Кольцевой счетчик Советский патент 1986 года по МПК H03K23/54 

11280696

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и вычислительных устройствах.

Цель изобретения - повьшение надежности кольцевого счетчика за счет повышения устойчивости к сбоям разрядов.

На чертеже изображена схема кольцевого счетчика.

10

Кольцевой счетчик содержит разряды 1.1 - 1.П. Каждый разряд содержит триггер 2, первый 3 и второй 4 элементы И. Каждый разряд, кроме первого, содержит третий 5 и четвертый 6 элементы И. Первые входы первого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме первого, и первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда. Вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каждого последующего разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда. Вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И каждого последующего разряда соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И предыдущего разряда. Вторые входы первого и второго элементов И первого разряда соединены с выходами соответственно третьего 5 и второго 4 элементов И последнего разряда. Тактовый вход триггера каждого разряда соединен с первой

входной шиной 7. Синхронизируемые входы установки О и триггера второго разряда соединены с выходами соответственно первого 3 и четвертого 6 элементов И своего разряда. Асихронный вход установки в О триггера каждого разряда соединен с шиной сброса. Кольцевой счетчик также содержит в каждом разряде с третьего по предпоследний пятый 8 и шестой 9 элементы И и с четвертого по предпоследний седьмой 10 и восьмой П элементы И, а с третьего по последний - первый 12 и второй 13 элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с синхронизируемыми входами установки в О и 1 триггера своего разряда. Пер вые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и чет

вертого элементов И своего разряда Вторые входы первого и второго элементов ИЛИ каждого разряда с третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И своего разряда. Вторые входы первого и второго элементов ИЛИ последнего разряда l.n соединены соответственно с выходами четвертого и первого элементов И предпоследнего разряда. Первые входы седьмого 10 и восьмого 11 элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответст5 вен.но с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда. Выходы седьмого и восьмого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с пер0 выми входами шестого и пятого элементов И предьщущего разряда. Первые входы пятого 8 и шестого 9 элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены со вторыми

5 входами соответственно восьмого 1 и седьмого 10 элементов И того же разряда. Первые входы шестого и пятого элементов И предпоследнего разряда соединены соответственно с пря0 мым и инверсным выходами триггера 2 последнего разряда..Вторые входы пятого и шестого элементов И каждого разряда с третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами

t четвертого и первого элементов И предьщущего разряда. Синхронизируемые входы установки в О и 1 триггера первого разряда соединены с выходами соответственно седьмого и восьмого элементов И предпоследнего разряда. Первыми выходами 14 кольцевого счетчика являются выходы четвертых элементов И во всех разрядах, кроме первого, и выход второго элемента И в первом разряде. Вторыми выходами 5 счетчика являются выходы соответствующих первых элементов 3 И.

Кольцевой счетчик работает следу- . ющим образом.

Сначала (после сброса) происходит последовательное заполнение логическими 1 триггеров i всех разрядбв, начиная с триггера первого разряда.

0

5

55

а затем триггер первого разряда устанавливается в О и происходит об- ратный процесс: последовательное заполнение триггеров всех разрядов логическими О.

На выходах триггеров

получаем код Джонсона. Коэффициент пересчета равен 2п. Состояние триггеров дешифрируется с помощью первого 3, второго 4, третьего 5 и четвертого 6 элементов И каждого разряда и на выходах 14 и 15 кольцевого счетчика получаем унитарный код.

Установка исходного состояния осуществляется подачей 1 на шину R сброса, в результате чего на выходах вторых элементов И всех разрядов появляется I, появится 1 и на выходе 14.1 кольцевого счетчика, что и соответствует исходному состоянию. После первого тактового импульса по шине 7 на выходах триггеров разрядов 1.1 - 1.П будет состояние , а на выходе 14.2 кольцевого счетчика будет состояние 1. После второго та.ктового импульса на выходах триггеров будет состояние 1100- О,, а на выходе 14.3 кольцевого счетчика будет состояние 1 и т.д. После (п-1)-го тактового импульса на выходах триггеров разрядов I, 2, 3 - (п-1), п будет состояние ll- -lO, а на выходе 14.п кольцевого счетчика будет состояние 1. На выходе 14.1 получен сигнал совпадения {логическая 1) нулевых состояний триггеров всех разрядов. На выходах 14.2 - 14.3,...,14.п получены сигналы совпадений единичных состояний триггеров предьщущих разрядов с первым триггером с нулевым состоянием.

