИЛИ, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера, а второй вход - с выходом элемента Исключающее ИЛИ последующего разряда, инверсный выход элемента совпадения соединен с тактовым входом триггера, первый вход - с прямым выходом триггера предыдущего разряда, первый вход элемента совпадения первого разряда соединен с входной шиной. Это устройство также не имеет достаточной надежности, т.к. для построения счетчика требуются счетные триггеры, которые обладают довольно сложной схемой и критичны к длительности фронтов входных импульсов.

Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в счетчик импульсов в коде Грея, содержащий в каждом раз ряде триггер и в каждом разряде, кроме последнего, элемент совпадения и элемент Исключающее ИЛИ, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера, а второй вход - с выходом элемента Исключающее ИЛИ последующего разряда, инверсный выход элемента совпадения соединен с тактовым входом триггера, первый вход - с прямым выходом триггера предыдущего разряда, первый вход элемента совпадения первого разряда соединен с входной шиной, введен дополнительный D-триггер и в каждый разряд - дополнительный элемент совпадения, триггеры разрядов выполнены в виде тактируемых D-триггеров, первый вход дополни- тельного элемента совпадения первого разряда соединен с входной шиной и с тактовым входом дополнительного D-триггера, выход элемента Исключающее ИЛИ первого разряда соединен с D-входом дополнительного D-триггера, выходы которого подключены ко вторым входам соответствующих элементов совпадения первого разряда, D-вход триггера каждого разряда, кроме последнего, соединен со вторым входом элемента Исключающее ИЛИ, второй вход элемента Исключающее ИЛИ предпоследнего разряда соединен с выходом триггера последнего разряда, первый вход дополнительного элемента совпадения соединен с инверсным выходом триггера предыдущего разряда, а вторые входы элементов совпадения - с прямым выходом дополнительного элемента совпадения предыдущего разряда, инверсный выход дополнительного элемента совпадения предпоследнего разряда соединен с тактовым входом триггера последнего разряда, D-вход которого соединен с выходом дополнительного элемента совпадения и с выходной шиной.

На чертеже изображена схема трехразрядного счетчика импульсов в коде Грея.

Счетчик может быть построен на основе триггеров как с неинвертирующим, так и с инвертирующим D-входом, переключающихся по переднему фронту входного импульса.

Схема счетчика импульсов содержит тактируемые D-триггеры 1.1, 1.2, 1.3 соответственно первого, второго и третьего разрядов, первые элементы 2.1, 2.2 сов- падения, элементы 3.1 и 3.2 Исключающее ИЛИ соответственно первого и второго разрядов, вторые элементы 4.1, 4.2, 4.3 совпадения соответственно первого, второго и третьего разрядов, входную шину 5, выходную шину 6 и дополнительный D-триггер 7.

Первые входы элементов 2.1 и 4.1 соединены с шиной 5, их вторые входы соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дополнительного D-триггера, тактовый вход которого соединен с шиной 5, а D-вход - с выходом элемента 3.1. Инверсные выходы элементов 2.1 и 2.2 соединены с тактовыми входами триггеров 1.1 и 1.2 соответственно, прямой выход элемента 4.1 соединен со вторыми входами элементов 2.2 и 4.2, первые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 1.1. Инверсный выход элемента 4.2 соединен с тактовым входом триггера 1.3, а прямой выход - с вторым входом элемента 4.3, первый вход которого соединен с инверсным выходом триггера 1.2, а выход - с шиной 6.

Первый вход элемента 3.1 соединен с прямым выходом триггера 1.1, второй вход - с D-входом триггера 1.1 и с выходом элемента 3.2, первый вход которого соединен с прямым выходом, а второй вход - с D-входом триггера 1.2. Второй вход элемента 3.2 дополнительно соединен с прямым выходом триггера 1.3. D-вход триггера 1.3 соединен с прямым выходом элемента 4.3.

Работа счетчика рассмотрена для случая использования триггеров с инвертирующим D-входом.

Счетчик импульсов работает следующим образом.

Перед началом работы триггеры всех разрядов счетчика устанавливаются в состояние логического "0". На выходе элементов 3,1 и 3.2 и на шине 5 присутствует уровень логического "0". Тактируемый уровнем логического "0" триггер 7 сигналом с выхода элемента 3.1 устанавливается в состояние логической "1", на втором входе элемента 2.1 устанавливается уровень логической "1", а на втором входе элемента 4.1 - уровень логического "0".

