Счетчик импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K29/00 

(54) СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ

I Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в пересчетных устройствах с фазоимпульсным представлением информации. Известен счетчик импульсов, содержащий шину тактовых импульсов, входное устройство, опорную ячейку, счетные фазоимпульсные разряды, каждый из которых содержит фазоимпульсный многоустойчивый элемент, триггер и схемы со)впадения 1. Недостатком его является невысокое быстродействие, обусловленное нарушением возвр та триггера в исходное положение, вызванньш затягиванием переднего фронта выходного импульса, формируемого в момент появления входного импульса, из-за разрыва положительной обратной связи с выхода многоустойчцвсго элемента на его вход поскольку на один из входов схемы совпадения поступает низкий уровень с единичного выхода триггера. Известен также счетчик импульсов, содержащий шину тактовых импульсов, входное устро ство, опорную ячейку, счетные фазоимпульсные разряды, каждый из которых содержит фазоимпульсный многоустойчивый элемент, триггер и блок выделения переноса 2. Недостатком является как ограниченное быстродействие ввиду наличия импульсно-потеядаальных вентилей по установке трйтера в нуль и в единицу, так и то, что длительность импульсов на выходах ,фазоимпульсных разрядов равна длительности тактового импульса, что гфиводат к большим скважностям выходных импульсов (порядка 20 и выше) при наиболее применйемом коэффидаенте пересчета, равном 10, и скважности тактовых им1 льсов более 2. Такаа большая скважносп. выходных импульсов существенно шижает яркость свечения индикаторов, работаюших в динамическом режиме индикации, 4to приводит к усложнению схемы утфавления такими индикаторами. Целью изобретения является повышение быстродействия счетчика и увеличение дли;ельности вькодных импульсов счетных разрядов. Для достижения поставленной цели в счетчик импульсов, содержащий шину тактовых импульсов, входное устройство, один вход которого подключен к входной шине устройства, а второй - к выходу опорной ячейки, вход которой подключен к шине тактовых импульсов, счетные фазонмпульсные разряды, каждый из которых содержит фазоимпулъсный многоустойчивый элемент, выполненный на

времязадающей цепи и ключе, вход которого подключен к выходной шине фазоимпульсного илногоустойчивого элемента, которая является выходом разряда, и через диод ,к входу фазоимпульсного многоустойчивого элемента, который через отключающий диод подключен к точке соединения резистора и заряжающего диода времязадаюшей цепи фазоимпульсного многоустойчивого элемента, и блок выделения импульсов переноса, первый вход которого соединен с выходной шиной фазоимпульсного многоустойчивого элемента, второй со счетным входом разряда, 8 выход - с шиной импульсов переноса в следуюший разряд, введены трехвходовый элемент И, элемент

НЕ, элемент совпадения и узел перевода разряда в следующее состояние, содержащий двухвходовый злемент И и элемент НЕ в последовательном включении, причем выход элемента НЕ подключен к входу фазоимпульсного многоустойчивого элемента, первый вход двухвходового элемента И к точке соединения выхо/w BXO/iMoro устройства и второго входа блока выделения импульсов переноса в следующий разряд и ко входу элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу трехвходового элемента И, второй вход которого подключен к выходной шине фазоимпульсного многоустойчивого элемента, выход - через конденсатор к базе транзистора ключа фазоимпульсного многоустойчивого элемента, а третий вход - к шине тактовых импульсов, к которой подключен первый вход элемента совпадения, второй вход которого соединен со вторым входом элемента И узла перевода в следующее состояние и с выходом ключа, а выход элемента совпадения подключен через резистор к базе выходного транзистора фазоимпульсного многоустойчивого элемента.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема счет«по а импульсов; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу счетчика при переходах фаэоимиульсного разряда из любого фазового состояния, кроме конечното, в соседнее и из конечного в начальное соотвественно.

