Счетчик Советский патент 1979 года по МПК H03K23/02 

Изобретение относится к области вычислительной и импульсной техники и может быть использовано для постр ения быстродейС- вующих двоичных счетчиков в цифровых вычислительных машинах и приборах дискретного действия. Известны многоразрядные счетчики с частично-групповым переносом, выполненные на Т-триггерах и схемах И с числом входов меньшим, чем число разрядов счетчика. Эти счетчики имеют в каждом Ттриггере только по одному счетному входу, а именно по Т-входу 1. Известны также счетчики, содержа щие разряды на Т-триггерах и схемах И С числом входов меньшим, чем число разрядов счетчика 2, Для N разрядного счетчика по это схеме требуется количество двухвходовых элементов И, равное .(1Н.. и-( где 1 - число входов в элементах И В таких счетчиках на входе Ттриггера в каждом разряде включена цепочка, состоящая из последователь но соединенных элементов И, вход счетчика подключен к счетному входу Т-триггера первого разряда и к первым входам первых элементов И каждого разряда, выход Т-триггера .каждого разряда подключен ко входу последнего элемента И следующего разряда. С целью упрощения схемы в счетчике, содержащем разряды на Т-триггерах и т-входовые элементы И, на входе Ттриггера каждого разряда включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных элементов И, вход счетчика подключен к счетному входу Т-триггера первого разряда и к первым входам первых элементов И каждого разряда, выход Т-тригг ера каждого разряда подключен ко входу последнего элемента И следующего разряда, старшие разряды, начиная с m+l,объединены в группы, число элементов: И на входе каждого Т-триггера в каждой последующей группе на один больше, чем в пре.цыдУ1Цей, в каждой группе выход последнего в разряде элемента И, номер разр.чда в группе которого кратев т-1, соединен со входами последних элементов И т-1 последующих разрядов, вход последнего элемента И в последнем разряде каждой группы подключен к выходу элемента И разряда, номер которого на число т-1 меньше, чем номер данного разряда, и ко входам всех элементов И данного номера сле дующих разрядов. На фиг.1 изображена схема счетчи на девять разрядов; на фиг.2 а,б,в временная диаграмма работы счетчика на фиг.З - схема счетчика на 12 раз рядов с применением трехвходовых элементов И. Счетчик (фиг.1) содержит девять разрядов, в каждом из которых содержится Т-триггер 1-1 - 1-9. Каждый разряд, начиная со второг содержит последовательно соединенны элементы И. Так на входе триггера второго разряда подключен элемент И 2-1. На входе триггера третьего раз ряда включены последовательно два элемента И, а именно 3-1 и 3-2. На входе триггера четвертого разряда включены элементы И 4-1 и 4-2.На входе пятого разряда включены Элеме ты И 5-1 и 5-2. На входе шестого разряда включены три элемента И 6-1 б-З.На входе седьмого разряда включ ны последовательно три элемента И 7 -1-7-3.На входе восьмого разряда вк чены последовательно три элемента И 8-1 - 8-3. на входе девятого разряда включены последовательно три элемента И 9-1 - 9-3. Число входов в элементах И, применяемых в счетчике, равно двум. ОН.О меньше, чем число разрядов счетчика, особенностью используемых Т-триг геров является наличие дополнительного выхода-, выходной сигнал на котором появляется после появления заднего фронта положительного импул са на входе триггера. Например, в Т-триггёре, полученном из и-триггера, собранного по . схеме трех триггеров на элементах . И-НВ, подобный выход берется с элемента Й-ЙЕ, занимающего такое же по симметрии положение как и элемент И-НЕ со входом Т . Выходы,на которых выходной сигна появляется после появления заднего фронта положительного импульса на. входе Т-триггера, для Т-триггеров 1-1 - 1-9 обозначены соответственно 10-1 - 10-9. на вход первого разряда счетчика и на входы элементов И 2-1 - 9-1, стоящих непосредствен на входах второго и всех последующих Т-триггеров со счетным вход подается входной сигнал счетчика. Входом счетчика является шина 1 Выходы первых -элементов И калодого разряда, начиная со второго, подкл чены на входы Т-триггеров. Так .выход элемента. 2-1 соединен СО входом триггера 1-2. Выход эле мента 3-1 соединен с входом тригге 1-3. Выход элемента 4-1 соединен с входом триггера 1-4 и т.