Счетчик Советский патент 1989 года по МПК H03K23/58 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении счетных устройств и делителей частоты.

Цель изобретения - повышение быстродействия счетчика.

На фиг.1 показана структурная схема сче.тчика; на фиг. 2 - схема элемента совпадения на КМОП-транзисторах.

Счетчик содержит элемент 1 совпадения на КМОП-транзисторах, выход 2 которого является выходом индикации окончания переходных процессов счетчика из m пар счетных триггеров 3-1 - 3-4, каждый из которых, кроме первого, состоит иэ двух элементов 2И-ИЛИ-НЕ 4-1 и 4-2 и четырех элементов И-НЕ

5-8, первые входы первых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ являются счетным входом счетного триггера, их вторые входы соединены соответственно с вторыми входами вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ 4-1 - 4-2 и выходами второго 4-2 и первого 4-1 элементов 2И-ИЛИ-НЕ и первыми входами второго 6 и четвертого 8, первого 5 и третьего 7 элементов И-НЕ, а их третьи входы соединены соответственно с третьими входами вторых элементов 2И-ИЛИ-НЕ, выходами первого 5 и второго 6 элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьего 7 и четвертого 8 элементов И-НЕ и вторы-

сл tc

;о

4 4

ас

ми входами четвертого 8 и третьего 7 элементов И-НЕ, первые входы вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ А-1 и 4-2 соединены со счетным входом 9 счетчика, при этом счетный вход каждого счетного триггера пары соединен с выходом второго элемента И-НЕ 6 второго счетного триггера лре- дыдущей пары, а выходы первого 5 и второго 6 элементов И-НЕ каждого счетного триггера соединены с входами элемента 1 совпадения, в каждый элемент 2И-ИЛИ-НЕ счетного триггера каждой пары, кроме первой, введена третья группа входов по И, первые входы этих групп входов по И первого счетного триггера 3-3 пары соединены с выходом второго элемента И-НЕ 6

15

94484

тора 16, исток которого соединен со стоками транзисторов 10.1 и 12.1 троек и через резистор 20 - со стоком транзистора 16 и истоком транзистора 17, затвор которого соединен с затвором транзистора 10.1, а сток с истоком транзистора 18, затвор которого соединен с затвором транзистора 11.1, а сток - с обшей шиной 23, исток и сток транзистора 12.m соединены соответственно с истоком и стоком транзистора 14, эатвор которого соединен с входом 12.4т элемента 1 совпадения.

Счетчик работает следующим образом.

При подаче на счетный вход 9 значе- (11II

10

ния

в каждом счетном триггере

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия. В параллельно-последовательном счетчике, содержащем элемент совпадения на КМОП-транзисторах и M пар счетных триггеров, каждая из которых, кроме первой, состоит из двух элементов 2И-ИЛИ-НЕ и четырех элементов И-НЕ, в каждый элемент 2И-ИЛИ-НЕ счетного триггера каждой пары, кроме первой, введена третья группа входов по И, первые входы этих групп входов И первого счетного триггера пары соединены с выходом второго элемента И-НЕ первого счетного триггера предыдущей пары, а входы групп входов по И второго счетного триггера пары соединены с выходом третьего элемента И-НЕ первого счетного триггера пары, второй и третий входы групп входов по И каждого счетного триггера пары соединены соответственно со вторым и третьим входами групп входов по И элемента 2И-ИЛИ-НЕ счетного триггера. 2 ил.

первого счетного триггера 3-1 предьщу-20 3.1 - 3.4 состояние RS-триггера, общей пары, а входы этих групп входов по И второго счетного триггера 3-4 пары соединены с выходом третьего его элемента И-НЕ 2 первого счетного триггера 3-3.пары, второй и третий входы этой группы входов по И каждого счетного триггера пары соединены соответственно с вторым и третьим входами первой и второй групп входов по

35

40

И элемента 2И-ИЛИ-НЕ счетного тригге- JQ мента 1 и выходе 2 счетчика - также ра.

Первый счетный триггер 3-} выпол- . нен по схеме трех триггеров на элементах И-НЕ 4.3, 4.4 5-8.

Элемент 1 совпадения состоит из m троек транзисторов (JO.I, 11,1, 12-1),... (lO.m, 11 .m, 12,т)р-типа, транзисторов 13.1-13,4m, транзисторов 14.15-р-типа, трех транзисторов 16-18 п-типа, инвертора 19 и резистора 20.

