РЕВЕРСИВНЫЙ ДВОИЧНЫЙ СЧЕТЧИК Советский патент 1974 года по МПК H03K23/62 

1

Изобретение относится к цифровой автоматике и вычислительной технике.

Известно устройство, содержащее счетные триггеры и потенциальные элементы И, ИЛИ, 2И-ИЛИ, шины сложения и вычитания.

Однако известные счетчики имеют недостаточную надежность

Целью изобретения является повышение надежности.

Для этого нулевые и единичные выходы каждого счетного триггера подключены к -первым входам первых вентилей И соответствующих потенциальных элементов 2И-ИЛИ, вторые входы первых и вторых вентилей И потенциальных элементов 2И-ИЛИ объединены н подключены к шинам сложения и вычитания, выходы потенциальных элементов 2И- ИЛИ подключены « первым входам вторых вентилей И этих же потенциальных элементов и к первым входам дополнительных вентилей И, вторые входы которых подключены к нулевому и единичному выходам счетного триггера, а выходы дополнительных вентилей И через потенциальный элемент ИЛИ подключены к счетному входу следующего разряда.

Изобретение пояснено чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная блоксхема двух разрядов реверсивного двоичного счетчика; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Реверсивный двоичный счетчик содержит два разряда 1, 2, удлиняющие схемы совпадения на потенциальных элементах 2И-ИЛИ 3, 4, дополнительные схемы совпадения И 5, 6,

собирательную схему ИЛИ 7, инвертор 8, каналы управления 9, 10 каждого разряда, шину сложения 11 и шину вычитания 12. Счетчик работает следующим образом. Входные сигналы подаются на каналы 9, 10

управления разряда 1 счетчика. Сигналы, подаваемые на канал 9, отображены на фиг. 2а, а сигналы, подаваемые на канал 10 - на фиг. 26. Действие сигнала характеризуется отрицательным уровнем напряжения, а отсутствие - нулевым.

На фиг. 2в и г отображены сигналы соответственно на единичном и нулевом выходах триггера первого разряда.

На фиг. 2д отображены сигналы, действующие на шине сложения 11, а на фиг. 2е - на шине вычитания 12. При этом режим сложения задается подачей отрицательного напряжения на шину сложения 11 и нулевого напряжения - на шину вычитания 12. Режим вычитания задается подачей отрицательного напряжения на шину вычитания 12 и нулевого напряжения- на шину сложения 11. Нулевому состоянию триггера соответствует отрицательный уровень напряжения на нулевом выходе и нулевого -на единичном.

Единичному состоянию триггера соответствует наличие отрицательного уровня напрялсения на единичном выходе и нулевого - на нулевом.

В режиме сложения на выход собирательной схемы ИЛИ 7, связанной с первым каналом унра-вления второго разряда, должны проходить сигналы с «улевого выхода триггера предшествующего разряда и на выход инвертора 8, связанного со вторым каналом управления второго разряда- инвертированные сигналы с нулевого выхода триггера предшествующего разряда. В режиме же вычитания на выход собирательной схемы ИЛИ 7 должны проходить сигналы с единичного выхода триггера предшествующего разряда, и на выход инвертора 8 - инвертированные сигналы с единичного выхода триггера предшествующего разряда.

Простое переключение выходов триггера предшествуюшего разряда обычными средствами при задании того или иного режима работы счетчика в данном случае недопустимо. Дело в том, что в рассматриваемом счетчике состояние каждого триггера .последующего разряда непрерывно подтверждается сигналами с выходов триггера предшествующего разряда. При этом триггер .в каждом разряде переводится из одного состояния в другое в том и только Б том случае, когда управляющий сигнал с триггера предшествующего разряда, подаваемый в первый канал управления, изменяется от нулевого значения до отрицательного.

При переключении режима работы обычными средствами, когда к первому каналу управления (выход собирательной схемы ИЛИ 7) подключается выход триггера предшествующего разряда, на котором действует отрицательный уровень напряжения, произойдет переброс триггера данного разряда в момент переключения режима, что недопустимо. Поэтому в предлагаемом счетчике используются дополнительные элементы и новые связи, которые позволяют осуществлять реверсивный режим работы без нарушения нормального функционирования счетчика.

В частности, в качестве дополнительных элементов счетчика используются две регенеративные удлиняющие схемы совпадения 3 и 4. Каждая из указанных схем состоит из двух вентилей И и потенциального элемента ИЛИ со связями, указанными на фиг. 1.

На один из входов вентилей И удлиняющей схемы совпадения 3, 4 подается сигнал кратковременного действия (в данном случае сигнал с одного из выходов триггера предществующего разряда), а на другой-сигнал длительного действия (в данном случае сигнал с щины сложения или вычитания).

При отсутствии совпадения сигналов кратковременного и длительного действия на выходе потенциального элемента ИЛИ удлиняющей схемы совпадения 3, 4 сигнал отсутствует.