На выходах 14.1 - I4.n в каждый момент времени может быть одна и только одна 1, так как не может быть одновременно двух сигналов совпадений. Любой сигнал совпадения (логическая 1) исключает появление в этот момент других сигналов совпадений. В процессе первой половины счета ложная установка в О триггера предыдущего разряда от выхода, на котором 1, приводит к переносу этой 1 назад на предыдущий младший выход, соответствующий сбившемуся триггеру, но после следующего тактового импульса по шине С 1 появится на том выходе кольцевого счетчика, на котором была до сбоя, так как на восстановление состояния, которое было до сбоя, требуется один тактовый импульс по шине С, то после восста- Койления значения унитарного кода на единицу меньше, чем должно быть, т.е. погрешность счета после восстановления 1 равна одному такту.

0

0

О

Ложная установка в О в течение первой половины счета триггера первого разряда, как и любого другого триггера пpeдыдyIцeJ: o разряда, восстанавливается следующим тактом, так как состояние I триггера первого разряда подтверждается в течение первой половины счета каждым тактом до записи 1 в триггер предпоследнего разряда. Сигнал подтверждения - совпадение нулевых состояний триггеров предпоследнего и последнего разрядов, формируемый восьмым элементом И предпоследнего разряда, является также 5 сигналом начала заполнения 1 триггеров всех разрядов.

Если в процессе первой половины счета произошла ложная установка в О одновременно двух, трех и т.д. триггеров предыдущих разрядов, то на восстановление состояния, которое было до сбоя, потребуется, соответст

В случае ложной установки в М в процессе первой половины счета триггера последующего разряда, от выхода кольцевого счетчика, на котором 1, восстановление О в этом триггере произойдет вместе с появлением 1 на выходе кольцевого счетчика, соответствующем сбившемуся разряду, т.е. без затраты такта и без пропуска состояния на выходах кольцевого счетчика. Например, пусть в момент, когда триггеры счетчика находятся в состоянии 11 IOOO О произошла ложная установка в 1 триггера последующего разряда и появилось состояние П 1010 0. После следующего тактового импул ьса по-, лучим состояние 11 1100 О, т.е. произойдет переход в следующее состояние с одновременным восстановле- . нием в О триггера сбившегося разряда. Пусть при состоянии 10000 00 произошел сбой и появилось состояние 100. После следующих тактовых импульсов появится состояние П 1100100,.11 1110100 и следующим тактом одновременно с переходом в следующее состояние 11 1111000 восстановится в О сбившийся триггер. При ложной установке в 1 в процессе первой половины счёта двух последующих триггеров не подряд последний сбившийся триггер восстанавливается, т.е. на выходах кольцевого счетчика будет пропущено только одно состояние. Например, пусть при состоянии 1100000 О триггеров произошел сбой и появилось состояние 1101010 0. Следующий после сбоя тактовый имкак после него нет последующих разti 1 ti

пульс установит состояние , j разрядов. Последний разряд не содер- т,е. будет пропущено одно состояние жит седьмой и шестой элементы И, так на выходах кольцевого счетчика и на выходах триггеров. Следующий импульс переведет кольцевой счетчик в следую- триггера последнего разряда при лож- щее состояние 111 и восста- 10 ной установке его в О в течение новит О на выходе второго сбивше- второй половины счета осуществляется гося триггера. При одновременном сбое непосредственно сигналом с предыду- триггера предыдущего и триггера пос- щего выхода 15.П-1 кольцевого счет- ледующего разрядов, следующим после чика. Первый элемент И 3 первого раз- сбоя тактом восстановится триггер 15 ряда устраняет задержку исчезновения

1 на выходе п при ее переходе с выхода п на выход п+1, т.е. при переходе от состояния 111 1 к состоянию 011 1 на выходах триггеров. 20 Задержка существовала бы (если бы выход 15.1 кольцевого счетчика был

предыдущего разряда, а затем в процессе счета восстановится последующий триггер без затрат такта, т.е. после восстановления погрешность счетчика будет равна одному такту, Например, пусть при состоянии 11111100000 произошел сбой и появилось состояние 11101100100, Следую-, щим тактом восстановится триггер пренепосредственно соединен с выходом третьего элемента И 5 последнего разряда) за счет времени перехода из

дыдущего разряда 11111100100 и далее 25 1 в О последовательной цепочки

через такт при переходе в следующее состояние восстановится триггер последующего разряда 11111110100, ПИ 11 11000. Восьмой 11 и пятый 8 элементы И разрядов с третьего по предпоследний введены для формирования сигналов восстановления нулевого

третьих элементов И 5 всех разрядов, начиная со второго. В течение этой задержки на выходе 15.2 кольцевого счетчика и выходе третьего элемента 30 И 5 последнего разряда одновременно будут 1, т.е. 1 бьши бы одновресостояния триггеров последующих разрядов, ложно установившихся в 1 в

ходах триггеров будет состояние 1, а на выходе 15.2 кольцевого

1 и начменно на двух выходах кольцевого счетчика. После п-го тактового импульса на выходах триггеров будет процессе первой половины счета. Сиг- 35 состояние ll- 1 и 1 появится на нал логической 1 на выходе очеред- выходе п кольцевого счетчика. После ного пятого элемента И 8 появится в (п+1)-го тактового импульса на вы- течение первой половины счета при появлении 1 на предыдущем выходе

