Троичное счетное устройство Советский патент 1987 года по МПК H03K3/29 H03K29/00 

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть применено, в частности, для построения счетных схем по модулю три и для управления электронными ключами

Цель изобретения- - повышение надежности работы устройства за счет полного исключения запрещенных состояний.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого троичного счетного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на выходах всех элементов устройства (номер диаграммы показывает номер элемента, на выходе которого формируется данный сигнал).

Троичное счетное устройство содержит входную шину 1, первый асинхрон ный RS-триггер на элементах И-НЕ 2 и 3, второй асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ Д и 5, третий асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ 6 и 7, четыре двухвходовых элемента И-НЕ 8-11, два трехвходовых элемента И-НЕ 12 и 13.

Входная шина соединена с первыми входами первого двухвходового элемен-

та И-НЕ 8 и первого трехвходового эле-30 дах элементов И-НЕ 9 и 3 и на выходе мента И-НЕ 12, выход которого подклю- первого элемента И-НЕ 6 третьего

асинхронного КЗ-триггера, состоящего из элементов И-НЕ 6 и 7.

На обоих входах второго элемента

чен к пepвo fy входу второго двухвходового элемента H-HPL 9 и к первому входу первого аоинхронного RS-тригге- ра, первый выход которого соединен с 5 5 второго RS-триггера оказыва- вторым входом второго двухвходового ются высокие потенциалы с выходов элемента И-НЕ 9. Нефвый вход третьего двухвходового элемента И-НЕ 10 подключен к n episoN входу второго асинэлементов И-НЕ 4 и 9, что определяет формирование низкого уровня на его выходе.

хронного RS-триггера, второй выход которого соединен с первым входом второго трехвходового элемента И-НЕ 13 а первый выход с вторым входом третьего двухвходового элемента И-НЕ 10, выход которого подключен к первому входу третьего асинхронного RS-триг- ге ра, второй вход которого соединен с входной шиной, второй выход которого соединен с вторым входом первого трехвходового элемента И-НЕ 12 и с вторым входом первого асинхронного RS-триггера, первый выход которого подключен к второму входу второго трехвходового элемента И-НЕ 13 и к второму входу второго асинхронного RS-триггера, первый вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ I1 и с выходом первого двухвходового элемента И-НЕ, а второй

и

а6

вход которого подключен к выходу четвертого двухвходового элемента И-НЕ 1 I , второй вход которого соединен с выходом второго трехвходового элемен j

та И-НЕ 13, третий вход которого подключен к первому входу второго двухвходового элемента И-НЕ 9, выход которого соединен с третьим входом пер- 10 вого трехвходового элемента И-НЕ 12. Устройство работает следующим образом.

Пусть в начальный момент перед отдачей положительных импульсов на вход- 15 ную шину 1 устройства первьй асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ 2 и 3 находится в состоянии высокого уровня напряжения на выходе элемента И-НЕ 2 и низкого на выходе элемен- 20 та И-НЕ 3.

Низкий сигнал на выходе элемента И-НЕ 3 определяет формирование высокого уровня на выходах элементов И-НЕ 8, 12 и выходе первого элемен- 25 та И-НЕ А второго асинхронного RS- триггера, состоящего из элементов И-НЕ 4 и 5.

Низкий сигнал на входной шине 1 определяет высокие сигналы на выхоНа обоих входах второго элемента

Е 5 второго RS-триггера оказыва- я высокие потенциалы с выходов

5 второго RS-триггера оказыва- ются высокие потенциалы с выходов

элементов И-НЕ 4 и 9, что определяет формирование низкого уровня на его выходе.

Низкий уровень на выходе элемента И-НЕ 5 определяет формирование высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 10.

Таким образом, на обоих входах

второго элемента И-НЕ 7 третьего асинхронного КЗ-триггера оказываются высокие уровни, что обеспечивает формирование на его выходе низкого уровня.

На обоих входах элемента И-НЕ 13 также оказываются высокие уровни (с выходов элементов И-НЕ 12 и 9), что обеспечивает формирование на его выходе низкого уровня.

Таким образом. Все выходные сигналы троичного счетного устройства в начальный момент определены.

Рассмотрим момент t, начала первого импульса на входной шине 1. При

4

ВЫСОКОГО уровня на выходе элемента И-НЕ 7.

На обоих входах элемента И-ИЕ 11 оказывается высокий потенциал, что определяет формирование низкого уровня на его выходе.

Других изменений сигналов на выходах логических элементов в момент 10 t не происходит.