При совпадении сигналов на выходе потенциального элемента ИЛИ удлиняющей схемы 3, 4 воспроизводится сигнал, который через цепь обратной связи подается на один из входов вентилей И, входящих в состав удлиняющей схемы совпадения 3, 4. В результате при снятии сигнала кратковременного действия на выходе -потенциального элемента ИЛИ удлиняющей схемы 3, 4 продолжает действовать

сигнал до момента снятия сигнала длительного действия.

Для пояснения работы счетчика при всех возможных случаях переключения режимов на временной диаграмме представлены четыре

случая переключения в моменты -ti, tz, t$ и t. До момента ti счетчик работает в режиме сложения. В режиме сложения отрицательный уровень напряжения с щины сложения 11 подается на вторые входы вентилей и удлиняющей схемы совпадения 3, на первый вход вентиля И которой подаются сигналы с единичного выхода триггера первого разряда. Одновременно с этим на вторые входы вентилей И удлиняющей схемы совпадения 4 подается нулевой уровень напряжения с шины вычитания 12.

Таким образом, в процессе работы в режиме сложения на выходе потенциального элемента ИЛИ удлиняющей схемы совпадения 3

действует отрицательный уровень напряжения, который подается на один из входов схемы совпадения И 5, на другой вход которой подаются сигналы с нулевого выхода триггера первого разряда. При этом указанные сигналы с нулевого выхода триггера первого разряда проходят на выход схемы совпадения И 5 и далее на выход собирательной схемы ИЛИ 7, связанной с одним из двух каналов управления второго разряда счетчика. Одновременно сигналы с выхода собирательной схемы ИЛИ 7 подаются на вход инвертора 8, связанного с другим каналом управления второго разряда счетчика. Сигналы с выхода собирательной схемы

ИЛИ 7 отображены на фиг. 2 ж, а сигналы на выходе инвертора 8 - на фиг. 2з.

Сигналы на единичном и нулевом выходах триггера второго разряда отображены на фиг. 2 и, к.

Триггер второго разряда переводится из одного состояния в другое каждый раз, когда напряжение на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 изменяется от нулевого значения до отрицательного, т. е., когда триггер первого

разряда переводится из единичного состояния в нулевое. Указанное управление соответствует режиму сложения.

В режиме сложения сигналы на выход схемы совпадения И б не проходят, так как на

выходе потенциального элемента ИЛИ регенеративной удлиняющей схемы совпадения 4 напряжение отсутствует.

В момент tj осуществляется перевод счетчика из режима сложения в режим вычитания,

