РЕВЕРСИВНАЯ ПЕРЕСЧЕТНАЯ ДЕКАДА Советский патент 1969 года по МПК H03K23/56 H03K21/40 

Извеетиь реверсивные иересчетные декады иа потеициальиых логических элементах, содержащие нять пересчетных триггеров, соединенных по «ленте Мёбиуса, схемы «И, «ИЛИ и два триггера цепочки иереноса.

Известные cxeiMbi декад на импульсно-потенциальных элементах имеют малую надежность, обусловливаемую низкой помехоустойчивостью логических элементов имиульсио-потенциального типа; невысокое быстродействие, ограничиваемое временными параметрами импульсных и импульсно-потенииальиых элементов (дифференгцфующих цепей, линий задержки и т. д.); сложны из-за необходимости восстановления амплитуды и крутизны импульсов; громоздки, так как двоичная счетная ячейка на импульсно-потенгшальных элементах представляет собой каскад, состоящий из двух статических триггеров (наиример, кольцевая потенциальная декада должна содержать 20 триггеров).

Кроме того, существующие декады не имеют встроенного узла самоконтроля работы, что затрудияет использование таких декад з схемах промышлеииой автоматики, построенных по блочному принципу.

Схема предлагаемой реверсивиой декады отличается тем, что выходы иересчетных триггеров через схемы «И па два входа, образующие дешифратор, соединены с выходами

декады, а выходы пятого триггера пересчетной декады через схемы «И и «ИЛИ соединены со входом одного из триггеров цепочки переноса, выходы которого через схс.мы «И, «ИЛИ связаны со входами другого триггера иереноса. Выходы четных схем «И пересчетной декады через одну схему «ИЛИ, а нечетных - через другую схему «ИЛИ соединены с ОДНИ}, из входов схем «И. Другие входы схем «И подключены ко входам пересчет :ЮЙ декады, а выходы - ко входа.м схемы «ИЛИ индикатора неисиравиостей. Другие вхсды схемы «ИЛИ соединены с выходами четырех схем «И цепочки переноса на три входа, входы которых связаны с выходами двух триггеров цепочки иереноса и пятого трнггсра нересчетиой декады.

Это позволяет упростить схему декады н повысить надежность ее работы.

Иа чертеже нриведена схема предложенной реверсивной нереечетной декады.

Реверсивная пересчетная декада состоит из пересчетных трнггеров 1, пять из которых образуют иересчетную декаду н сосдинеиы по схеме «лента .Мёбиуса, а два - цеиочку переноса. Каждый из двух входов триггера I соединен с выходом одиой разделительной схемы «ИЛИ 2, входы которой соедииепы с выходами двух схем совиадеипя «И 3 на тр.и входа. Одиа из схе.м «И (на чертеже правая)

работает при одном направлении счета (сложение), а другая - при другом (вычитание); 4, 5 - входные шины (входы) декады; 6 и 7 - шины реверса, «сложение и «вычитание соответственно; 8 - шина сброса; 9- индикатор неисправности.

Один из входов каждой схемы совпадения 3 подключен к той из двух входных шин, на которой появится сигнал в то время, ксгда эта схема должна сработать; второй вход схемы совпадения подключен к одной из шин реверса, а третий - к выходу соответствуюш,его триггера / для обеспечения необходимой смены состояния триггеров грунпы. Триггеры этой группы Гд-TZ при работе декады на сложеНИе последовательно оказываются в следующих состояниях:

Каладое состояние реверсивной декады (см. таблицу) можно определить по состоянию двух из пяти триггеров / пересчетиой группы; например, нулевому состоянию декады соответствует нулевое состояние первого и последнего (пятого) триггеров / в группе из пяти; второму по таблице состоянию декады соответствует единичное состояние первого триггера и нулевое состояние второго триггера в этой же группе и т. д. Состояние реверсивной декады расшифровано по состоянию соответствуюш,ей пары триггеров / при помощи схем совпадения 3 на два входа, а выходы этих схем совпадения являются .выходами 10-19 реверсивной декады; 20 - выход «Перенос декады.

