Многоразрядный счетчик с параллельным переносом Советский патент 1980 года по МПК H03K23/02 

(54) МНОГОРАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ПЕРЕНОСОМ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении интегральных схем повышенной степени интеграции. Известны счетчики со взвешенным кодированием и параллельным переносом, где каждый счетный разряд построен на четырех логических элементах И-ИЛИ-НЕ 1 и 2. Однако такие счетчики при многоразрядном выполнении содержат большое количество соединений. Наиболее близким к предлагаемому является многоразрядный счетчик с параллельным переносом, разряды которого разделены на группы, а каждый разряд содержит основной и коммутационный триггеры, выполненные на логических элементах И-ИЛИ-НЕ, соответствуюшие входы основного и коммутационного триггеров каждого из разрядов каждой группы подключены к общей шине тактовых импульсов, входы первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ основного триггера каждого разряда данной группы, кроме старшего разряда, а также входы второго элемента И-ИЛИ-НЕ основного триггера старшего разряда этой же группы соединены с выходами первых элементов И-ИЛИ-НЕ коммутационных триггеров всех предыдущих разрядов той же группы .3. Однако такой схеме также присуше большое количество соединений между элементами. Цель изобретения - упрощение устройства. Цель достигается тем, что к первому элементу И-ИЛИ-НЕ коммутационного триггера старшего разряда каждой группы подключены дополнительные элементы И, первые входы которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ того же триггера, а второй вход каждого дополнительного элемента И соединен с выходом второго элемента И-ИЛИ-НЕ основного триггера соответствующего разряда этой же группы, выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ коммутационного триггера старшего разряда каждой группы соединен со входами обоих элементов И-ИЛИ-НЕ основных триггеров всех разрядов всех последующих групп. На фиг. I изображена функциональная блок-схема i-ой группы разрядов многоразрядного счетчика с параллельным переносом и коэффициентом пересчета на фиг. 2 -

временная диаграмма работы i-ofl группы разрядов счетчика с коэффициентом пересчета 10; на фиг. 3 - группа разрядов счетчика с коэффициентом пересчета 10.

Схема построена на логических элементах 1 -12 И-ИЛИ-НЕ. Соседние разряды счетчика объединены по группам. При этом каждая группа имеет выход сигнала параллельного переноса Pj (i 1, 2,...). Первый разряд группы содержит ко,м мутационный триггер с выходами Q;. и Q, на элементах 1 и 2 и основной триггер с выходами QM и Q.нa элементах 3 и 4. Второй разряд содержит 1 ммутационный триггер с выходами Qi Qii. на элементах 5 и S. и основной триггер с выходами QVi и Qii на элементах 7 и 8.

Старший (п-ый) разряд содержит коммутационный триггер с выходами Qcti и Qi«. на элементах 9 и основной триггер с выходами QLn-H на элементах 11 и 12. Элемент 9 содержит (п-1) дополнительных логических элементов И 13-15.

Выход элемента 10 соединен с первыми входами элементов И 10. Выход Q., элемента I соединен со входами элементов 7-12. Выход Qii элемента 5 соединен со входами элементов 7-12. Выход Qi.(ft-f) соединен со входом элемента 12. Выход Qii элемента 4 соединен со вторым входом элемента И 13. Выход Qi элемента 8 соединен со вторым входом элемента И 14. Выход Р;.(п-1 соединен со вторым входом элемента И 15. Выход Р элемента 9 соединен с выходом переноса Р i-ой группы разрядов. Выходы переносов младших групп PI ,...,PC,-I соединены со входами основных триггеров всех разрядов (со входами элементов 3-12).

Функционирование i-ой группы разрядов счетчика (фиг. 1) поясняется временной диаграммой (фиг. 2). Изменения состояний основных триггеров i-ой группы происходит по счетному импульсу (), при условии V } 1. При этом i-ая группа реагирует Tojfbхо на каждый М-ый счетный импульс, где М - коэффициент пересчета счетчика, образованного первыми (i - 1) группами разрядов. В начальном состоянии Q. Q-, ,..., 01 0;Qi, Qi,

- lu-

При появлении первого счетного импульса () состояния разрядов i-ой группы не изменяются.

При появлении М-го сче1ного импульса происходит переключение основного триггера первого разряда в состояние Qi.. По паузе (1 0) происходит переключение коммутационного триггера первого разряда в состояние Qi 1. При появлении 2М-ого счетного импульса происходят переключения основных триггеров первого и второго разрядов в состояния QH О и Qli 1. По паузе переключаются коммутационные триггеры qepBoro и второго разрядов в состояние Qi.1 О и . 1 и т.д.

При появлении (2 -1/М-го импульса происходят переключения основных триггеров всех разрядов в состояния

QM QI,---, Qit,-i OQ;iv i.

