Кольцевой счетчик Советский патент 1982 года по МПК H03K23/00 

1

Изфретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при реализации технических средств.автоматики и вычислительной техники.

Известен кольцевой счетчик содержащий входную шину, шину сброса, разряды на О -триггерах, каждый , кроме первого, содержит элемекг И, прямой выход D -триггера каждого разряда соединен с D -входом последующего разряда, входная шина соединена с тактовыми входами D -триггеров разрядов, входы установки в О которых соединены с шиной сброса i.

Недостатком устройства является относительно низкая надежность, так как при возникновении сбоев возможно распространение нескольких единиц в устройстве, большое время коррекции этого сбоя, равное в худшем случае, ( П -1) такту, или возможен сброс информационной 1 в трияроро любого и по- явление ее на выходе элемента И последнего разр;зда, что приводит к погрещности счета.

Известен также кольцевой счетчик, содержащий входную шину, шину установки, разряды на D -триггерах, первый и второй элементы И во всех , дополнительный злемет: И к элемент НЕ, первые входы первого и второго элеме1Ьтов И соединены соответственно с версным и прямым выходами D -триггера,

вторые входы - с вьисодом первого элеJ мента И предыдущего разряда, вторые входы первого и второго элементов И первого раунда соединены с шиной уста j новки, выход второго элеме{гга И соединен с D -входом D -триггера последующего разряда, выход первого элемента И последнего разряда соединен с D -входом О -триггера первого и через