д. 74 В каждом разряде к входам элементов И, начиная с входов первого элемента, которые не подключены к входу счетчика и к выходу следующего элемента И данного разряда, подключены выходы Т-триггеров предыдущих разрядов, начиная с выхода первого разряда. Так, к входу элемента И 2-1 второго разряда подключен выход 10-1 Т-триггера первого разряда. В третьем разряде все входы первого элемента И 3-1 задействован (первый вход данного элемента подключен к входу счетчика, второй вход элемента И 3-1 подключен к выходу элемента И 3-2) и поэтому подключение выхода первого разряда происходит к первому входу второго элемента И 3-2 третьего разряда, а подключение выхода триггера второго разряда происходит к второму входу второго элемента И 3-2 третьего разряда. Старшие разряды счетчика разбиты по группам. В схеме по фиг.1 имеются две группы. Первая группа является ближайшей к младшим разрядам и включает в себя триггеры 1-3 - 1-Ь и их элементы И 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2. Вторая группа разрядов счетчика включает .в себя Т-триггеры с 1-6 по 1-9 и их элементы И 6-1 -6-3, 7-1 - 7-3, 8-1 - 8-3, 9-1 - 9-3. В первой группе разрядов включено по два элемента И в каждом разряде, а на входе каждого Т-триггера вт9Рой группы включено на единицу больше элементов И, то есть по три элемента И. В каждой группе в разрядах, номер которых в группе кратен числу (где m - число входов элемента И) выход элементов И большего номера в разряде подсоединен к входам элементов И данного номера следующих m-fразрядов группы. Так,на фиг.1 в первой группе имеются три разряда, первый содержит . Т-триггер и элементы 3-1, 3-2, второй содержит Т-триггер и элементы 4-1, 4-2 и третий содержит Т- риггер и элементы 5-1, 5-2. Число входов в применяемых элементах равно 2 и поэтому . Кратны числу все разряды группы и поэтому выход элемента И 3-2 подсоединен к входу элемента И данного номера следующего разряда, то есть к входу элемента И 4-2, а выход элемента 4-2 соединен с входом элемента 5-2. Аналогично соединен во второй группе выход элемента .6-3. Во второй группе выход элемента 6-3 соединен через последовательное соединение элементов И данного номера, т.е. через элементы 7-3 и 8-3, с входом элемента 9-3. Счетчик на 12 разрядов (фиг. 3) с применением трехвходовых элементов И содержит три.ггеры 1-1 - 1-12, элементы И 2-1, 3-1, 4-1, 4-2, 5-1 5-2, 6-1, 6-2, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2, 9-1, 9-2, 12-1, 12-2, 13-1, 13-2, 14-1, 14-2, 14-3. В каждой группе в разрядах, номера которых в группе кратны числу, m -1, выход элемента И большего номера в разряде подсоединен к входам элементов И данного номера следующих т-1 разрядов группы. Число входов в элементах И на фиг.3-равно 3 и поэтому . Кратны числу 2 каждый четный разряд в группе, т.е. второй, четвертый и т.д. Для первой группы разрядов четными будут разряды с триггерами 1-5, 1-7, 1-9. Выход элемента И большего номера для разряда триггера 1-5 -(это выход элемента 5-2) соединен с входами эле ментов И данного номера, это элемен ты 6-2 и 7-2 следукхдих двух разрядо счетчика. Выход элемента 7-2 соединен с входами элементов 8-2 и 9-2. Выход элемента 9-2 соединен с входа ми элементов 12-2 и 13-2. В последнем разряде группы вход последнего элемента И, который подключен к выходу элемента И разряд номера на число .т-1 меньше, чем данный, подсоединен и к входам всех элементов И данного номера следующих групп. Так вход элемента 13-2, который соединен с выходом элемента 9-2, сое динен и с входом элемента 14-2. Во второй.группе разрядов на фиг.З имеется только один разряд номера двенадцать, Устройство по фиг.1 работает сле дующим образом. Предположим, в момент io все Ттриггеры находятся в состоянии О На единичных выходах триггеров 1-1 - 1-9 присутствует низкий потенциал. На фиг.2 приведена временная диаграмма работы счетчика, где за единичный принят высокий потенциал. При приходе первого импульса в момен , на шину 11 счетчика через время равное времени срабатывания т-триггера, в момент -t триггер первого разряда устанавливается в , и на единичном выходе его триггера 1появляется высокий потенциал. По окончании первого импульса на входе счетчика в момент t единичный потенциал появляется и на выходе 10-1. Выходы 10-1 - 10-9 триггеров - эт выходы, потенциал на которых меняет ся посЛе прихода заднего фронта поло жительного импульса на вход триггера Второй импульс устанавливает Т-триггер первого piaзpядa в состояи, пройдя через элемент И 2-1, устанавливает триггер второго разряда в 1, на выходе 10-2 которого в момент fg появляется высокий потенциал. Третий импульс устанавливает Ттриггер 1-1 в состояние и на выходе 10-1 его в момент t, появляется высокий потенциал. В момент t, на выходе элемента И 3-2 появляется высокий потенциал, так как на двух его входах с момента t