Последовательный счетчик с двухпроводной связью Советский патент 1980 года по МПК H03K23/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке дискретных устройств. Известен последовательный счетчик с двухпроводной связью на элементах И - ИЛИ-НЕ 1. Недостатком известного устройства является недостаточная помехозащищенность. Цель изобретения - повыщение помехозащищенности работы последовательного счетчика. Принцип повыщения помехозащищенности работы счетчика заключается в том, что основные и вспомогательные триггеры каждого разряда счетчика постоянно находятся под действием переключающих триггеров и входных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в последовательный счетчик с двухпроводной связью, каждый разряд которого содержит четыре элемента И-ИЛИ-НЕ, причем выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ соедииен с первым входом первого элемента И второго элемента И-ИЛИ-НЕ, с первым входом первого элемента И третьего элемента И-ИЛИ-НЕ, выход второго элемента И-ИЛИНЕ соединен с первым входом первого элемента И первого элемента И-ИЛИ-НЕ, с первым входом первого элемента И четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ, выход третьего элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом второго элемента И второго элемента И-ИЛИ-НЕ, с первым входом второго элемента И четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ, выход четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом второго элемента И первого элемента И-ИЛИ-НЕ, с первым входом второго элемента И третьего элемента И-ИЛИ-НЕ, при этом прямой сигнал подан на второй вход второго элемента И первого элемента И-ИЛИ-НЕ и на второй вход второго элемента И второго элемента ИИЛИ-НЕ, а инверсный сигнал подан на второй вход первого элемента И третьего элемента И-ИЛИ-НЕ и на второй вход первого элемента И четвертого элемента И-ИЛИНЕ, при этом прямым сигналом для следующего разряда является сигнал с выхода первого элемента И-ИЛИ-НЕ, а инверсным - с выхода второго элемента И-ИЛИ-НЕ, в каждый разряд счетчика введены дополнительно два инвертора и четыре трехвходовые управляющие схемы И, причем выходы

первой, второй, третьей и четвертой дополнительных схем И соединены с элементами ИЛИ соответственно первого, второго и третьего и четвертого элементов И-ИЛИ-НЕ, первый вход первого дополнительного элемента И соединен с выходом первого инвертора, вход которого соединен с шиной прямого сигнала, второй вход - с выходом третьего элемента И-ИЛИ-НЕ, третий вход - с шиной инверсного сигнала, первый вход второго дополнительного элемента И соединен с выходом первого инвертора, второй вход - с шиной инверсного входного сигнала, третий вход - с выходом четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ, первый вход третьего дополнительного элемента И соединен с выходом второго инвертора, вход которого соединен с шиной инверсного сигнала, второй вход - с шиной прямого входного сигнала, третий вход - с выходом второго элемента И-ИЛИ-НЕ, первый вход четвертого дополнительного элемента И соединен с выходом первого элемента И-ИЛИ-НЕ, второй вход - с выходом второго инвертора, третий вход - с шиной прямого входного сигнала.

Функциональная схема последовательного счетчика повышенной надежности на элементах И-ИЛИ-НЕ представлена на чертеже.

Предлагаемый счетчик состоит из трех триггеров, собранных по счетному входу.

Рассмотрим триггер первого разряда. Он состоит из основного триггера с раздельными входами, собранного на элементах 1 и 2, вспомогательного триггера с раздельными входами, собранного на элементах 3 и 4, и двух инверторов 5 и 6. Каждый из элементов 1-4 имеет три элемента И. Элемент 1 .содержит эле.менты И 7, 8 и 9, элемент 2 - элементы И 10, 11 и 12, элемент 3 - элементы И 13, 14 и 15, элемент 4 - элементы И 16, 17 и 18.

Выходы элементов 1 и 3 являются прямыми выходами основного и вспомогательного триггеров, а выходы элементов 2 и 4 инверсными выходами. Для основного триггера элементы 7, 8 и 10 являются основными, элементы 9 и 12 - дополнительными. Для вспомогательного триггера элементы 13, 14, 16 и 17 являются основными, а элементы 15 и 18 - вспомогательными. Сигналы с шины 19 являются прямыми входными сигналами триггера первого разряда счетчика, а сигналы с шлны 20 - инверсными.

Основной одновходовый элемент 8 входом соединен с инверсным выходом основного триггера. Основной двухвходовый элемент 7 одним входом соединен с прямым выходом вспомогательного триггера, а вторым - с входом прямого входного сигнала триггера первого разряда. Основной одновходовый элемент 10 входом соединен с прямым выходом основного триггера. Основной двухвходовый элемент 11 одним входом соединен с инверсным выходом вспомогательного триггера, а вторым - с входом прямого входного сигнала триггера первого разряда. Основной одновходовый элемент 14 входом соединен с инверсным выходом вспомогательного триггера. Основной двухвходовый элемент 13 схемы одним входом соединен с инверсным выходом основного триггера, а вторым - со входом инверсного входного сигнала триггера первого разряда. Основной одновходовый элемент 16 входом соединен с прямым выходом вспомогательного триггера. Основной двухвходовый элемент 17 одним входом соединен с прямым выходом основного триггера, а вторым - со входом инверсного входного сигнала триггера первого разряда.

