Синхронный счетчик Советский патент 1991 года по МПК H03K23/40 

И С

Изобретение относится к дискретной и импульсной технике. Цель изобретения - упрощение синхронного счетчика и повышение нагрузочной способности - достигается за счет выполнения счетчика на элементах 1-1, 3-1. 4-1 и элементах И-ИЛИ- НЕ 2-1, образующих триггеры первой и второй ступени. Триггеры первой ступени формируют обобщенные сигналы установки выходных триггеров счетчика, а n+1-й триггер первой ступени, кроме того, вырабатывает групповой сигнал переноса. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в импульсных устройствах, а также в устройствах дискретной техники и в ЭВМ для счета импульсов.

Целью изобретения является упрощение и повышение нагрузочной способности синхронного счетчика.

На фиг. 1 приведена функциональная схема счетчика с коэффициентом счета k 16 05 04... сп 10000 5s & ... 5i + 1 01111 + 1; на фиг.2 - функциональная схема счетчика для k 10.

Счетчик содержит пять элементов ИЛИ- НЕ первой ступени 1-1:1-5, пять элементов И-ИЛИ-НЕ 2-1:2-5, четыре элемента ИЛИ- НЕ первой группы 3-1:3-4. четыре элемента ИЛ ИННЕ второй группы 4-1:4-4. Выход k-ro (k - 1,5) элемента ИЛИ-НЕ 1-k первой ступени соединен с единственным входом первой группы И k-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-k. выход которого соединен с первым входом k-ro элемента ИЛИ-НЕ 1-k первой ступени, выход 1-го элемента ИЛИ-НЕ З-l первой группы (I 1,4), являющийся i м инверсным выходом а; счетчика, связан с первым входом 1-го элемента ИЛИ-НЕ 4-1 второй группы, выход которого, являющийся 1-м прямым выходом а; счетчика, подключен к первому входу 1-го элемента ИЛИ-НЕ 3-1 первой группы, выход J-ro (J 1,3) элемента ИЛИ-НЕ 3-J первой группы подключен к J-му входу второй группы И j-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-J, выход J-ro элемента ИЛИ- НЕ 4-J второй группы соединен с J-ми входами вторых групп И s-x элементов И-ИЛИ-НЕ j+1.4), выход 1-го элемента И-ИЛИ-НЕ 2-1 соединен с i+j-м входом второй группы И J-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-J для всех j I и с l+J-1-м входом второй

,0ч 00 00

Јь О

СК

группы И j-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-J для всех j i, выход j-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-J связан с 3+)-м входом второй группы И четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ 2-4, выход пятого элемента И-ИЛИ-НЕ 2-5, являющийся выходом сигнала переноса Рт 4-1 счетчика, соединен с q+4-м входом (q 1,3, О$ д$, т.е. N 5) второй группы И q-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-q и с седьмым (N+n-2 о 5 + 4-2 7) входом второй группы И четвертого (N- оп +1 5-1 4) элемента И-ИЛИ-НЕ 2-, выход четвертого элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3-4 подключен к восьмому (N+n-2 on + 1 5 + 4-2+ + ) входу второй группы И четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ 2-, v-й вход (v 1,4,

4

(5i & дз 1 ; V 5| 4) второй труп

i 1

пы И пя того (п + 1 - 5) элемента И-ИЛИ-НЕ 2-5 соединен с выходом v-ro элемента И- ИЛИ-НЕ 2v, 4+у-й вход второй группы И пятого элемента И-ИЛИ-НЕ 2-5 подключен к выходу v-ro элемента ИЛИ-НЕ второй группы 4v, выход первого элемента ИЛИ- НЕ первой ступени 1-1 соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3-1, выходj+1-го элемента ИЛИ-НЕ первой ступени 1-J+1 соединен с J-r+2-м входом (г 1,j) r-го элемента ИЛИ-НЕ второй группы 4-2 и с вторым входом J+1-го элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3-J+1, выход пятого элемента ИЛИ-НЕ первой ступени 1-5 подключен к 6-1-му входу (I I для I 1,2,3,4, так как д -&i йз - 63 - дь - 1 ) 1-го элемента ИЛИ-НЕ второй группы, вторые входы элементов ИЛИ-НЕ первой ступени 1-1:1-5 соединены с тактовым входом счетчика, а h+2-e входы (h 1,m) всех элементов ИЛИ-НЕ первой ступени 1-1.1-5 связаны с входом h-ro сигнала переноса

Р ... Рт.

Работа счетчика состоит в следующем. Предположим, в исходном состоянии ai 32- аз 34 0, т.е. все триггеры второй ступени установлены в О, а логический уровень на тактовом входе Т соответствует сигналу логической 1. Будем также считать, что в течение всего времени работы счетчика входныесигналыпереносов

р ... рЪ .. pin 0.