В момент tj начала третьего импульса на входной шине 1 на обоих входах элемента И-НЕ 6 оказывается вы сокий уровень, что приводит к форми- 1338013

этом формируется низкий уровень на выходе элемента И-НЕ 13, который приводит к изменению состояния первого RS-триггера на элементах И-НЕ 2 и 3. При этом на выходе элемента И-НЕ 3 формируется высокий уровень, а на выходе элемента И-НЕ 2 - низки уровень

Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент остаются неизменными.

По окончании первого импульса (момент tJ) на входной шине 1 оказывается низкий уровень, что приводит к изменению состояния элемента И-НЕ 9, на 15 рованию низкого уровня на выходе это- выходе которого формируется высокий го элемента. Сформированный низкий

уровень подтверждает высокий уровень на выходе элемента И-НЕ 7 и изменяет состояние первого асинхронного RS- 20 триггера, при этом на выходе элемента И-НЕ 2 формируется высокий уровень, а на выходе элемента И-НЕ 3 - низкий уровень.

Низкий уровень на выходе элемен- 25 та И-НЕ 3 подтверждает высокий уровень элемента И-НЕ 12, формирует выОстальные сигналы на выходах логи- сокий уровень на выходе элемента ческих элементов устройства остаются а И-НЕ 8 и изменяет состояние второго в момент tj неизменными.асинхронного RS-триггера. При этом

В момент tj начала второго входно- 30 на выходе элемента И-НЕ А формируетуровень.

Высокий уровень на выходе элемента И-НЕ 13 обеспечивает формирование низкого уровня на выходах элементов И-НЕ 8 и 12, первый из которых подтверждает высокий уровень элемента И-НЕ 13, а второй обеспечивает формирование высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 11.

го импульса на обоих входах элемента И-НЕ 8 оказывается высокий потенциал. При этом на выходе элемента И-НЕ 8 формируется низкий уровень, что приводит к изменению состояния второго RS-триггера на элементах И-НЕ 4 и 5, при этом на выходе второго из них формируется высокий потенциал, а на выходе первого - низкий.

Низкий уровень первого элемента И-НЕ 6 второго асинхронного RS-триггера приводит к формированию на выходе элемента И-НЕ 12 высокого уровня. Других изменений логических сигналов в момент tj не происходит.

По окончании второго импульса (момент t) на входной шине 1 оказывается низкий потенциал, что приводит к

Других изменений сигналов на вы

формированию высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 9, который подтверж- 50 логических элементов в момент дает высокий уровень на выходе элемен- t та И-НЕ 5. .

При этом на обоих входах элемен не происходит.

По окончании третьего импульса на всех логических элементах троич го счетного устройства оказываются 55 выходные сигналы, полностью совпад щие с сигналами перед подачей перв го импульса. Это означает, что дал нейшая работа устройства полностью повторяет вьш1еописанную.

та И-НЕ 10 оказывается высокий уровень, что приводит к формированию низкого уровня на выходе этого элемента.

Низкий уровень на выходе элемента И-НЕ 10 приводит к формированию

4

ВЫСОКОГО уровня на выходе элемента И-НЕ 7.

На обоих входах элемента И-ИЕ 11 оказывается высокий потенциал, что определяет формирование низкого уровня на его выходе.

Других изменений сигналов на выходах логических элементов в момент 0 t не происходит.

В момент tj начала третьего импульса на входной шине 1 на обоих входах элемента И-НЕ 6 оказывается вы сокий уровень, что приводит к форми5 рованию низкого уровня на выходе это- го элемента. Сформированный низкий

ся высокий уровень, а на выходе элемента И-НЕ 5 - низкий.

Низкий уровень элемента И-НЕ 5, в сЪою очередь, формирует высокий уровень на выходе элемента И-НЕ 10.

Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент не изменяются.

По окончании третьего импульса (момент tJ) на выходной шине I оказывается низкий уровень напряжения, который приводит к изменению состояния третьего асинхронного RS-тригге- pa, при этом на выходе элемента И-НЕ 6 формируется высокий уровень, а на выходе элемента И-НЕ 7 - низкий уровень.

Других изменений сигналов на выхо

логических элементов в момент t

50 логических элементов в момент t

не происходит.

По окончании третьего импульса на всех логических элементах троичного счетного устройства оказываются 55 выходные сигналы, полностью совпадающие с сигналами перед подачей первого импульса. Это означает, что дальнейшая работа устройства полностью повторяет вьш1еописанную.

51338013и

Предлагаемое троичное счетное уст-, во не может попасть в запрещенное ройство полностью свободно от появле- состояние 101.

