Реверсивный счетчик импульсов Советский патент 1988 года по МПК H03K23/76 

(Л

о

ел

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при проектировании реверсивных цифровых вычислительных устройств с двоичной системой счисления.

Целью изобретения является упрощение счетчика за счет исключения одного троичного элемента из каждог нечетного разряда и изменения конструктивных признаков.

На фиг. 1 приведена в качестве примера схема четырехразрядного реверсивного счетчика импульсов; на фиг. 2 - временная диаграмма работы четырехразрядного реверсивного счетчика импульсов с условными обозначениями.

Схема (фиг, 1) содержит первый - четвертый разряды 1-4; входную шину 5. Разряд 1- содержит троичные элеметы 6 и 7, выходную и установочные шины 8 и 9, разряд 2 - троичные элементы 10-12, выходную, тактовую и установочную шины 13, 14 и 15, разряд 3 - троичные элементы 16 и 17, выходную и установочную шины 18 и 19, разряд 4 - троичные элементы 20-22,, выходную, тактовую и установочную шины 23, 24 и 25.

Элементы 6, 10, 16, 20 являются первыми троичнь ми элементами соответственно разрядов 1-4J элементы 7, 11, 17, 21 - вторыми троичными элементами соответственно разрядов 1-4, элементы 12, 22 - третьими тро ичньми элементами соответственно

разрядов 2,4. 1 Установочные шины 9,14,19,24 соединены соответственно с первыми положительными складывающими входами элементов 6,10,16,20 с и соединены соответственно с отрицательньгми вычитающими входами элементов 7,11, 17,21. Выходы элементов 6,10,16,20 соединены соответственно с положительными складывающими входами элементов 7311,17,21 и соединены соответственно с отрицательными складывающими входами элементов 7,11,17,2 выходы которых соединены соответственно с выходными шинами 8,13,18, 23 и соответственно с вторыми положительными складывающими входами элементов 6,10,16,20, выходы первых трех из которых соединены соответственно с отрицательными вычитающим входами элементов 10,16,20. В разрядах 2,А тактовые шины 15 и 25 соеди0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нены соответственно с положительными вычитающими входами элементов 12,22, первые положительные складывающие входы кбторых соединены соответственно с третьими положительными складывающими входами элементов 10,20. Вторые положительные складывающие входы элементов 12,22 соединены Соответственно с вторыми положительными складывающими входами элементов 10,20. Выходы элементов 12,22 соединены соответственно с положительными вычитающими входами элементов 11,21. В разряде 1 отрицательный вычитающий вход элемента 6 соединен с входной шиной 5. В разряде 1 выход элемента 6 соединен с отрицательным вычитающим входом элемента 12, выход которого соединен с положительным вычитающим входом элемента 16 и третьим положительном складывающим входом элемента 20. Входная шина 5 соединена с положительным вычитающим входом элемента 6 и с первым положительным складывающим входом элемента 12.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы первой - третьей фаз 26-28 тактового питания, временная диаграмма импульсов 29 на шине 5, временные диаграммы 30-39 соответственно импульсов записи и считывания на элементах 6,7,10-12,16,17,20-22 и приняты следующие обозначения:Л.- тактовые импульсы, - - запись +1, т - запись -1, -А. - считьшание +1,- - считывание -1, -чг - считывание О.

Система тактового питания счетчика - трехфазная. Тактовым импульсом первой фазы поступают положительные и отрицательные импульсы на шину 5, а также считывается информация с элементов 1 1 и 16.

Тактовыми импульсами второй и третьей фаз считывается информация соответственно с элементов 6, 17, 20, 22 и 7, 10, 12, 21. Импульсы поступают на Ешну 5 через периоды времени, кратные трем фазам (тактам) тактового питания о,На тактовые шины 15 и 25 поступает соответственно генерация импульсов с тактовой частотой во время тактовых импульсов второй и первой фаз на первые вычитающие входы элементов 12 и 22, при отсутствии импульсов на их остальных входах они явля31

ются генераторами отрицательных импульсов .

Счетчик реализован на троичных элементах, которые вьшолняют операции, описываемые таблицей, и реализуются, например, на магнитньк логических ячейках. Следует отметить, что складывающие входы эквивалентны вычитающим входам за исключением, знака вьгходного импульса, который является противоположным, а первый, второй и третий складывающие (вычитающие) входы эквивалентны собой (см, таблицу).

импульсов на входы

Состояние

выхода

элемента

Складывающие

Вычитающие

,3

О

1

2

3

1,2,3

2,3

3

О

1

2

О О

о

о

-1 -1

1

+ 1

+ 1 +1

На элементах 7,11,17 и 21 положительные импульсы формируют единичное состояние (1) счетчика соответственно первого - четвертого разряда. При поступлении отрицательных импульсов на щину 5 переносами первого четвертого разряда 1-4 являются отрицательные импульсы соответственно с выходов элементов 6,10,16 и 22. При поступлении положительных импульсов на шину 5 переносом первого разряда 1 является положительньй импульс с шины 5, если первый разряд 1 находится в единичном состоянии, второго разряда 2 - положительный импульс с выхода элемента 12, третье

0

5

0

5

0

10

го разряда 3 - положительный импульс с выхода элемента 12, если третий разряд 3 находится в единичном состоянии, четвертого разряда 4 - положительный импульс с выхода элемента 22. Для представления чисел в счетчике используется двоичная система счисления.