В исходном состоянии все Uk 0 (к

1,5), а Ш2 W3 ftM рт + 1 , поскольку все элементы 2-2:2-5 заперты по входам своих вторых групп И уровнями О с выходов 31-34. Так как ai 1 (сигнал на первом входе второй группы И элемента 2-1), то 0)1 0 .

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Пусть в некоторый момент времени на вход Т поступает сигнал О, после чего становится Ui 1, затем ai 0 и ai f 1, т.е. счетчик принимает состояние а4азааа1 0001. При этом на первых двух входах второй группы И элемента 2-2 сигналы 32 и at будут равны 1, однако сигнал Ui 1 поддерживает нулевое состояние сигнала , запрещающего срабатывание второй группы И элемента 2-2, поэтому в схеме счетчика не происходит новых изменений вплоть до момента времени, когда сигнал Т становится равным 1, после чего Ui 0, затем 1 и йЈ 0 , т.е. схема подготовлена к счету второго тактового импульса. С приходом второго Т 0 вырабатывается Ua 1, поддерживающий (D2 - 0 и устанавливающий счетчик в состояние 0010. После того, как станет Т 1, вырабатываются последовательно: IJ2 0, с)2 1 и 1 , т.е. схема готова к счету третьего тактового импульса, с приходом которого (Т 0) счетчик примет состояние 0011 и во время третьей паузы (Т 1) будет подготовлен к насчету четвертого тактового импульса так, что Ui 0, ui 1 и 0 . Продолжая аналогичные рассуждения, можно убедиться в том, что после 15-го импульса (Т 0) в счетчике установится код 1111, а во время 15-й паузы (Т 1) он будет подготовлен к приему 16-го тактового импульса:

ftu uM 1 , рт +1 0. Последний сигнал является выходным сигналом па- раллельного переноса счетчика, подготавливающим к счету группу старших разрядов (если таковые есть). В том случае, если эта группа старших разрядов выполнена аналогично счетчику, рассматриваемому

по фиг.1, то сигнал рт +1 является для нее входным сигналом переноса, подаваемым на соответствующие входы элементов ИЛИ-НЕ первой ступени. С приходом 16-го импульса Т 0 счетчик примет исходное состояние 0000, а в n+1-й разряд (входящий в группу старших разрядов) одновременно запишется 1. При наличии сигнала переноса рт + 1 0 срабатывание старших разрядов происходит одновременно с четырьмя разрядами рассматриваемого счетчика. Таким образом, очевидно, что рассматриваемый счетчик (фиг.1) в общем случае может содержать несколько групп разрядов, объединенных тактовой шиной и шинами соответствующих групповых сигналов параллельного переноса, причем число групп разрядов, из которых состоит счетчик, не снижаэт его быстродействия, характеризуемого чистотой тактовых импульсов

f - , где г - среднее время срабатывания одного логического элемента ИЛИ-НЕ или И-ИЛИ-НЕ. Время 5 г складывается из длительности импульса tn 2 г (когда Т 0) и длительности паузы tff 3 т (когда ).

На фиг.2 изображена функциональная схема двоично-десятичного счетчика, т.е. счетчика с коэффициентом к о$ о$ .. f7i 01010 k(55 4 .. (5i 1+1001. Счетчик содержит пять элементов ИЛИ-НЕ первой ступени 1-1:1-5, четыре элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3-1:3-4. четыре элемента ИЛИ-НЕ второй группы 4-1:4-4 и пять элементов И-ИЛИ-НЕ, выход k-го (k 1,5) элемента ИЛИ-НЕ первой ступени 1-k соединен с единственным входом первой группы И k-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-k, выход которого соединен с первым входом k-ro элемента первой ступени 1-k, выход 1-го (I 1,4) элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3-1, являющийся 1-м инверсным выходом счетчика, связан с первым входом 1-го элемента ИЛИ-НЕ второй группы 4-1, выход которого, являющийся 1-м прямым выходом счетчика, подключен к первому входу 1-го элемента 1ЛИ-НЕ первой группы1 3-1, выход j-ro0 1,3)элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3-J подключен к j-му входу второй группы И J-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-J, выход J-ro элемента ИЛИ-НЕ второй группы 4-J соединен с J-ми входами второй группы И s-x элементов (s J+1,4) И-ИЛИ-НЕ 2-s, выход 1-го элемента И-ИЛИ-НЕ 2-1 соединен с I+J-M входом второй группы И j-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-J для всех и с l+j-1-м входом второй группы И j-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-J для всех , выход j-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-J связан с S+J-м входом второй группы И четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ 2-4, выход пятого элемента И- ИЛИ-НЕ 2-5, являющийся выходом сигнала переноса рЈ,, счетчика, соединен с пятым (q+n 1+4 5) входом (q 1,2-0-1 1,1 1; , т.е. N 2) второй группы И первого элемента И-ИЛИ-НЕ 2-1 и с шестым (N+n-2 Oh +1 2 + 4 - 2-0 6) входом второй группы И второго (N- On +1 2-0- 2) элемента И-ИЛИ-НЕ 2-2, выход четвертого элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3-4 подключен к седьмому (N+n-2-он + 1 +1 2+ + 4 - +1-7) входу второй группы И второго (N- oh +i -2-0 2) элемента И-ИЛИ-НЕ 2-2, v-й вход (v 1,2, Оу - 1.