когда триггер первого разряда находится в состоянии «1. При этом на шину вычитания 12 подается отрицательный уровень напряжения, а на шину сложения 11 - нулевой. В соответствии с этим на вторые входы вентилей И регенеративной удлиняющей схемы совпадения 3 задается нулевой уровень, а на вторые входы вентилей И удлиняюш,ей схемы совпадения 4- отрицательный уровень. На выходе схемы совпадения И 5, очевидно, при этом появляется нулевой уровень. В режиме вычитания перевод триггера последующего разряда из одного состояния в другое должен осуществляться при переходе триггера предшествующего разряда из нуля в единицу. В этом случае на выход собирательной схемы ИЛИ 7 необходимо подать сигналы с единичного выхода триггера первого разряда в отличие от режима сложения, когда на выход собирательной схемы ИЛИ 7 проходят сигналы с нулевого выхода триггера. первого разряда. Поскольку в момент времени триггер первого разряда находится в состоянии единицы, при котором на единичном выходе действует отрицательный уровень напряжения, а на нулевом выходе - нулевой, то Непосредственное переключение выходов триггера первого разряда приведет в данном случае « срабатыванию триггера второго разряда, так как при этом на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 появится отрицательный уровень напряжения. Для исключения этого необходимо в момент переключения сохранить на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 нулевой уровень, который действовал до момента переключения, и сохранить его до момента переброса триггера первого разряда в другое состояние. После этого должна осуществляться нормальная передача сигналов с единичного выхода триггера первого разряда во второй разряд. Выход потенциального элемента ИЛИ схемы 4 подключен ко входу схемы совпадения И 6, на другой вход которой подается сигнал с единичного выхода триггера первого разряда. В момент переключения t на единичном выходе триггера первого разряда действует отрицательный уровень напряжения, но он не проходит на выход схемы совпадения И 6 и на выход собирательной схемы ИЛИ 7, так как на первом входе кратковре- 5 менного сигнала вентиля И удлиняющей схемы 4 действует нулевой уровень напряжения с нулевого выхода триггера первого разряда. При дальнейшем переходе триггера первого разряда из единичного состояния в нулевое 5 с его нулевого выхода на первый вход вентиля И схемы 4 подается высокий отрицательный уровень нанряжения, который проходит на выход потенциального элемента ИЛИ схемы 4 и на вход схемы совпадения И 6, где и 6 поддерживается постоянно до момента снятия сигнала длительного действия, т. е. с шины вычитания. Начиная с этого момента на выход схемы совпадения И 6 и далее на выход собирательной схемы ИЛИ 7 начинают прохо- 6 дить сигналы с единичного выхода триггера первого разряда, что необходимо для реализации режима вычитания. В момент iz осуществляется перевод счетчика из режима вычитания в режим сложения, когда триггер первого разряда находится в состоянии единицы. При этом до момента переключения /2 иа выходе собирательной схемы ИЛИ 7 действовал отрицательный уровень напряжения, а в момент переключения происходит изменение напряжения до нулевого значения. При этом триггер второго разряда не изменяет своего состояния, так как он переводится из одного состояния в другое только при изменении напряжения на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 от нулевого значения до отрицательного. На выходе потенциального элемента ИЛИ схемы 3 (на входе схемы совпадения И 5) сразу же в момент tz воспроизводится высокий отрицательный уровень напряжения, так как на ее входе кратковременный сигнал с единичного выхода триггера первого разряда имеет высокий отрицательный уровень. На выходе же схемы совпадения И 5 и на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 действует нулевой уровень напряжения, так как на другой вход схемы совпадения И 5 подается низкий уровень напрял ения с нулевого выхода триггера первого разряда, Таким образом, в данном случае на выход собирательной схемы ИЛИ 7 сразу же после переключения режима работы начинают проходить сигналы с нулевого выхода триггера первого разряда, что соответствует режиму сложения. В момент з осуществляется перевод счетчика из режима сложения в режим вычитания, когда триггер первого разряда находится в состоянии нуля. При этом до момента переключения з «а выходе собирательной схемы ИЛИ 7 действовал отрицательный уровень напряжения, а в момент переключения происходит изменение напряжения до нулевого значения, На выходе схемы ИЛИ 4 (на входе схемы совпадения И 6) сразу же в момент з воспроизводится высокий отрицательный уровень напряжения, так как на ее входе кратковременный сигнал с нулевого выхода триггера первого разряда имеет высокий отрицательный уровень. На выходе же схемы совпадения И 6 и на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 имеет место нулевой уровень напряжения, так как на другой вход схемы совпадения И 6 подаетя низкий уровень напряжения с единичного выхода триггера первого разряда, Таким образом, в данном случае на выход обирательной схемы ИЛИ 7 сразу же после ереключения режима работы начинают проодить сигналы с единичного выхода триггера ервого разряда, что соответствует режиму ычитания. В момент 4 осуществляется перевод счетчиа из режима вычитания в режим сложения,

когда триггер первого разряда находится в состоянии нуля. При этом до момента переключения 4 на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 действовал нулевой уровень и в момент переключения не происходит изменения потенциала, несмотря на присутствие отрицательного уровня напряжения на нулевом выходе триггера лервого разряда.

Это является в данном слутае необходимым условием нормальной работы счетчика. На выходе потенциального элемента ИЛИ схемы 3 после переключения в момент /4 действует нулевой потенциал, так как на одном из ее входов кратковременный сигнал с единичного выхода триггера первого разряда имеет нулевой уровень.

При последующем переходе триггера первого разряда из нуля в единицу на выходе потенциального элемента ИЛИ схемы 4 появляется отрицательный уровень напряжения, который поддерживается постоянно до момента снятия напряжения с шины сложения 11. Сигнал с выхода потенциального элемента ИЛИ схемы 3 подается на вход схемы совпадения И 5, на другой вход которой подаются сигналы с нулевого выхода триггера первого разряда.

Таким образом, начиная с момента появлешя высокого отрицательного уровня на выходе потенциального элемента ИЛИ схемы 3, на выход схемы совпадения И 5 и далее нэ выход собирательной схемы ИЛИ 7 начинают проходить сигналы с нзлевого выхода триггера первого разряда, что необходимо для реализации режима сложения.

Триггер второго разряда в любом режиме

работы переводится из одного состояния в

другое при изменении напряжения на выходе

собирательной схемы ИЛИ 7 от нулевого

значения до отрицателнього.

предмет изобретения

Реверсивный двоичный счетчик, содержащий счетные триггеры и потенциальные элементы И, ИЛИ, 2И-ИЛИ, шины сложения и

вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, нулевые и единичные выходы каждого счетного триггера подключены к первым входам первых вентилей И соответствующих потенциальных элементов 2И-ИЛИ, вторые входы первых и вторых вентилей И потенциальных элементов 2И-ИЛИ объединены и подключены к шинам сложения и вычитания, выходы потенциальных элементов 2И-ИЛИ подключены к

первым входам вторых вентилей И этих же потенциальных элементов и к первым входам дополнительных вентилей И, вторые входы которых подключены к нулевому и единичному выходам счетного триггера, а выходы дополнительных вентилей И через потенциальный элемент ИЛИ подключены к счетному входу следующего разряда,