Затворы транзисторов 10.1, 11.1, 12.1 каждой тройки соединены с вхо- . дами 21..4L-3, 21.41-2, 21.41-1 элемента I совпадения (фиг.1), исток транзистора 12.1 соединен со стоком транзистора П.i, исток которого соединен шиной 22 питания с истоком транзистора 10.1, сток которого соединен со стоком транзистора 12.1, стоками транзисторов 12.1 остальных троек, входом инвертора 19 и стоком транзистора 15, затвор которого соединен с выходом инвертора 19, а исток со стоками транзисторов 13.1- 13.4т, истоки которых соединень с шиной 22 питания, а затворы - с входами элемента совпадения, выход инвертора 19 соединен с затвором транзис45

50

55

значение 1 , что свидетельствует о завершении переходного процесса в этой фазе работы счетчика. Переключе ние всех счетных триггеров 3.1 при этом происходит параллельно.

При появлении значения 1 на выходе 2 счетчика на его счетный вход 9 может быть подано значение О. Пр этом всегда переключается первый сче ный триггер 3.1 первой пары, т.е. сн чала на вьпсодах обоих его элементов 4.3 и 4.4 появляется значение 1, а потом на выходе одного из его элементов 5 или 6 - значение О. Кажды первый счетный триггер 3.3 остальных пар счетных триггеров переключается лишь в том случае, если на выходах обоих элементов И-НЕ 6 счетных триггеров предыдущей пары появилось значение О, а каждый второй счетный триггер остальных пар переключается лишь в том случае, если значение О появилось на выходе элемента И-НЕ 6 второго счетного триггера 3.2 предьад щей пары и на выходе элемента И-НЕ 7 первого счетного триггера пары. Пе реключение обоих счетных триггеров каждой пары происходит параллельш). Параллельно-последовательное переклю

разованного элементами И-НЕ 7 и 8, переписывается через элементы И-НЕ 5 и 6 в RS-триггер, образованный элементами 4.1, после чего состояние RS-триггера, образованного элементами И-НЕ 7 и В, изменяется на противоположное, в результате чего на выходах обоих элементов И-НЕ 5 и 6 появляется значение 1, а на выходе эле

мента 1 и выходе 2 счетчика - также

значение 1 , что свидетельствует о завершении переходного процесса в этой фазе работы счетчика. Переключение всех счетных триггеров 3.1 при этом происходит параллельно.

При появлении значения 1 на выходе 2 счетчика на его счетный вход 9 может быть подано значение О. При этом всегда переключается первый счетный триггер 3.1 первой пары, т.е. сначала на вьпсодах обоих его элементов 4.3 и 4.4 появляется значение 1, а потом на выходе одного из его элементов 5 или 6 - значение О. Каждый первый счетный триггер 3.3 остальных пар счетных триггеров переключается лишь в том случае, если на выходах обоих элементов И-НЕ 6 счетных триггеров предыдущей пары появилось значение О, а каждый второй счетный триггер остальных пар переключается лишь в том случае, если значение О появилось на выходе элемента И-НЕ 6 второго счетного триггера 3.2 предьаду- щей пары и на выходе элемента И-НЕ 7 первого счетного триггера пары. Переключение обоих счетных триггеров каждой пары происходит параллельш). Параллельно-последовательное переклю-

чении счетных триггеров в этой фазе завершается появлением либо значения О на выходе элемента И-НЕ 5 одного из них, либо значения О на выходе элемента И-НЕ 6 последнего счетного триггера, после чего в обоих случаях на выходе элемента 1 совпадения и выходе 2 счетчика появляется значение О, что свидетельствует о завершении переходного процесса в этой фазе работы счетчика.

После появления значения О на выходе 2 счетчика на его счетный вхо 9 может быть подано значение 1 и т.д.

Элемент 1 совпадения на КМОП-тран зисторах (фиг.2) работает следующим образом.

В первой фазе работы счетчика на входе инвертора 19 находится логическое значение 1, а на его выходе и выходе элемента совпадения - логическое значение О, при этом транзисто 15 открыт, а транзистор 16 закрыт. При появлении логического значения 1 на всех входах элемента 1 совпадения и, следовательно, на затворах транзисторов 10.i, It.i, 12.i всех троек транзисторов и на затворах транзисторов 13.1-13.4т и транзистора 14 эти транзисторы закрываются, а транзисторы 17 и 18 открываются, при этом на входе инвертора 19 появляется логическое значение О, а на его выходе и выходе элемента совпадения - логическое значение 1, после чего транзистор 15 закрывается, а транзистор 16 открывается. На этом завершается работа элемента 1 совпадения в первой фазе работы счетчика.

