Счетчик импульсов в коде Грея Советский патент 1985 года по МПК H03K23/64 H03K21/40 

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. Известен счетчик импульсов в коде Грея, содержащий управляющий триггер и счетные разряды, каждый из которых содержит триггер и два элемента И, выход первого из которых соединен со счетным входом триггера, прямой и инверсный выходы которого соединен с первыми входами соответственно первого и второго элемента И последующего разряда, вторые входы первог и второго элементов И перво О разряда соединены с входной клеммой, а первые входы соединены соответственн с прямым и инверсным выходами управляющего триггера, счетньй вход которого соединен с входной клеммой иЗ. Однако известный счетчик обладает недостаточной помехоустойчивостью, поскольку уровень его помехоустойчивости определяется помехоустойчивостью выбранной элементной базы. Внешние помехи могут вызвать отсутст вие переключения триггера при поступ лении счетного импульса. Известно, что однократное отсутствие переключения триггера любого счетного разряда счетчика импульсов в коде Грея эквивалентно потере одного счетного импульса. Вероятность указанного сбо невелика и-учитывается при анализе характеристик аппаратуры. Однако сбой управляющего триггера в рассматриваемом счетчике импульсов приводит к несанкционированному изменению режима его работы: из режи ма сложения импульсов счетчик переходит в режим вычитания, что вызыва 2т невозможность выполнения поставленной задачи, т.е. потерю работоспособности. Отсюда - возможность потери работоспособности в условиях воздействия внешних помех, т.е. недостаточная достоверность функционирования . Наиболее близким к предлагаемому является счетчик импу льсов в коде Грея, содержащий в каждом разряде трихгер, первый элемент И, первьй элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, вьгкод которого (кроме первого разряда) соедине с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ предыдущего разряда, первый вход - с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последующего разряда, второй вход - с прямым выко дом триггера данного разряда, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента MS первый вход которого, кроме первого разряда, соединен с прямым выходом триггера предь дущего разряда 2 J. Недостатком указанного счетчика импульсов является невысокая достоверность функционирования вследствие возможного непереключения триггеров при поступлении счетного импульса в условиях воздействия внешних помех, а также возможного одновременного переключения триггеров двух разрядов при одиночных отказах элементов схемы. Кроме того, снижению достоверности способствует возможная неустановка триггеров в исходное состояние, возникающая при одиночных отказах элементов. Цель изобретения - повышение достоверности функционирования. Поставленная цель достигается тем, что в счетчик импульсов в коде Грея, содержащий в каждом разряде триггер, первый элемент И и первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШИЛ, выход которого, кроме первого разряда, соединен с первьм входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ предыдущего разряда, первый вход - с выходом первого элемек-;-а ИСКЛЮЧА}ОЩЕЕ ШЖ последующего разряда, а второй вход - с прямым выходом триггера данного разряда, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого, кроме первого разряда, соединен с прямым выходом триггера предыдущего разряда, введены первый и второй I)-триггеры и в каждый разряд второй элемент И, а также введены третий элемент И и второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первые входы вторых элементов И каждого, кроме первого, разряда соединены с инверсным выходом триггера предыдущего разряда, вторые входы - с вторыми входами первых элементов И и с выходом второго элемента И предыдущего разряда, а выход - с вторыми входами первых элементов И последующего разряда, первые входы первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами первого D-триггера, вторые входы соединены с С-входом первого D -триггера и с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго 1)-три:гера, а второй вход - с его первым С-входом и с шиной счетных импульсов, второй С-вход второго D-триггера соединен с установочной шиной и с входами обнуления триггер разрядов, вьпсод первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого разряда сое динен с первым входом второго элемен та ИСКЛЮЧАЭДЕЕ ИЛИ, с вторым Г-вход второго D-триггера и сD-входом первого D-триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАКХЦЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым D-входом второго D-триггера. Новая совокупность признаков позволяет производить самоконтроль правильности функционирования счетчика импульсов на всех этапах его работы и автоматический останов счетчика в случае любого нарушения его функци онирования при одиночных отказах эле ментов схемы. Это позволяет исключить выдачу ложной информации и, сле довательно, повысить достоверность функционирования счетчика. Выполнение счетчика в соответстви с предлагаемой схемой позволяет при подаче импульса установки исходного состояния .контролировать установку всех триггеров счетчика в исходное состояние по величине напряжения на выходе первого элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ первого разряда. Элементы ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ разрядов счетчика образуют схему анализа четности состояний триггеров. Неустановка триггера любого разряда вызывает изменение выходного напряжения первого элемента ИС1СЛЮЧА Ш1ЕЕ ИЛИ первого разряда. При поступлении счетного импульса должно произойти переключение триггера одного из разрядов и изменение выходного напряжения первого элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ первого разряда. Если триггер не переключается, или одновременно переключаются триггеры двух разрядов, то выходное напряжение первого элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЩ1 первого разряда не изменяется. Контроль величины выходного напря жения первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ первого разряда во. время действи импульса установки исходного состояния и контроль изменения выходного напряжения при поступлении счетного импульса