Счетчик импульсов содержит цшиу 1 тактовых импульсов и фааоимпульсные разряды каждый из которых ссдержнт фаэонмпульс. ный многоустойчивый злемеит, выполненный иа времязадающей цепи 2 и ключе 3, вход KOTopcffo подключён к выходной шине фазоимпульсного мнсгоустойчивого элемента, которая является выходом разряда, трехвходовой элемент И 4, 5 перевода разряда в еле-, дующее состояние, выполненный в виде двухвходового элемента И 6 и элемента НЕ 7 в последовательнее включении, элемент 8 совпадения, блок 9 выделения импульсов переноса и элемент НЕ 10. Времязадаюшая цепь 2 содержит транзистор t, диод 12 и импульсный мостовой элемент, ветвями которого являются RC-цепрчка 13-14 с заряжающим диодом 15 и диодом 16, и делитель напряжения на резисторах 17 и 18, а диагональю - диод 19. Первый вход блока 9 выделения импульсов переноса соединен с выходной шиной фазоимпульсного многоустойчивого элемента, второй - со счетньгм входом разряда, а выход - с шиной лмпульсо переноса в следуюцой разряд. Первый вход двухвходового элемента И 6 подключен к точке соединения счетного входа разряда и второго входа блока 9 выделения импульсов переноса и ко входу элемента НЕ 10, выход которого подключен к первому входу трехвходового элемента И 4, второй вход которого подключен к выходной щине фазоимпульного многоустойчивого элемента, третий вход к шине 1 тактовых импульсов, а выход - через конденсатор 20 к базе транзистора ключа 3. Выход элемента НЕ 7 подключен к,;ВХодной шине фазоимпульсного многоустойчивого элемента,.которая через отключающий диод 21 подключена к точке соединения резистора 13 и заряжающего диода 15 времязадающей цепи 2, а через диод 22 - к выходной шине фазоимпульсного многоустойчивого элемента. Первый вход элемента 8 совпадения соединен с шиной 1 тактовых импульсов, второй вход - со BTOpbtM входом элемента И 6 узла,5 перевода разряда в следующее состояние и с выходом ключа 3, а выход - через резистор 23 с базой выходнсго транзистора 11 фазоимпульсного многоустойчивого элемента. Общими для всех разрядов счетчика являются входное устройство 24 и опорная ячейка 25, йход которой соединен с шиной 1 тактовых импульсов, а выход - с синхронизирующим входом входного устройства 24, второй вход которого соедашен со входом счетчика импульсов.

