Кольцевой сдвиговый регистр Советский патент 1982 года по МПК H03K27/00 

Изобретение относится к импульсно технике и может найти применение в качестве основных функциональных узлов в различных устройствах измерительной техники, в цифровых вычислительных устройствах. Известен кольцевой сдвиговый регистр, состоящий из п разрядов,построенных на триггерах, выход каждого из которых соединен с информационным входом последующего lJ. Недостаток известного устройства потеря работоспособности при общем нулевом или единичном состоянии. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство, содержащее сдвиговый регист входную шину, соединенную с входами всех разрядов, элемент И-НЕ, входы которого соединены с инверсными выходами D-триггеров, составляющих разряды сдвигового регистра 2. Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как в устройстве при автоматическом выводе из нерабочего нулевого и единичного состояния возможна циркуляция только одной информационной единицы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при автоматическом выводе из нерабочего нулевого и единичного состояния. Поставленная цель достигается тем, что в кольцевой сдвиговый регистр, содержащий п разрядов, построенных на D-триггерах, входную шину, соединенную с входами всех разрядов,первый элемент И-НЕ, входы которого соединены с инверсными выходами В-три1- герое, введены полусумматор, первый вход которого соединен с прямым выходом D-триггера п-го разряда, второй вход полусумматора через инвертор соединен с выходом первого элемента И-НЕ, прямые выходы 0-триггеров соединены с входами второго элемента И-НЕ, выход которого через второй инвертор 3 соединен г. первым входом третьего эл мента И-НЕ,второй вход которого через третий инвертор соединен с входной шин а выход соединен с входами установки в нуль триггеров всех разрядов, выход полусумматора соединен с D-BXOдом D-триггера первого разряда. На чертеже представлена схема кольцевого регистра сдвига. Устройство содержит D-триггеры 1 1, ,...., , входную шину 2, полусумматор 3, первый и второй вход и 5 полусумматора,,выход 6 полусумматора, первый, второй и третий элементы И-НЕ 7-9, первый, второй и третий инверторы 10-12. Устройство работает следующим об разом. Автоматический вывод кольцевого сдвигового регистра из общего .нулевого или единичного состояний осуществляется посредством двух логических цепей управления и управляемого элемента обратной связи, вы полненного на основе полусумматора. Зависимость уровня на выходе 6 полусумматора 3 от уровней сигналов на его входах иллюстрирует таблица. Оба входа полусумматора равнозна ны. Примем условно вход за сигнал ный, а вход 5 за управляющий. Из та лицы видно, что если на входе 5 установлен уровень О, то уровень поте циала на выходе 6 повторяет уровни сигнала на входе 4. Если же на вход 5 установлен уровень 1, то напряжение на выходе 6 представляет собой инвертированные уровни сигнала на входе А. Таким образом; полусумматор в пер- 55 вом случае по входу k действует аналогично повторителю, а во втором случае - аналогично инвертору. 9 Управляющий уровень на входе 5 формируется первой логической цепью управления. При нормальной работе регистра в любое время хотя бы один из триггеров будет находиться всостоянии, отличающемся от состояния других триггеров, и на прямых и инверсных выходах будет какое-то сочетание единичных и нулевых уровней. При этом на выходах многовходовых элементов 7первой и второй логических цепей управления устанавливаются уровни 1. 8первой логической цепи управления единичный выходной уровень элемента 7 инвертируется инвертором 10 в нулевой уровень и поступает на вход 5 полусумматора, 3, при этом по входу полусумматора действует как повторитель выходных уровней последнего триггера регистра . Единичный уровень выхода элемента 8 второй цепи после инвертирования инвертором 12 также принимает значения нулевого уровня и поступая на второй вход элемента 9 блокирует действие первого входа этого элемента и устанавливает на выходе элемента 9 уровень 1, который на работу триггеров регистра не оказывает никакого влияния. При возникновении нерабочего состояния типа все триггеры в нулевом состоянии на прямых выходах всех триггеров регистра