Для переноса в следующий разряд десятичного .потенциального счетчика цепочка переноса в виде двоичной счетной ячейки, парафазным входом которой являются выходы пятого (на чертеже правого) пересчетного триггера в группе из пяти триггеров. Выходы правого триггера этой ячейки являются выходом «Перенос декады. Как видно из таблицы состояний пяти пересчетных триггеров, соединенных по «ленте Мёбиуса, последний (пятый) триггер в этой группе меняет свое состояние после каждого пятого сигнала, поступающего на вход декады. Таким образом, правый триггер / двоичной потенциальной ячейки цепочки переноса меняет свое состояние после каждого десятого входного сигнала, поэтому перенос с .правого триггера цепочки переноса в следующую реверсивную декаду десятичного потенциального счетчика осуществляется с каждым переходом правого триггера в противоположное Састояние, т. е. через каждый цикл работы декады.

Входы триггеров цепочки переноса соединены с выходами схе.м совпадения 3, которые работают так же, как и схемы совпадения 3 в группе из пяти иересчетных триггеров /. Направление работы цепочки переноса определяется теми же шинами «сложение и «вычитание 6 и 7.

Выходы триггеров ячейки соединены со входами схем совпадения 3 таш-1м образом, что обеспечивается следующее чередование состояний триггера переноса цепочки при работе ее на сложение:

О О 1

При работе декады на вычитание смена состояний триггеров цепочки переноса происходит в обратном порядке. Все четные выходы реверсивной декады (10, 12, 14, 16, 18} нодключены к разделительной схеме «ИЛИ 2 на пять входов. Выход этой разделительной схемы и вход 4 реверсивной декады являются входами схемы совпадения 5 на два входа, выход которой через разделительную схему

«ИЛИ 2 на шесть входов соединен с индикатором неисправности 9. Все нечетные выходы //, 13, 15, 17, 19 реверсивной декады и вход 5 декады подключены к индикатору неисправности 9 таким же образом.

Состояние двоичной счетной ячейки цепочки нереноса расшифровано с помощью схе.м совпадения «И 3 на три входа, один из входов которых подключен к выходу пятого пересчетного триггера 1. Выходы схем совпадения

«И 3 через разделительную схему «ИЛИ 2 иа шесть входов соединены с индикатором неисправности 9. При появлении сбоев декады срабатывает индикатор неисправности, в результате чего осуществляется контроль работоспособности устройства.

Реверсивная декада работает следующим образом.

Для установки декады в исходное состояние на шину 8 «Сброс подается сигнал, который устанавливает все триггеры, соединенные по «ленте Мёбиуса, и триггеры двоичной ячейки цепочки переноса в нулевое состояние. При это.м сигнал имеется на шине 4 и отсутствует на шине 5.