действуют высокие потенциалы. Четвертый импульс устанавливает в О триггеры 1-1 и 1-2 и в состояние 1 т-триггер 1-3. Аналогичным образом будут переключаться Т-триггеры первого, второго и третьего разрядов счетчика при приходе на вход счетчи«а с пятого по седьмой импульс. Восьмой импульс устанавливается первый (в tj),второй (в tjj) и третий (в Ь5) разряд в состояние О , а четвертый разряд (в tj в состояние . Задержки срабатывания Т-триггера четвертого разряда относительно Ттриггера третьего разряда нет, так как положительный потенциал, характеризующий состояние триггеров первых трех разрядов, поступает с выхода элемента И на вход элемента И 4-2 в момент -fcjp , опережая начало действия восьмого импульса (момент ij) на входе элемента И 4-1 на времч, равное двум задержкам элементов И. На данном элементе рассматриваемый положительный потенциал задерживается только на время срабатывания одного элемента И 4-2 и, потери быстродействия нет. Аналогичньйм образом будут переключаться разряды счетчика при приходе последующих импульсов вплоть до шестнадцатого. В момент прихода на вход счетчика шестнадцатого импульса (момент t ) на выходе элемента И 5-2 пятого разряда счетчика действует положительный потенциал, так как на обоих его входах (начиная с ) действуют положительные потенциалы. Положительный потенциал на выходе элемента И 5-2 разрешит прохождение шестнадцатого импульса через элемент И 5-1 на счетный вход триггера пятого разряда (ложного срабатывания пятого разряда от помехи на входе элемента И 5-1 в момент ctjg по tj нет, так как она ве совпадает по времени с действием положительного импульса на шине 11 счетчика). Шестнадцатый импульс устанавливает в первый разряд (в t gg ), второй, третий и четвертый разряды (в tjj )j а пятый разряд в 1 (в t,)Задержки срабатывания пятохо разряда относительно срабатывания разрядов со второго по четвертый нет, так как на входах элементов И 2-1 - 5-1, стоящих на счетных входах Т-триггеров, при приходе положительного импульса на шине 11 действуют все положительные потенциалы и на выходе элементов И одновременно появляются положительные потенциалы (см.,например, ) Переключение разрядов счетчика при приходе с семнадцатого по тридцать первый происходит без существенных отличий. Перед приходом тридцать второго импульса, начиная с зз выходе элемента И 6-2 действует положительный потенциал, так как на его входах начиная с действуют положитель ные потенциалы. Положительный потенциал на выходе элемента И 6-2 разрешает срабатывание шестого разряда от прихода на вход счетчика тридцать второго импульса. Тридцать второй первый импульс устанавливает в разряд в 34 второй, третий, четвертый и пятый разряды в t,f,a шестой разряд в Ч тоже в . .лналогичньпи образом происходит переключение всех разрядов счётчика при приходе последующих импульсов на вхо счетчика. Для большей наглядности на фиг.2 эпюры всех напряжений на единичных выходах заштрихованы, а сигналы на выходах элементов И, стоя щих непосредственно у входов триггеров, зачернены. Для схем по фиг.1 и фиг.З первый триггер переключался раньше остальн на время, равное задержке на сраба тыва.ние одного элемента И, Таким образом по предложенной схеме можно строить счетчики с малым числом элементов И и с максимальной частотой установки всех разрядов. Формула изобретения Счетчик, содержащий разряды на Т-триггерах и гп -входовые элементы И, на входе Т-триггера каждого раз- ряда включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных элементов И, вход счетчика подключен к счетному входу Т-триггера первого разряда и к первым входам первых элементов И каждого разряда, выход Т-триггера каждого разряда подклю чен ко входу последнего элемента И следующего разряда, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства,, старшие разряды, начиная с т+1, объединены в группы, число элементов И на входе каждого Ттриггера в каждой последующей группе на один больше, чем в предыдущей, в каждой группе выход последнего в разряде элемента И, номер разряда в группе которого кратен т-1, соединен со входами последних элементов И т-1 последующих разрядов, вход последнего элемента И в последнем разряде каждой группы подключен к выходу элемента И разряда, ирмер которого на число т-1 меньше, чем номер данного разрядами ко входам всех элементов И данного номера следующих групп. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. К., Сов.радио , 1975, .5-9, с. 173. 2.ВсШенина З.П. Методы и схема временной задержки импульсных сигналов. М., Сов.радио , 1971, с.172, рис.3.186.

г. 2В