Устройство работает след)тощим образом. Ток заряда ПС-цепоч«и 13-14 открывает транзистор 11 времязадающей цепи 2, благодаря чему ключ 3 закрыт, и импульсы с шины 1 тактовых импульсов не поступают через трехвходовый элемент И 4 на конденсатор 20, но проходят через резистор 23 на вход транзистора 11 с выхода элемента 8 совпадения. При достижении кондеисатором 14 напряжения, равного опорному, снимаемсяиу с резистивного делителя 17 и 18, диод 19 открыва ется, а ток заряда конденсатора 14 ирекраша ется, При этом транзистор II не закрывается, так как с выхода элемента 8 совпадения поступает тактовый импульс в силу того, что момент компарации выбирают таким образом что он приходится на время действия длител ности тактового импульса. С оксжчанием тактового импульса транзистор 1 закрывается, а ключ 3 открывается, в результате чего конденсатор 14 разряжается через диоды 12 и 16 и выходное сопротивление открытого ключа 3. Одновременно с окончанием тактового импульса фор мируется выходной импульс мнргоустойчивого элемента. С окончанием паузы, т.е. начало очередного тактового импульса, транзистор 11 не открывается, так как на элемент 8 совпад ния поступает нулевой, уровень с открытого ключа 3, однако начинает заряжаться конденсатор 20. В момент окончания этого тактово импульса конденсатор 20 положительным пере падом напряжения закрывает ключ 3, и процесс заряда конденсатора 14 возобновляется, приводя к открытию транзистора II, что соответствует окончанию выходного импульса многоустойчивого элемента. Таким образом, с выхода разряда снимается импульс, увеличенный по длительности до значения, равного периоду тактовых импульсов, фаза которого несет информацию о состоянии фазоимпульсного разряда. Импульс, поступивший в произвольный момент времени на вход счетчика импульсов, привязывается с помощью входного устройст ва 24 к ближайшему импульсу опорной ячей ки 25, фазовое состояние которой соответствует конечному состоянию фазоимпульсного разряда. Ввиду того, что многоустойчивые, элементы в опорной ячейке 25 и в фазоимпульсных разрядах выбраны одинаковыми, длительность импульса, поступившего на счетный вход первого разряда, равна пери оду тактовых импульсов. При этом, если счетный импульс поступает в интервал времени, соответствующий процессу заряда ксжденсатора 14, т.е. когда ключ 3 закрыт, то он через двухвходовый элемент И 6 5 перевода разряда в следующее состояние поступает на вход элемента НЕ 7, что вызывает открывание отключающего диода 21 и закрывание диода 15 (фиг .2). Это приводит к прерыванию заряда конденсатора 14 на время, равное периоду тактовых импульсов. Прерывание заряда конденсатора 14 вызывает закрывание транзистора но это не приводит к появлению импульса на выходе многоустойчивого элемента, так как этому препятствует открытый диод 22, тем самым предотвращается как разряд конденсатора 14, так и возникновение ложного импульса переноса на выходе блока 9 выделения импульсов переноса. Таким образом, MCMVICHT компарации, определяемый открыванием диода 19, сдвигается на время, равное периоду тактовых имйульсов, чем обеспечивается переход фазоимпульсного разряда в следующее состояние. Такой же по величине сдвиг момента компарации происходит и в случае, если счетный импульс совпадает по времени с выходным импульсом. многоустойчивого элемента, т.е. когда транзистор 11 закрыт, а ключ 3 открыт, вызывая тем самым появление на выходе блока 9 выделения импульсов переноса импульса, равного по длительности периоду тактовых импутсоъ (фиг. 3), В этом случае сдвиг момента компарации вызывается не прерыванием заряда конденсатора 14, а задержкой начала его заряда, наступающего вслед за окончанием счетного импульса. Такая :задержка обеспечивается благодаря тому, что счетный импульс поступает также и на элемент НЕ 10, на выходе которого возникает нулевой потенциал, препятствующий заряду конденсатора 20 через выходное сопротивление трехвходового элемента И 4, а стало быть, и появлению положительного перепада на упомянутом конденсаторе 20, приводящего к закрытию ключа 3 и возобновлению заряда конденсатора 14. Так как число состояний многоустойчивых элементов, используемых в разрядах счетчика импульсов и в опорной ячейке 25, выбрано одним и тем же, то, в случае, если разряды счетчика импульсов, начиная с первого, находятся в конечных состояниях, соответствующих состоянию опорной ячейки 25, импульсы переноса на выходах блока 9, выделения импульсов переноса возникают одновременно, причем они совпадают по времени с приходом импульса на счетный вход первого разряда. , Иными словами в счетчике импульсов реализуется так называемый сквозной перенос счетных импульсов. С целью обеспечения надежной работы счетика импульсов, необходимо задерживать передие фронты отрицательных импульсов, поступающих на счетные входы разрядов, на время, определяемое открытием ключа 3 при появлении импульса на выходе многоустойчивого лемента, т.е. на время переходного процесса в упомянутрл элементе. Для этого достаточно во входном устройстве 24 производить задержку передних фронтов отрицательных импульсов, оступающих на счетный вход первого разряда, ак как благодаря сквозному переносу будут адержаны и передние фронты имггульсов, поступающих на счетные входы последующих фаз импульсных разрядов. Формула изоб р ё т ё « и я Счетчик импульсов, содержащий шину тактовых импульсов, входное устройство, одни вход которого подключен к входной Щине устройства, а второй - к выходу опорной ячей ки, вход которой подключён к шине тактовых импульсов, счетн1 1е фазоимпульсные разряды, каждый из которых содержит фазоимпульсный многоустойчивый злемент, выполненный на врёмязадающей цепи и ключе, вход которого подключен к выходной шине фазоимпульсного многоустойчивого элемента, которая являйся ;выходрм: разряда, и через даод к входу фазоимпульсного многоустойчивого элемента, который через отключающий диод пода(лючен к точке соединения резистора и заряжающего диода времязадающей цепи фазоиМпуЛьсйого многоустойчивсв-о злемента, и блок выделения Импульсов переноса, первый вход которого, соединен с выходной шиной фазоимпульсного многоустойчивого элемента, второй - со счет иым входом разряда, а выход - с пшной импульсов переноса в следующий разряд. 6 т л и чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и увеличения длительности выходных импульсов счётных рг13ряд6в, в него введены трехвходовый злемент И, злемент НЕ, элемент совпадения и узел перевода разряда в следующее состояние, содержащий даухвходовый элемент И и злемент НЕ в последовательном включении, причем выход злемента НЕ подключен к входу фазоимпульоюго многоустойчивого элемента, первый вход даухвходового злемента И - к точке соединения выхода вход- кого устройства и второго входа блока вьщеления импульсов п еноса в следующий разряд и ко входу элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу трехвходового элемента И, второй вход которого пощслючен к в хОдной щине фазоимпульсного многоустойчивого элалёйта, вЬвсод - через конденсатор к базе транзистора1 ключа, фазоимпульсного многоустойчивогр элемента, а трепй входк шине TaKTdBbix импульсов, к которой подключен первь{й вход элемента совпадения, второй вход которого соединен со вторым входом элемента И узла п евода в следующее состояние и с выходом ключа, а выход элемента совпадения подключен через резистор к базе выходного транзистора фазоимпульсного многоустойчивого элемента.: Источники шформации, принятые во внимание при 1.Авторское свидетельство СССР N° 456369, кл. Н 03 К 29/00, 07.09,72., 2.Авторское свидетельство СССР по заявке №2562538/21,03.01.78.