устанавливаются уровни О, а на инверсных выходах уровни 1, поэтому на выходе элемента 7 первой цепи управления устанавливается инвертором 10 в уровень 1 и поступает на вход 5 полусумматора 3. В этом случае по входу полусумматор действует как инвертор и преобразует выходной нулевой уровень последнего триггера в уровень 1, который и поступает на управляющий вход первого триггера регистра . Очередным тактовым импульсом единица заносится в первый триггер и он переходит в единичное состояние. При этом на его инверсном выходе устанавливается уровень О и первая цепь управления переходит в нормальное состояние, в результате чего на входе 5 полусумматора 3 снова устанавливается уровень О и полусумматор с этого момента опять действует как повторитель, т.е. восстанавливается рабочий режим регистра. В устранении сбоя данного типа вторая цепь логического управления не участвует, так как наличйе нулевых уровней на всех входах элемента 8 не изменяет его состояния по сравнению с нормальным рабочим ре жимом. При возникновении нерабочего соетояния типа все триггеры регистра . единичном состоянии на прямых выходах триггеров регистра устанавливаются уровни 1, а на инверсных выходах - уровни О, поэтому действует только вторая цепь управления, связанная с прямыми выходами, а первая цепь управления при появлении на все ее входах уровней О не изменяет свое го состояния по сравнению с нормальным рабочим режимом. Наличие единичных уровней на всех входах элемента 8 со дает на его выходе уровень 0. Этот уровень инвертируется элементом 12 в единичный уровень котооый поступает на второй вход элемента 9. Очередной тактовый импульс отрицательной поляр ности инвертируется элементом 11 в уровень 1, который поступает на первый вход элемента 9. В результате на выходе элемента 9 устанавливается уровень 0. В момент формирования это го уровня создается отрицательный пе репад напряжения, который, поступая на входы установки нуля всех триггеров регистра, устанавливает их в нулевое состояние, т.е. создается условие сбоя типа все триггеры в нулевом состоянии. Теперь в действие вступает первая цепь логического управления и восстанавливает нормальную работу регистра в таком же порядке, как это было показано выше. Таким образом, управляемый элемент обратной связи в нормальном рабочем режиме осуществляет как бы непосредственную связь прямого выхода последнего триггера регистра с управляющим входом первого триггера регистра также, как связаны соседние триггеры в обычном кольцевом регистре без дополнительных элементов . В рабочем режиме выходные уровни триггера передаются управляющим элементом без каких-либо изменений. Инвертирование уровней триггера происходит только в момент вывода регистра из общих нерабочих состояний, т.е. при нормальном рабочем режиме регистра устройство позволяет полностью реализовать все функциональные возможности,аналогичные обычному кольцевому регист ру с непосредственными связями, может быть применено в кольцевых регистрах, в которых необходимо обеспечить циркуляцию последовательности сигналов с заданным порядком единичных и нулевых уровней. Формула изобретения Кольцевой сдвиговый регистр, содержащий п разрядов, построенных на D-триггерах, входную шину, соединенную с входами всех разрядов, первый элемент И-НЕ, входы которого соединены с инверсными выходами D-триггеров, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при автоматическом выводе из нерабочего нулевого и единичного состояния, в него введены полусумматор, первый вход которого соединен с прямым выходом D-триггера п-го разряда, второй вход полусумматора через инвертор соединен с выходом первого элемента И-НЕ, прямые выходы D-триггеров соединены с входами второго элемента И-НЕ, выход которого через второй инвертор соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого через третий инвертор соединен с входной шиной, а выход соединен с входами установки в нуль триггеров всех разрядов, выход полусумматора соединен с D-ВХОДОМ D-триггера первого разряда. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лейнов М.Л. и др. Цифровые делители частоты на логических элементах. Н., Энергия, с. 69, рис.З14-а. 2.Авторское свидетельство СССР № 5i1291, кл. Н 03 К 27/00, (прототип). .