кольцевого счетчика и нулевом состоя-до счетчика будет состояние НИИ триггеров всех пocлeдyюш x раз- нется вторая половина счета - после- рядов. Последний разряд не содержит довательное заполнение О триггеров восьмой и пятый элементы И, так как разрядов. После (п+2)-го тактового после него нет последующих разрядов импульса на выходах триггеров будет и восстановление О на выходе триг-,45 состояние ООП Ua на выходе 15.3 гера последнего разряда при ложной кольцевого счетчика будет состояние

1 и т.д. Последующими тактовыми импульсами по шине 7 триггеры 2, 3, 4 - (n-l), п-го разрядов будут и 1

установке его в 1 в течение первой половины счета осуш,ествляется непосредственно сигналом с предыдущего выхода 14.П-1 кольцевого счетчика. 50 ледовательно заполняться

последовательно появится на вторых выходах 15.4 - 15.п и после 2п-го входного импульса все триггеры уста новятся в О и 1 появится на вы- х оде 14.1 кольцевого счетчика.

Седьмой 10 и шестой 9 элементы И разрядов с третьего по предпоследний

введены для формирования сигналов II11)

восстановления 1 состояния тригге, 55

ров последующих разрядов, ложно ус тановившихся в О в процессе второй половины счета. Сигнал логической 1 на выходе шестого элемента И 9

На вторых выходах 15 кольцевого счетчика в каждый момент времени мо12806966

появляется при появлении 1 на прв дыдущем выходе второй половины счета

кольцевого счетчика и единичном сос- тоянии триггеров всех последующих

как после него нет последующих разti 1 ti

разрядов. Последний разряд не содер- жит седьмой и шестой элементы И, так триггера последнего разряда при лож- ной установке его в О в течение второй половины счета осуществляется непосредственно сигналом с предыду- щего выхода 15.П-1 кольцевого счет- чика. Первый элемент И 3 первого раз ряда устраняет задержку исчезновения

непосредственно соединен с выходом третьего элемента И 5 последнего разряда) за счет времени перехода из

третьих элементов И 5 всех разрядов, начиная со второго. В течение этой задержки на выходе 15.2 кольцевого счетчика и выходе третьего элемента И 5 последнего разряда одновременно будут 1, т.е. 1 бьши бы одновреходах триггеров будет состояние 1, а на выходе 15.2 кольцевого

1 и начменно на двух выходах кольцевого счетчика. После п-го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние ll- 1 и 1 появится на выходе п кольцевого счетчика. После (п+1)-го тактового импульса на вы-

счетчика будет состояние нется вторая половина счета - после- довательное заполнение О триггеров разрядов. После (п+2)-го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние ООП Ua на выходе 15.3 кольцевого счетчика будет состояние

На вторых выходах 15 кольцевого счетчика в каждый момент времени мо

7

жет быть одна и только одна 1, так как не может быть одновременно двух сигналов совпадения. Любой сигнал совпадения (логическая 1) исключает появление в этот момент других сигналов совпадения. В процессе второй половины счета ложная установка в I триггера предыдущего разряд а от выхода кольдевого счетчика, на котором 1, приводит к переносу на предьщущий младший выход, соответствующий сбившемуся триггеру, но после следующего тактового импульса по шине 7 1 появится на том же выходе кольцевого счетчика, на котором бьшас до сбоя. Так как на восстановление состояния, которое было до сбо требуется один такт, то после восстановления значения унитарного кода на выходах кольцевого счетчика на едини цу меньше, чем должно быть, т.е. погрешность счета равна одному тактовому импульсу. Ложная установка в 1 в течение второй половины счета триггера первого разряда; как и любого другого триггера предыдущего разряда восстанавливается следующим тактом,. так как состояние О триггера первого разряда подтверждается в течение второй половины счета каждым тактом до записи О в триггер предпоследнего разряда. Сигнал подтверждения - совпадение состояний 1 триггеров предпоследнего и последнего разрядов формируемый седьмым элементом И предпоследнего разряда, является также сигналом начала заполнения О триггеров всех разрядов. Если в процессе второй половины счета произошла ложная установка в 1 одновременно двух, трех и т.д. триггеров предыду- mjix разрядов J то на восстановление состояния, которое было до сбоя, потребуется соответственно два, три и т.д. такта. В случае ложной установки в О в процессе второй половины счета триггера последующего разряда от выхода кольцевого счетчика на котором 1 восстановление правильного кода на выходах триггеров произойдет вместе с появлением 1 на выходе кольцевого счетчика, соответствующем сбившемуся разряду. Например, пусть в некоторый момент произошла ложная установка в О триггера последующего разряда и появилось состояние 00101 . После следующего тактового, ийпульса получим состояние

00 1 1

т.е. произойдет пере

ход в след.ующее состояние с одновременным восстановлением 1 триггера последующего сбившегося разряда. Пусть при состоянии О 0111111 произошел сбой и появилось состояние О- 01110 П. После следующих тактов последовательно появятся состояния О- 0011011 и О 000 10 11 и следую- щлм тактом одновременно с переходом в следующее состояние восстановится правильное состояние О .на выходах триггеров.