При поступлении одного импульса (положительного или отрицательного) с шины 5 или с выхода переноса первого, второго или третьего разряда соответствующий разряд меняет свое внутреннее состояние на обратное. При поступлении на шину 5 положительньЬс импульсов реверсивный счетчик вьщол- няет функции суммирующего счетчика, при поступлении отрицательных импульсов - функции вычитающего счетчика. Наличие обратной связи позволяет хранить результат сложения (вычитания) , т.е. обеспечивает хранение состояния 1 разряда счетчика в виде генерации положительных импульсов на его выходной шине.

I

При поступлении на установочные шины 9,14,19 и 24 положительных импульсов разряды счетчика устанавлиБаются в состояние

1.

при поступ5

0

5

0

5

лении отрицательных импульсов на элементах 7,11,17 и 21 происходит компенсация импульсов состояния разрядов счетчиков, т.е. установление, в состояние О. При необходимости записи кода некоторого числа на установочные шины 9,13,19 и 24 разрядов. 1-4 счетчика подаются значения разрядов записываемого числа.

На фиг. 2 приведена временная диаграмма прямого счета с 0000 до 1000 при поступлении восьми положительных импульсов и обратного счета с 1000 до 0111 при поступлении одного отрицательного импульса.

Счетчик работает следующим образом.

При поступлении первого положительного импульса по шине 5 тактовым импульсом первой фазы первого такта согласно таблице истинности элемента производится запись по положительному вычитающему входу элемента 6, третье- му положительному складывающему входу элемента 10 и первому положительному cклaдывaющe fy входу элемента 12. Тактовым импульсом второй фазы

5

отрицательный импульс с элемента 6 производит запись по отри11,ательному складывающв входу элемента 7, отрицательному вычитающему входу эле- мента 10 и отрицательному вычитающему входу элемента 12, а также поступающий на шину 15 положительный импульс производит запись по положительному вычитающему входу элемента 12. Тактовым импульсом третьей фазы положительный импульс с элемента 7 передается на выходную шину 8, образуя состояние 1 первого разряда 1. Результирующее состояние счетчика на выходных шинах 23, 18, 13 и 8 0001.

При поступлении на шину 5 во,вто- ром-девятом тактах последующих импульсов счетчик работает аналогично.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый счетчик упрощен. В нем сокращено количество троичных элементов и .тактовых шин при сохранении работоспособности, функциональных возможностей и основных технических характеристик.

Формула изобретения

Реверсивный счетчик импульсовj содержащий входную щину и разряды, каждый нечетный разряд содержит два троичных элемента, каждый четный разряд содержит три троичных элемента и тактовую шину, каждый разряд содержит выходную и установочную ши- |иы, последняя из которых соединена Ь первым положительным складывающим рходом первого и отрицательным вычи- Дающим входом второго троичных элементов, выход первого троичного

5

0

5

0

5

д

106

элемента соединен с положительным и отрицательным складывающими входами второго троичного элемента, выход которого соединен с выходной шиной и с вторым положительным складывающим входом первого троичного элемента, выход которого соединен с отрицательным вычитающим входом первого троичного элеме 1та следующего разря- . да, в четном разряде тактовая шина соединена с положительным вычитающим входом третьего троичного элемента, первый и второй положительные складывающие входы которого соединены соответственно с третьим и вторым положительными складывающими входами первого троичного элемента, выход третьего троичного элемента соединен с положительным вычитающим входом второго троичного элемента, в первом разряде отрицательный вычитающий вход первого троичного элемента соединен с входной шиной, о т л и ч а- щ и и с я тем, что, с целью упрощения, в нечетном разряде выход первого троичного элемента соединен с отрицательным вычитающим входом третьего троичного элемента следующего .четного разряда, выход третьего троичного элемента которого соединен с положительным вычитающим входом первого троичного элемента следующего нечетного разряда и третьим положительным складывающим входом первого троичного элемента следующего четного разряда, входная шина соединена с положительным вычитающим входом первого троичного элемента первого разряда и с первым положительным складывающим входом третьего троичного элемента второго разряда.

1такт2такт Зтакт

lOfjjoKm

Изобретение может быть использовано при проектировании реверсивных цифровых вычислительных устройств с двоичной системой счисления. Цель изобретения - упрощение устройства. Реверсивный счетчик импульсов содержит разряды 1-4. Троичные элe feнты (ТЭ) 6, 10, 16 и 20 являются первыми ТЭ разрядов 1-4. ТЭ 7, 11, 17 и 21 являются вторыми ТЭ соответственно разрядов 1-4 соответственно. ТЭ 12 и 22 являются третьими ТЭ разрядов 2 и 4 соответственно. Предложенное функциональное соединение злемен- тов счетчика позволяет исключить из каждого нечетного разряда один ТЭ, 2 ил., 1 табл.

Фид.2