Во второй фазе работы счетчика значение О появляется на первом или втором входе элемента 1 совпадения и, следовательно, на затворе либо транзистора 10.1, либо транзистора 11.1. В первом случае транзистор 10.1 открывается, а транзистор 17 закрывается, на входе инвертора 19 появляется значение 1, а на его выходе и выходе элемента 1 совпадения - значение О. Во втором случпе открывается транзистор 11.1, закрывается транзистор 18, при этом на входе инвертора 19 появляется значение 1 лишь в том случае, если значение О появилось на затворе первого транзистора 10.i любой тройки, либо на затворах транзисторов ll.i и 12.1 любой

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тройки, либо на затворах транзисторов 1 1.т и 14, что приводит к появлению значения О на выходе инвертора 19 и выходе элемента 1 совпадения, после чего открывается транзистор 15 и закрывается транзистор 16. На этом заканчивается вторая фаза работы счетчика.

Поскольку в предложенном счетчике сигнал на выходе 2 счетчика свидетельствует о завершении переходных процессов во всех его счетных триггерах 3.1, возможно параллельное считывание информации со всех счетных триггеров 3.1 в обеих фазах работы счетчика, т.е. последний может быть использован и как делитель частоты, и как счетчик импульсов.

Импульсная длительность цикла в счетчике составляет (п+8) С .

Формула изобретения

Счетчик, содержащий элемент совпадения на КМОП-транзисторах, выход которого является выходом индикации окончания переходных процессов счетчика из m пар счетных триггеров, каждый из которых, кроме первого, состоит из двух элементов 2И-ИЛИ-НЕ и четырех элементов И-НЕ, первые входы первых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ являются счетным входом счетного триггера, их вторые входы соединены соответственно с вторыми входами вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ, выходами второго и первого элементов 2И-ИЛИ-НЕ и первыми входами второго и четвертого, первого и третьего элементов И-НЕ, а их третьи входы соединены соответственно с третьими входами вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ, выходами первого и второго элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И-НЕ и вторыми входами четвертого и третьего элементов И-НЕ, первые входы вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ соединены со счетным входом счетчика, при этом счетный вход каждого счетного триггера пары соединен с выходом второго элемента Н-НЕ второго счетного триггера предыдущей пары, выходы первого и второго элементов И-НЕ каждого счетного триггера соединены с входами элемента совпадения, а первый

счетный триггер выполнен по схеме тр триггеров на элементах И-НЕ, отличающийся те м, что, с целью увеличения быстродействия, в калодый элемент 2И-ИЛИ-НЕ счетного триггера каждой пары, кроме первой, введена группа входов по И, первые входы этих групп входов по И первого счетнго триггера пары соединены с выходом второго элемента И-НЕ первого счетного триггера предыдущей пары, а входы этих групп входов по И второго счетного триггера пары соединены с выхо- дом третьего элемента И-НЕ первого счетного триггера пары, второй и третий входы этой группы входов по И каждого счетйого триггера пары соединены соответственно с вторым и третьим входами первой и второй групп входов по И элементов 2И-ИЛИ- НЕ счетного триггера, а элемент совпадения на КМОП-транзисторах содержит m троек транзисторов р-типа, 4т+2 транзисторов р-типа, три транзистора п-типа, инвертор и резистор, причем затворы транзисторов р-типа каждой тройки соединены с входами элемента совпадения, исток третьего транзистора р-типа соединен со стоком второ- го транзистора р-типа, исток которр

5

Q 0

0

5

го соединен с шиной питания и истоком первого транзистора р-типа, сток которого соединен со стоком третьего транзистора р-типа, стоками третьих транзисторо р-типа остальных троек, входом инвертора и стоком транзистора р-типа, затвор которого соединен с выходом инвертора, а исток - со стоками транзисторов,р-типа, истоки которых соединены с пшной питания, а затворы - с входами элемента совпадения, выход инвертора соединен с выходом элемента совпадения и затвором транзистора п-типа, исток которого соединен со стоками первого и третьего транзисторов троек транзисторов р-типа и через резистор с стоком этого транзистора n-THiia и истоком транзистора п-типа, затвор которого соединен с затвором первого транзистора р-типа первой тройки, а сток - с истоком транзистора п-типа, затвор которого соединен с затвором второго транзистора р-типа первой тройки, а сток - с общей шиной, при этом исток и сток третьего транзистора р-типа последней тройки соединены соответст венно с истоком и стоком транзистора р-типа, затвор которого соединен с входом элемента совпадения.