При ложной установке в О двух и более последующих триггеров не подряд, старший из сбившихся триггеров восстанавливается и, следовательно, число пропущ.енных состояний на единицу меньше числа сбившихся триггеров. Например, пусть при состоянии 00 1 1 триггеров произошел сбой и появилось состояние . Следующий после сбоя тактовый импульс

25

20

30

5

0

5

установит состояние

1 , т.е.

будет пропущено одно состояние на выходах триггеров и выходах кольцевого счетчика. Следующий тактовый импульс переведет кольцевой счетчик в следующее состояние и восстановит правильное состояние 00000 11 J на выходах триггеров. Второй элемент И4 первого разряда устраняет задержку исчезновения 1 на выходе 4. при переходе с выхода 4. на выход 14.2 т.е. при переходе от состояния в состояние Oil на выходах триггеров. Задержка существовала бы (если бы выход 14.1 кольцевого счетчика был непосредственно соединен с выходом второго элемента И последнего разряда), за счет времени перехода из в О последовательной цепочки вторых элементов И 2, 3 - п-го . разрядов. В течение этой задержки на выходе кольцевого счетчика и выходе второго элемента И последнего разряда одновременно будут 1, т.е. 1 были бы одновременно на двух выходах кольцевого счетчика.

, 20

50

Таким образом, на выходах кольцевого счетчика может быть в любой момент времени одна и только одна . Ложный перенос в результате сбоя этой одной и только одной назад на 55 любой предыдуш 1Й младший выход возможен только максимум на время одного периода тактовой частоты по шине 7, так как следующий после сбоя так

товый импульс восстановит на выходах триггеров состояние, которое было до сбоя, но дальнейший счет осуществляется с погрешностью, равной одному такту. Сбой одного триггера последующего разряда восстанавливается без потери такта и без пропуска одного состояния на выходах кольцевого счетчика.

Формула изобретения

Кольцевой счетчик, каждый разряд которого содержит триггер, первый и второй элементы И, каждый разряд, кроме первого, содержит третий и четвертый элементы И, первые входы первого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме .первого, и первого и второго элементов И первого разряда соединены со- ответственно с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второ- го разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И каждого последующего разряда соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И предыдущего разряда, вторые входы первого и второго элементов И первог о разряда соединены с выходами соответственно третьего и второго элементов И последнего разряда, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной, синхронизируемые входы установки в О и 1 триггера второго разряда соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И своего разряда, асинхронный вход установки в О триггера каждого разряда соединен с шиной сброса, о тличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности, в каждый разряд с третьего по предпоследний введены пятый у шес

Редактор А. Ревин

Составитель П. Смирнов Техред В.Кадар

Заказ 7133/58 Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета- СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10

15

20

25280696 10 ,

той элементы И, с четвертого по предпоследний введены седьмой и восьмой элементы И, с третьего по последний введены первый и второй элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с синхронизируемыми входами установки в О и 1 триггера свое го разряда, первые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и четвертого элементов И своего разряда, вторые входы первого и второго, элементов ИЛИ каждого разряда с третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И своего разряда, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ последнего разряда соединены с выходами четвертого и первого элементов И предпоследнего разряда, первые входы седьмого и восьмого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда, выходы седьмого и восьмого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с первыми входами шестого и пятого элементов И предыдущего разряда, первые входы пятого и шестого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены с вторыми входами соответственно восьмого и седьмого элементов И того же разряда, первые входы и пятого элементов И предпоследнего разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера последнего разряда, вторые входы пятого и шестого элементов И каждого разряда с третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами четвертого и первого элементов И предыдущего разряда, синхронизируемые входы установки в О и 1 триггера первого разряда соединены с выходами соответственно седьмого и восьмого элементов И предпоследнего разряда.

30

35

40

45

Корректор М. Демчик

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в измерительных и вычислительных устройствах. Цель изобретения - повьше- ние надежности кольцевого счетчика за счет повьшения устойчивости к сбоям разрядов. Устройство содержит триггер 2, элементы И 3, 4 и кроме первого разряда - элементы И 5, 6. Для достижения поставленной цели в устройство введены, начиная с третьего разряда, элементы ИЛИ 12, 13, начиная с третьего разряда по предпоследний - элементы И 8, 9, начиная с четвертого по предпоследний - элементы И 10, 11. 1 ил. W ю 00 с