Для обеспечения декады на сложение сигнал (напряжение) подается соответственно на шину 6 «Сложение. С правого выхода пятого триггера / в группе из ияти триггеров поступает сигнал на ту из схе.м совпадения «И правого входа первого триггера этой группы, которая работает на сложение, и подготавливает ее к работе. В это время с правого выхода первого триггера и правого выхода пятого триггера в группе из пяти тригвыходную схему совпадения «И 3, на выходе 10 которой появится сигнал, указывающий на нахождение декады в нулевом (исходном) сосостоянии. В таком состоянии декада будет находиться сколь угодно долго до нрихода очередного считываемого сигнала на вход декады. При ностунлении этого сигнала потенциал появится на шине 7 и исчезнет на шине 6, сработает подготовленная к работе схема COIBиадения «И 3, и первый триггер установ-лтся в единичное состояние. Остальные пересчетные триггеры / в группе из пяти триггеров останутся в нулевом состоянии. С левого выхода первого триггера поступает сигнал на ту из схем совпадения «И 3 правого входа второго пересчетного триггера в группе из пяти триггеров, которая работает на сложение, и подготавливает ее к работе. При этом исчезает сигнал на выходе 10 декады и появляется на выходе 11. Аналогично при поступлении очередных сигналов от первого до пятого все пересчетпые триггеры 1 группы из пяти триггеров поочередно устанавливаются в единичное состояние, подготавливая к работе соседний (на чертеже справа) триггер. Выходной сигнал на выходах 10-15 декады появляется соответственно числу входных сигналов. При поступлении пятого считываемого сигнала все пересчетные триггеры / в группе из пяти триггеров оказываются установленными в единичное состояние. Сигнал с левого выхода пятого триггера поступит на ту из схем совпадения левого входа первого триггера, которая работает на сложение, и подготовит ее к работе. С поступлением шестого входного сигнала сработает подготовленная к работе схема совпадения «И 3, и первый триггер установится в нулевое состояние. С правого выхода первого триггера сигнал поступит на ту из схем совпадения «И 3 левого входа второго триггера, которая работает на сложение, и подготовит ее к работе. Па выходе 16 декады появится сигнал. При поступлении очередных сигналов (от шестого до девятого) все пересчетные триггеры, кроме пятого, группы из пяти триггеров последовательно установятся в нулевое состояние, подготавливая к срабатыванию следующий триггер. Выходной сигнал поочередно появится на выходах 16-19 декады. С приходом десятого входного сигнала пятый пересчетный триггер / установится в нулевое состояние, возвратив тем самым декаду в исходное положение, после чего цикл работы устройства повторится. Работа ПЯТИ пересчетных триггеров 1 на вычитание аналогична работе этих триггеров на сложение, с той разницей, что наличие сигнала на шине 7 «вычитание определит работу других схем совпадения 3 на входах этих триггеров. Как видно из диаграммы состояний групиы з пяти триггеров, пятый пересчетный тригер изменяет свое состояние через каждые ять входных сигналов. Парафазный сигнал переноса должен поступать на выход 20 «Перенос через каждые десять входных сигнаов, т. е. после окончания очередного работы декады. Для осуществления переноса .мелуду пятым ересчетным триггером и выходом 20 «Перенос декады включается двоичная счетная ячейка цепочки переноса, осуществляющая деление на два количества выходных сигналов пятого триггера в группе из пяти нересчетных триггеров. Входами цепочкл шереноса являются выходы пятого пересч:етного триггера. Двоич}1ая счетная ячейка переноса работает аналогично группе из пяти триггеров (см. таблицу состояний). Перенос в старшую декаду счетчика осуществляется с изменением состояния правого триггера цепочки переноса, вы.ходы которого являются парафазным выходом 20 «Перенос декады. Для выявления и индикации сбоев декады, т. е. несрабатывания ее при поступлении очередного в.ходного сигнала из-за нарушения целостности цепей и выхода из строя элементов, применено устройство контроля, состоящее из разделительных схем «ПЛИ 2, схем совпадения «И 3 и индикатора неиснравности 9. В исходном состоянии сигнал имеется на выходе 10 декады и подается на одну схем совпадения «П 3 устройства кеттроля работы группы пяти триггеров чepe.,эдeлительную с.хему «ИЛП 2 на пять - ХОДОБГ. второму входу этой же схемы (говпадения, подсоединена шина 7 декады, на, .оторой сигнал в это.м состоянии отсутствуег, поэтому навыходе этой схемы совпадения «И 3 сигнал не возникает. Па выходе второй схемы совпаден 1я «П 3 устройства контроля работы грунпы из пяти пересчетных триггеров сигнал также отсутствует, поскольку один ее вход через разделительную схему «ПЛП 2 подключен к нечетным выходам декады, на каждом из которых в исходном СОСТОЯНИИ сигнала нет, несмотря на то, что на второй ее вход поступает сигнал с шины 6. При поступлении следующего входного сигнала, синхронно с из.менение.м потенциала на входных шинах 6 и 7, он .меняется на соответствующих входах схем совпадения «П 3 устройства контроля работы группы из пяти пересчетных триггеров, подключенных к входным шинам 6 и 7. На вторых входах этих схем совпадения «П 3 сигнал также изменится (пропадет на том, на которо.м существовал ранее и возникнет на то.м, на котором его не было), поскольку сигнал возникает уже на другом выходе декады. При этом потенциал на схему индикатора неисправности 9