позволяют выявить сбой счет чика и произвести останов его работы Одновременно новая совокупность признаков позволяет исключить возможность прохождения счетного импульса на вход какого-либо триггера, кроме переключаемого в данном такте, и таким образом,повысить надежность функционирования. На чертеже изображена схема счетчика импульсов в коде Грея. Счетчик содержит в каждом разряде триггер 1, первый 2 элемент И и первый 3 элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ предыдущего разряда, первый вход с выходом первого элецента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последующего разряда, а второй вход - с прямым выходом триггера 1, счетньй вход которого соединен с выходом первого элемента И, первьй вход которого соединен с прямым выходом триггера 1 предьщущего разряда, первый 4 и второй 5 Г-триггеры и в каждом разряде второй 6 элемент И. Устройство также содержит второй 7 элемент ИСЮПОЧАЮЩЕЁ ИЛИ и третий 8 элемент И, причем первые входы вторых 6 элементов И каждого разряда ; соединены с инверсным выходом триггера 1 предыдущего разряда, вторые входы - с вторыми входами первых 2 элементов И и с выходом второго элемента И предыдущего разряда, а выход - с вторыми входами первых 2 элементов И последующего разряда. Первые входы первого и второго 6 элементов И первого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами первого D-триггера 4, вторые входы соединены с С-входом первого Г-триггера 4 и с выходом третьего 8 элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго 1)-триггера 5, а второй вход - с его первым С-входом и с шиной 9 счетных импульсов, второй С-вход второго З-триггера 5 соединен с установочной шиной 10 и с входами обнуления счетчика, выход первого элемента 3 ИСКЛЮЧАКЩЕГО ИЛИ Первого разряда соединен с первым входом второго 7 элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, с вторым D -входом второго S-триггера 5 и с D-входом первого D-триггера 4, инверсный выгход которого соединен с вторым входом второго 7 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШЖ, выход которого соединен с первым -входом второго D-триггера 5. Счетчик импульсов работает следующим образом. Вначале счетчик устанавливается в исходное состояние импульсом установки, поступающим на шину 10. Приэтом на выходе первого 3 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого разряда уст навливается уровень логического О если все триггеры счетчика приняли исходное состояние; и уровень логической 1, если какой-либо из триг геров исходное состояние не принял. Состояние выхода первого 3 элеме та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого разряда счетчика опрашивается во время деис ВИЯ импульса установки вторым С-три гером 5. Если какой-либо триггер счетчика не принял исходного состоя ния, то второй D-триггер 5 устанавл вается в состояние логической 1 и запрещает прохождение счетных импульсов через третий 8 элемент И. Если все триггеры счетчика приняли исходное состояние, то разрешается прохождение счетных импульсов, поступающих по шине 9, через третий 8 элемент И. При этом первый D-триггер 4 опра шивает состояние выхода первого 3 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого разряда во время отсутствия счетног импульса и при сбросе в О всех разрядов, устанавливается в состоян логического О. Поэтому первьй счетный импульс проходит через первый 2 элемент И на вход триггера 1 первого разряда, вызывая его переключение. На выходе первого 3 элеме та ИСЮЮЧАЩЕЕ ИЛИ первого разряда устанавливается уровень логической 1. Первый D-триггер 4 не изменяет своего состояния, поскольку он опра шивает состояние первого 3. элемента ИСКШЧАЩЕЕ ИЖ первого разряда только во время отсутствия счетного импульса. На обоих входах второго 7 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ устанавливаются одинаковые уровни, поэтому он устанавливается в состояние логи ческого О, которое опрашивается вторым 13 -триггером во время действи счетного импульса и подтверждает ег состояние. После окончания первого счетного импульса первый D-триггер 4 опрашивает состояние первого 3 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и устанавливается в состояние логической 1. При это разрешается прохождение второго счетного импульса через второй 6 элемент И на вход триггера второго разряда, при переключении которого на выходе первого 3 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого разряда устанавливается уровень логического О. Поскольку на обоих входах второго 7 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ устанавливаются одинаковые, уровни, на его выходе устанавливается состояние логического О, которое опрашивается вторым Г-триггером во время действия счетного импульса и подтверждает его исходное состояние. Далее процессы происходят аналогичным образом. При нормальном функционировании устройства при поступлении каждого счетного импульса происходит изменение напряжения на выходе первого 3 элемента ИСКПЮЧАКЩЕЕ ИЛИ первого разряда. При этом во время действия импульса на входах второго 7 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ присутствуют одинаковые уровни, и его выход принимает состояние логического О, подтверждая состояние второго 5D -триггера. Если при поступлении, счетного импульса вследствие отказа какоголибо элемента происходит одновременное переключение триггеров двух piaзpяд:JB, то напряжение на входе первого 3 элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ не изменяется, выход элемента 7 ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ остается в состоянии логической 1, что вызьгаает переключение второго Г-триггера 5, который запрещает дальнейшее прохождение счетных импульсов через третий 8 элемент совпадения, предотвращая ложное срабатывание. Аналогичные процессы происходят При непереключении триггера 4. Таким образом, самоконтроль правильности функционирования счетчика импульсов производится при поступлении как импульса установки исходного состояния, так и каждого счетного импульса. В случае неустановки в исходное состояние любого из триггеров счетчика изменяется выходное напряжение первого элемента ИСКШЧАЮЩЕЕ ИЛИ первого разряда, что вызывает переключение второго D-триггера и запрет дальнейшей работы счетчика (автоматический останов).