V 2 5| д + 02 + 03 + 044Ю + ) i i

второй группы И пятого элемента И

ИЛИ-НЕ 2-5 соединен с выходом v-ro элемента И-ИЛИ-НЕ 2-v. 2+v-u вход второй группы И пятого элемента И-ИЛИ-НЕ 2-5 подключен к выходу v-ro элемента ИЛИ-НЕ второй группы 4-v, выход первого элемента ИЛИ-НЕ первой ступени 1-1 соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3-1, выход j+1-го элемента ИЛИ-НЕ первой ступени 1-J+1 соединен с 10 J-r+2-м входом (г 1J) r-го элемента ИЛИ- НЕ второй группы 4-г и с вторым входом J+1-ro элемента ИЛИ-НЕ первой группы 3- -J+1, выход пятого элемента ИЛИ-НЕ первой ступени 1-5 подключен к 6-1-му входу (I i 15 для I 1 и I 4, так как di 64 1 ) 1-го элемента ИЛИ-НЕ второй группы 4-1, вторые входы элементов ИЛИ-НЕ первой ступени 1-1:1-5 соединены с тактовым ходом Т счетчика, а h+2-e входы (h 1,m) всех 20 элементов ИЛИ-НЕ первой ступени связаны с входом h-ro сигнала переноса.

Работа двоично-десятичного счетчика (фиг.2) аналогична работе двоичного счетчика по (фиг. 1 вплоть до момента начала девятой паузы, когда в счетчике установлен код 34333231 1001. Во время девятой паузы (Т 1) устанавливаются

45 J 1)элемента И-ИЛИ-НЕ и с l+j-1-м входом первой группы И j-ro (для всех j I) элемента И-ИЛИ-НЕ, выход j-ro элемента И-ИЛИ- НЕ связан с n+j-1-м входом первой группы И n-го элемента И-ИЛИ-НЕ, отличаю50 щ и и с я тем, что, с целью упрощения и повышения нагрузочной способности, в него введены п + 1 элементов ИЛИ-НЕ первой ступени, п элементов ИЛИ-НЕ первой группы п элементов ИЛИ-НЕ второй группы и

5 n+1-й элемент И-ИЛИ-НЕ, выход k-ro (k Т, п+1) элемента ИЛИ-НЕ первой ступени соединен с единственным входом второй группы И k-ro элемента И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом k-ro элемента ИЛИ-ЧЕ первой ступени, выход

25

30

35

40

i-ro элемента ИЛИ НЕ первой группы, являющийся 1-м инверсным выходом счетчика, соединен с первым входом 1-го элемента ИЛИ-НЕ второй группы, выход которого, являющийся 1-м прямым выходом счетчика, подключен к первому входу 1-го элемента ИЛИ-НЕ первой группы, j-й прямой выход счетчика соединен с J-ми входами первых групп И S -x(S j+1,n) элементов И-ИЛИ- НЕ, выход n-И-го элемента И ИЛИ-НЕ, являющийся выходом сигнала переноса счетчика, соединен с q + n-м q 1, N- Оп -И - 1 : 7л 5м ; 1 М п+1) входом первой группы И q-ro элемента И- ИЛИ--НЕ и с N+n-2 Oh -M -м входом первой группы И N- пп + 1 -го элемента И -ИЛИ-НЕ, выход п-го элемента ИЛИ-НЕ первой группы под- ключен олько при k 2П и при k 2n+1 + 2 ; t 0,n-2) к N+n-2 On 4-1 + 1-му входу первой группы И N- оь + 1 -го элемента И- ИЛИ НЕ, вход v| (I I для всех I, таких, что

Р, Рт Л.

3| 1) первой группы И n+1-ro элемента И- ИЛИ-НЕ соединен с выходом 1-го элемента И-ИЛИ-НЕ, а ее вход Х| подключен к выходу 1-го элемента ИЛИ-НЕ второй группы,

выход первого элемента ИЛИ-НЕ первой ступени соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ первой группы, выход j+1-го элемента ИЛИ-НЕ первой ступени соединен с j-r+2-м (г 1.J) входом г-го элемента ИЛИ-НЕ второй группы и с вторым входом l+1-ro элемента ИЛИ-НЕ первой группы, выход п+1-го элемента ИЛИ-НЕ первой ступени подключен к гН+2-му (I I для всех I, таких, что д 1) входу 1-го элемента ИЛИ-НЕ второй группы, вторые входы элементов ИЛИ-НЕ первой ступени соединены с тактовым входом счетчика, а tu2-e (h 1,m) входы всех элементов ИЛИ- Н Е первой ступени соединены с входом h-ro

сигнала переноса .

Р,

т-и