По паузе переключаются коммутационные триггеры первых (п-1) разрядов в состояние Qn Qli ,-.., Qiit-i О, g коммутационный триггер старшего (п-ого) разряда остается в состоянии и т.д. При появлении () М-ого импульса происходит переключение основного триггера первого разряда в состояние Qn 1, при этом основные триггеры всех разрядов находятся в состоянии

QLH QU ,..., Qii.-

По паузе происходят переключения коммутационных триггеро в первого и Пгго разрядов в состоянии QH 1 U Q it. 1. При появлении 2М-ОГО импульса происходят переключения основных триггеров всех разрядов

0 В СОСТОЯНИЯ Ри Qi.l. ,--, Qll1. 0.

По паузе происходят переключения коммутационных триггеров всех разрядов в состояния

QH Qt2. --. временной диаграмме (фиг. 2) пока зан сигнал А Р:, который соответствует сигналу переноса для (1 + 1)-ой группы.

Рассматривают построение групп разрядов с коэффициентом пересчета, не равным на примере группы с коэффициентом пео ресчета 10.

Группа с коэффициентом пересчета 10 (фиг. 3) построена на логических элементах 6-3 И-ИЛИ-НЕ. Каждый разряд также выполнен на коммутационных триггерах 16 и 17, ,20 и. 21, 24 и 25, 28 , выхода М-И Q:iH Qii, .H Qii, Qij и Qi3, Qi4H Q Счсоответственно и основных триггерах 18 и 19, 22 и 23, 26 и 27, 30 и 31 с выходами Qi.1 и QM, QliU Qut, QU и Qls, Qi4 и Qlti Элемент 28 содержит дополнительный элеQ мент И 32. Выход элемента 29 соединен с первым выходом элемента И 32 и со входом элемента 23. Выход Qj, элемента 16 соединен со входами элементов 22, 23, 26, 27 и 31. Выход Qi. элемента 20 соединен со входами элементов 26, 27 и 31. 5 Выход элемента 24 соединен со входом элемента 31. Выход Qi.| элемента 19 соединен со вторым входом элемента И 32. Выход Qit элемента 28 соединен с выходом перелога PI i-ой группы разрядов. Выходы Q перелогов младших групп соединены со входами основных триггеров всех разрядов группы.

Функционирование декадной грунпы происходит аналогично функционированию группы с коэффициентом пересчета Счет производится в коде 8421. Переключение коммутационного триггера четвертого разряда в состояние Qin 1 происходит в паузе между счетными импульсами при следующих состояниях основных триггеров QH 1; Qi..i o;QM 1. Максимальная нагрузка на выходы коммутационных триггеров определяется коммутационным триггером старшего разряда первой группы и составляет 2(N-Р) +3, где Р - количество разрядов в первой группе. Максимальный коэффициент объединения по входу И определяется старшим разрядом последней группы и равен m + t где ш-количествс групп, а . - количество разрядов в последней группе. Кроме того, уменьшаются нагрузки и коэффициенты объединения для всех триггеров всех разрядов счетчика. Все это приводит к уменьшению общего количества соединений в схеме многоразрядного счетчика и позволяет строить счетчики с параллельными перелогом большей разрядности на логических элементах с ограниченными коэффициентами разветвления по выходам и объединения по входам без применения дополнительных логических элементов для разветвления выходных сигналов коммутационных триггеров и для увеличения коэффициентов объединения по входам основных триггеров разрядов. Формула изобретения Многоразрядный счетчик с параллельным переносом, разряды которого разделены на группы, а каждый разряд содержит основной и коммутационный триггеры, выполненные на логических элементах И-ИЛИ-НЕ, соответствующие входы основного и коммутационного триггеров каждого из разрядов каждой группы подключены к обшей шине тактовых импульсов, входы первого и второго элементов И-ИЛИ-НЕ основного триггера каждого разряда данной группы, кроме старшего разряда, а также входы второго элемента И-ИЛИ-НЕ основного триггера старшего разряда этой же группы соединены с выходами первых элементов И-ИЛИНЕ коммутационных триггеров всех предыдущих разрядов той же группы, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, первому элементу И-ИЛИ-НЕ коммутационного триггера старшего разряда каждой группы подключены дополнительные элементы И, первые входы которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ того же триггера, а второй вход каждого дополнительного элемента И соединен с выходом второго элемента И-ИЛИ-НЕ основного триггера соответствуюшего разряда этой же группы, выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ коммутационного триггера старшего разряда каждой группы соединен со входами обоих элементов И-ИЛИ-НЕ основных триггеров всех разрядов всех последующих групп. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Филиппов А. Г. и Белкин О. С. Проектирование логических узлов ЭВМ. - «Советское радио. М., 1974, с. 152, рис. 2.89-2.90. 2.Коган Б. М. и Каневский М. М. Цифровые вычислительные машины и системы, - «Энергия. М., 1973, с. 180, рис, 3-37 (а). 3.Коган Б. М. и Каневский М. М. Цифровые вычислительные мащины и системы. - «Энергия. М., 1973, с. 210, рис. 3-63 (прототип).