Дополнительный трехвходовый элемент 9 одним входом соединен с инверсным выходом вспомогательного триггера, вторым - с входом инверсного входного сигнала первого разряда счетчика, а третьим - с выходом инвертора, вход которого соединен с входом прямого входного сигнала триггера первого разряда. Дополнительный трехвходовый элемент 12 одним входом соединен с прямым выходом вспомогательного триггера, вторым - со входом инверсного входного сигнала триггера первого разряда счетчика, а третьим - с выходом инвертора 5, вход которого соединен со входом прямого входного сигнала первого разряда счетчика. Дополнительный трехвходовый элемент одним входом соединен с прямым выходом основного триггера, вторым - со входом прямого входного сигнала триггера первого разряда счетчика, а третьим - с входом инвертора 6, вход которого соединен с шиной 20. Дополнительный трехвходовый элемент 18 И одним входом соединен с инверсным выходом основного триггера, вторым - со входом прямого входного сигнала триггера первого разряда счетчика, а третьим - с выходом инвертора 6, вход которого соединен с шиной 20.

Сигналы с прямого и инверсного выходов основного триггера первого разряда счетчика являются соответственно прямыми и инверсными входными сигналами для второго разряда счетчика, и далее аналогичная связь второго разряда счетчика с третьим.

Схемы следуюш.их разрядов счетчика аналогичны схеме первого разряда.

Рассмотрим работу первого разряда счетчика. По прямому входному сигналу шины 19 основной триггер через элементы 7 и 11 переключается в состояние, определяемое вспомогательным триггером и находится под переключаюшим воздействием время, равное длительности сигнала шины 19. По инверсному входному сигналу шины 20 переключается вспомогательный триггер соответственно состоянию основного триггера через элементы 13 и 17. С окончанием переключения вспомогательного триггера по сигналу шины 20 через элементы 9 и 10,одним из входов подключенные к противоположным плечам вспомогательного триггера в сравнении с элементами 7 и И, подается переключающее воздействие, которое поддерживает предыдущее состояние основного триггера, и длится до окончания сигнала щины 20. Для уверенной работы триггеров необходимо задержать сигнал 20, подаваемый на элементы 9, 12 И , 9, 10 И (исключить явление «гонок). С этой целью входные сигналы пропускаются через инвертор 5, а так как сигналы шин 19 и 20 являются инверсией друг друга, то на выходе инвертора получают сигналы 20 с задержкой, которые далее подаются на один из входов элементов 9 и 12. Таким образом, элементы 9 и 12 формируют переключающие сигналы, такие же, как 20, но задержанные по переднему фронту. За время, равное этой задержке, вспомогательный триггер успевает надежно переключиться. Следующим сигналом основной триггер перебрасывается и т.д. Таким образом, основной триггер постоянно находится под управляющим воздействием, за исключением времени переключения вспомогательного триггера, которое мало в сравнении с периодом входных сигналов. Так же работает вспомогательный триггер по входным сигналам 20, поступающим через элементы 13 и 17, сигналам шины 19, задержанным по переднему фронту, поступающим через элементы 15 и 18. Аналогичным образом работают и остальные разряды счетчика. Формула изобретения Последовательный счетчик с двухпроводной связью, каждый разряд которого содержит четыре элемента И-ИЛИ-НЕ, причем выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого элемента И второго элемента И-ИЛИ-НЕ, с первым входом первого элемента И третьего элемента И-ИЛИ-НЕ, выход второго элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого элемента И первого элемента И-ИЛИНЕ, с первым входом первого элемента и четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ, выход третьего элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом в.торого элемента И второго элемента И-ИЛ И-НЕ, с первым входом второго элемента И четвертого элемента И-ИЛИНЕ, выход четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом второго элемента И первого элемента И-ИЛИ-НЕ, с первым входом второго элемента И третьего элемента И-ИЛИ-НЕ, при этом прямой сигнал подан на второй вход второго элемента И первого элемента И-ИЛИ-НЕ и на второй вход второго элемента И второго элемента И-ИЛИ-НЕ, а инверсный сигнал подан на второй вход первого элемента И третьего - элемента И-ИЛИ-НЕ и на второй вход первого элемента И четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ, при этом прямым сигналом для следующего разряда является сигнал с выхода первого элемента И-ИЛИ-НЕ, а инверсным - с выхода второго элемента И-ИЛИ-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения его помехозащищенности, в каждый разряд счетчика введены дополнительно два инвертора и четыре трехвходовые управляющие схемы И, причем выходы первой, второй, третьей и четвертой дополнительных схем И соединены с элементами ИЛИ соответственно первого, второго, третьего и четвертого элементов И-ИЛИНЕ, первый вход первого дополнительного элемента И соединен с выходом первого инвертора, вход которого соединен с шиной прямого сигнала, второй вход - с выходом третьего элемента И-ИЛИ-НЕ, третий вход - с шиной инверсного сигнала, первый вход второго дополнительного элемента И соединен с выходом первого инвертора, второй вход - с шиной инверсного входного сигнала, третий вход - с выходом четвертого элемента И-ИЛИ-НЕ, первый вход третьего дополнительного элемента И соединен с выходом второго инвертора, вход которого соединен с шиной инверсного сигнала, второй вход - с шиной прямого входного сигнала, третий вход - с выходом второго элемента И-ИЛИ-НЕ, первый вход четвертого дополнительного элемента И соединен с выходом первого элемента И-ИЛИ-НЕ, второй вход - с выходом второго инвертора, третий вход - с шиной прямого входного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Букреев И. И. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. М., «Сов.радио, 1973.