ния запрещенных состояний. Действи- Таким образом, схемная реализация тельно, состояния всех элементов уст- предлагаемого троичного счетного устройства определяются ныходными сигна- ройства полностью исключает попада- лами трех НГ-триггоров: на элемен- ние его в любое возможное запрещен- тах И-НЕ 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, Если оп- ное состояние, определить состояние триггера по сигналу на выходе элемента с меньшим но- тдФормула изобретения мером, то приведенньй анализ работы Троичное счетное устройство, со- показывает, что триггеры последова- держащее три асинхронных RS-тригге- тельно переходили из состояния П1 ра, че1Ъ1ре двухвходовых элемента И-НЕ (единичные сигналы на выходах элемен- и два трехвходовых элемента И-НЕ, тон И-НЕ 2, А, 6) в состояния 011, 15 входная шина соединена с первыми входами 001, 110 и далее опять в 111. первого двухвходового элемента И-НЕ и В принципе может существовать еще че- первого трехвходовог о элемента И-НЕ, тыре запрещенных состояния: 000, выход которого подключен к первому 010, 100 и 101. Покажем, что . входу второго двухвходового элемен- схемная реализация исключает любое из 20 И-НЕ и к первому входу первого них. Дер1ствительно при нулевом сигна- асинхронного RS-триггера, первый вы- )( на пыходе элемента H-tlE 6 на ны- ход которотю соединен с вторым вхо- :;,,: I ;. i-;K ii . , i I Г n vi-i : , ; i r. i ;;c .1; . 1, -1 Г1 1);ч1 I D дну:: n - i ;ii ::; i .цемента (II fihiTb гдиш .. Й cibiia. i. . .-:. I ill ,, iiC pfiiii i в:ч(1д iiJcri.iTO двухвходо- i .r., чгипкмцинпые |;ос гояния 00(1, / b з.чемсита И-НК подключен к перво- ijlli нозпикат) не могут.му входу второго асинхронного RS-тригИулевой сигнал на вьгходе элемен- гера, второй выход которого соединен та И-НЕ 6 формирует высокие сигналы с первым входом второго трехвходового на выходах элементов И-НЕ 7, 2 и 13. элемента И-ИЕ, а первый выход - с Таким образом, на обоих входах эле- ЗО вторым входом третьего двухвходового мента И-НЕ 3 оказываются высокие сиг- элемента И-НЕ,выход которого подклю- налы: с выходов элементов И-НЕ 2 и чен к первому входу третьего асинх- 13. На выходе элемента И-НЕ 3 оказы- ронного RS-триггера, отличаю- вается нулевой с.игнал, который форми- щ е е с я тем, что, с целью повьппе- рует единичный сигнал на выходе эле- ,,„ ния надежности работы путем полного мента И-НЕ 4, т.е. схемная реализация исключения запрещенных состояний, не дает возможности появления запре- входная шина подключена к второму щенного состояния 100.входу третьего асинхронного RS-тригПроан.г.тпзируем послеллее запре- гера, второй выход которого соединен щенное состояние 101. На выходах до вторым входом первого трехвходово- элементов И-НЕ 2 и 6 ок.чзываются вы- го элемента И-НЕ и с вторым входом сокие сигналы. Однако выходной сигнал первого асинхронного RS-триггера, элемента И-НЕ 6 приложен к одному из первый выход которого подключен к входов элемента И-НЕ 2. Таким обра- второму входу второго трехвходового зом, высокий сигнал на выходе элемен- g элемента И-НЕ и к второму входу вто- та И-НЕ 2 может возникнуть в том лишь рого асинхронного R3-TpHrrepa, пер- сл учае, если на втором входе элемен- вый вход которого соединен с первым та И-НЕ 2 существует нулевой сигнал. входом четвертого двухвходового эле- Источником этого сигнала является эле- мента И-НЕ и с выходом первого двух- мент И-НЕ 3. Однако, выход этого эле- 50 Входового элемента И-НЕ, второй вход мента подключен и к входу элемента которого подключен к выходу четвер- И-НЕ 4, т.е. на выходе элемента И-НЕ 4 того двухвходового элемента И-НЕ, может быть только единичный сигнал. второй вход которого соединен с выхо- Следовательно, предположение о форми- дом второго трехвходового элемента ровании единичных сигналов на выхо- gg И-НЕ, третий вход которого подключен дах элементов 2 и 6 делает невозмож- к первому входу второго двухвходово- ным существование низкого сигнала на го элемента И-НЕ, выход которого со- выходе элемента И-НЕ 4 и значит пред- единен с третьим входом первого трех- лагаемое троичное счетное устройст- входового элемента И-НЕ.

tl tz fy и 5 ts

cpu3.2

Изобретение может быть использовано, например, для построения счетных схем по модулю три и для управления электронными ключами. Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства. Счетное устройство содержит асинхронные RS-триггёры на элементах И-НЁ 2-7, двухвходовые элементы И-НЕ 8-11 и трехвходовые элементы 12 и 13. Предложенное функпиональ запрещенных состояний.