В случае непереключения триггера .счетчика при поступлении счетного импульса или одновременного переключения двух триггеров выходное напряжение первого элемента 3 ИСКПЮЧАЩБЕ ИЛИ первого разряда не изменяется, и второй элемент 7 ИеКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, который производит сравнение нового и старого состояния выхода элемента 3 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ первого разряда, запомненного на время действия счетного импульса первьм В-триггером вырабатьюает сигнал рассогласования, который переключает второйJ)-триггер и запрещает дальнейшую работу счетчика.

Автоматический останов счетчика предотвращает вьщачу ложной информации и, следовательно, повышает достоверность функционирования счетчика по сравнению с базовьм образцом.

Поскольку состояние первого -триггера не изменяется во время действия счетного импульса, то исключена возможность поступления счетного импульса на какой-либо другой триггер, кроме переключаемого в данном такте, что повышает надежность функционирования схемы.

СЧЕТЧИК И ШУЛЬСОВ В КОДЕ ГРЕЯ, содержащий в каждом разряде триггер, первый элемент И и первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого, кроме первого разряда, соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ предьщущего разряда, первый вход - с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ последующего разряда, а второй вход - с прямьм выходом триггера данного разряда, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого, кроме первого разряда, соединен с прямым вьЬсодом триггера предьвдущёго разряда, отличающийс я тем, что, с целью повышения достоверности функционирования, в него введены первый и второй 5-триггеры и в каждый разряд второй элемент И, а также введены третий элемент И и второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первые входы вторых элементов И каждого, кроме первого, разряда соединены с инверсным выходом триггера предыдущего разряда, вторые входы с вторыми входами первьгх элементов И и с выходом второго элемента И предыдущего разряда, а выход - с вторыми входами первых элементов И последующего разряда, первые входы первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно с инверсг ным и прямым выходами первого D-трнг-g гера,вторые входы соединены с С-вхося дом первого В-триггера и с выходом третьего элемента И, первый вход кос торого соединен с инверсным выходом второго D-триггера, а второй вход с его первым С-входом и с шиной счетных, импульсов, второй С-вход второго D-триггера соединен с установочной шиной и с входами обнуления триггеtn ров разрядов, выход первого элемен Cb та ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ первого разряда ю соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, с вторым О1 D-ВХОДОМ второго D-триггера исС-вхосо дом первого D-триггера, инверсный : ;выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИШ, выход которого соединен с первым D-входом второго D-триггера.

- I-« т ,

dbj:

Т

3-2

ffi

О

2-2

А

д1-1

1-2

LJ-S lff-z

-щ