Первый входной импульс положительной полярности поступает на шину 5 и проходит через элемент 2.1 на тактовый вход триггера 1.1.

Тактируемый уровнем логического "0" триггер 1.1 сигналом с выхода элемента 3.2 переключается в состояние логической "1". На первом входе элемента 2.2 устанавливается уровень логической "1", на первом входе элемента 4.2 - уровень логического "0", на первом входе и на выходе элемента 3.1 - уровень логической "1". После окончания входного импульса триггера 7 устанавливается в состояние логического "0", разрешая прохождение второго импульса через элемент 4.1 на тактовый вход второго разряда.

Второй входной импульс поступает через элементы 4.1 и 2.2 на тактовый вход триггера 1.2, вызывая переключение его в состояние логической "1". При этом на выходе элемента 3.2 устанавливается уровень логической " 1", а на выходе элемента 3.1 - уровень логического "0". После окончания второго импульса триггер 7 устанавливается в состояние логической "1", разрешая прохождение третьего импульса на тактовый вход триггера 1.1 и переключение его в состояние логического "0" сигналом с выхода элемента 3.2.

Четвертый импульс поступает через элементы 4.1, 4.2 на тактовый вход триггера 1.3. Через элемент 4.3 импульс не проходит, поскольку на его первом входе присутствует уровень логического "0" с инверсного выхода триггера 1.2.

Далее счетчик работает аналогичным образом.

Восьмой импульс поступает через элемент 4.1 и 4.2 на тактовый вход триггера 1.3 и на второй вход элемента 4.3. Поскольку в это время на первом входе элемента 4.3 присутствует уровень логической "1" с инверсного выхода триггера 1.2, то импульс поступает на шину 6, сигнализируя о переполнении счетчика.

Одновременно восьмой импульс вызывает переключение триггера 1.3 в состояние логического "0" сигналом с выхода элемента 4.3. При этом счетчик устанавливается в исходное состояние и с 9-го импульса начинается новый цикл его работы.

Технико-экономический эффект данного счетчика импульсов в коде Грея заключается в повышении надежности функцио- нирования, что достигается за счет использования для управления переключением триггера каждого разряда счетчика информации с выхода элемента Исключающее ИЛИ последующего разряда, что сделало возможным построение счетчика на основе тактируемых D-триггеров, обладающих существенно более простой схемой. Упрощение схемы триггера уменьшает вероятность его отказа и, таким образом, повышает надежность функционирования счетчика.

Повышение надежности функционирования происходит также за счет исключения критичности триггера к длительности фронтов входных импульсов, что исключает нарушение функционирования за счет возможного увеличения длительности фронтов в процессе эксплуатации.

СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ В КОДЕ ГРЕЯ, содержащий в каждом разряде триггер и в каждом разряде, кроме последнего, элемент совпадения и элемент Исключающее ИЛИ, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера, а второй вход - с выходом элемента Исключающее ИЛИ последующего разряда, инверсный выход элемента совпадения соединен с тактовым входом триггера, первый вход - с прямым выходом триггера предыдущего разряда, первый вход элемента совпадения первого разряда соединен с входной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, введены дополнительно D-триггер и в каждый разряд - дополнительный элемент совпадения, триггеры разрядов выполнены в виде тактируемых D-триггеров, первый вход дополнительного элемента совпадения первого разряда соединен с входной шиной и с тактовым входом дополнительного D-триггера, выход элемента Исключающее ИЛИ первого разряда соединен с D-входом дополнительного D-триггера, выходы которого подключены ко вторым входам элементов совпадения первого разряда, D -вход триггера каждого разряда, кроме последнего, соединен со вторым входом элемента Исключающее ИЛИ, второй вход элемента Исключающее ИЛИ предпоследнего разряда соединен с выходом триггера последнего разряда, первый вход дополнительного элемента совпадения соединен с инверсным выходом триггера предыдущего разряда, а вторые входы элементов совпадения - с прямым выходом дополнительного элемента совпадения предыдущего разряда, инверсный выход дополнительного элемента совпадения предпоследнего разряда соединен с тактовым входом триггера последнего разряда, D-вход которого соединен с выходом дополнительного элемента совпадения и с выходной шиной.