20 элемент НЕ с входом дополнительного элемента И, второй вход и выход которого соединены с инверсным выходом и входом установки в О П -триггера первого разряда, выход первого элемента И в каждом разряде, кроме первого, соединен с входом установки в О D -триггера, входная шина соединена с тактоВ1,1Ми входами D -триггеров всех разрядов 2. Медостатком известного устройства является невысокая надежность вслед- ствие возможности сброса информационной 1 в любом разряде и появления ее на выходе первого элемента И последнего разряда, что приводит к погрешности счета, в худшем случае, paBHofi ± тактов. Быстродействие этого устройств тоже ограничено временем срабатывания (перехода из 1 в О) последовательной цепочки первых элементов И всех разрядов. Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в кольцевой счетчик, содержащий входную шину, шину установки, разряды на D -триггерах, первый и второй элементы И во всех разрядах, первый элемент НЕ первый дополнительный элемент И, выхо которого соединен с входом установки в О D -триггера первого разряда, первые входы первого и второго элементов И каждого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым вь1хЬда ми D -триггера своего разряда, вторые вх ды первого и второго элементов И с треть его по последний разрядов соединены с выходами первых элементов И предыдущих разрядов, входная шина соединена с тактовЕлми входами D -триггеров всех рс13рядов, введены ,первый элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, третьи элементы И каждого разряда, второй и третий дополнительные элементы И, шина управления первые входы третьих элементов И всех разрядов и третьего дополнительного элемента И соединены с шиной управления, вторые входы третьих элементов И первого и дополнительного соединены соответственно с прямым выходом D триггера и выходом первого элемента И первого разряда, вторые входы третьих элементов И остальных разрядов соединены с выходами вторых элементов И, второй вход первого элемента И первого разряда соединен с выходом первого И последнего разряда, вторые входы иоргюго и второго элементов И второго разряда соединены с инверсным выходом Г) -триггера первого разряда, D-Бхол r;;iT iporo MOjiea первый элемент ЛИ соединен с выходами третьего элемента И второго разряда и второго дополнительного элемента И, первый вход второго дополнительного элемента И соединен с выходом первого элемента И первого разряда, второй через первый элемент НЕ соединен с шиной управления и вторым входом второго элемента И первого разряда, первый вход первого дополнительного элемента И соединен с выходом первого элемента И второго разряда, второй через элемент ИЛИ-НЕ соединен с шиной установки, второй вход элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом второго дополнительного элемента И, входы установки в 1 D -триггеров первого и последующих разрядов соединены соответственно с шиной установки и выходами вторых элементов И предьщущих разрядов, входы установки в О и D входь D -триггеров соответстве шо с второго но предпоследний и последнего разрядов соединены с выходами первых и третьих элементов И последующих разрядов и Второго и третьего элементов И дополнительного разряда, кроме того, введены D -триггер и первый элемент И дополнительного разряда, второй и третий элементы ИЛИ, второй элемент НЕ, тактовый вход D -триггера дополнительного разряда соединен с входной шиной, вход установки в О через второй элемент ИЛИ соедшюн с шиной установки, второй вход второго элемента ИЛИ с выходом первого элемента И дополнительного разряда, первый вход которого соединен с инверсным Выходом D -триггера своего разряда, второй через второй элемент НЕ - с D -входом D -триггера дополнительного разряда и выходом третьего элемента И первого разряда, прямой выход D -триггера дополнительного разряда и выход первого элемента И первого разряда соединены через третий элемент ИЛИ с вторыми входами второго и третьего элементов И дополнительного разряда. На фиг. I представлена схема кол цевого счетчика; на фиг. 2 - то же, с дополнительным разрядом. Устройство состоит из D -триггеров , 1 2,... , 1-.П, элементов И 2-1, 2-22-П ;3-1;3-2....,3-п ,4-1, 4--2,..., 4- П, , элемента ИЛИ 8, элемента ИЛИ-НЕ 9, элемента , О, шины 11 установки, шины 12 yip.in-K НИЯ, входной ШИНГз 13. Кольцевой счетчик с донолнит«льиг,1м (фиг. 2), дополнителыю гол ер жнт D -триггеры 1-1, 1 2,..., 1 -,П , , элементы И , 2--2,...,, 2 Пн, 3-1. 3.-2,..., 3-П , 4-1; 4 -24- П , 5-7, элемент ИЛИ 8, элемент ИЛИ-НЕ 9, элемент НЕ 1О, шину 11 установки, шину 12 управления, входную шину 13, элементы ИЛИ 14 и 15, элемент НЕ 16. Кольцевой счетчик работает следую щим. образом. Установка исходного состояния осуществляется путем подачи 1 на шину .1.1 установки. Сигнал установки через элемент ИЛИ-НЕ 9 закрывает элемент И 5, запрещая прохождение 1 с выхо да элемента И на вход установки в О D -триггера, и устанавливает D триггер 1-1 в 1. Выходами кольцевого счетчика являются прямой выход D -триггера 1 - 1 и выходы элементов И 3-2, 3-3,..., 3-П, , т.е. коэффициент пересчета П + 1. После установки на выходах будет комбинация 10... О. При прямом счете на .шину 12 управ ления подается О. Если кольцевой счетчик установлен, то i с прямого выхода D -триггера 1 1 через элемент И 3 - 1 установит D -триггер 1-2 в I и запретит его переключение в О на время своего действия. Первым тактовым импульсом в О -триггер 1 -1 запишется О, а в О-триггере 1-2 останется 1, так ка во время действия тактового импульса на его входе установки в 1 была 1 (принудительная установка), поэтому тактовый и входной сигналы не могли и менить состояние D -триггера 1 2. На выходах появится комбинация 01О... О. 1 с Выхода элемента И 32 установит D -триггер 1-3 в 1 и запретит его переключение в О на время своег действия. После второго тактового импульса в D-триггер 1-2 запишется О а в D -триггере останется 1, н выходах появится комбинация ОО1О..,О 1 с выхода элемента И 3-3 установ 0-триггер 1-4 в I и запретит erd переключение в О на время своего действия и т.д., тактовыми импульсами 1 будет последовательно продвигаться и появится на выходах элементов И 3-4, ,... , 3- Л и после П -го так тового импульса появится на выходах элементов И 2--П, 2 1, 6 и через эл мент ИЛИ 8 на D -входер TpHrrqpa i появится комбинация ОО...01. Следующ тактовым импульсом 1 запишется в 0« D-триггер 1-1, на выходах появится исходная комбинация 1О...О, пocл, этого ipOHecc прямого счета повторяется. .При обратном счете на шину 12 подается 1, открывающая элементы И , ,..., , 7, соединенные cD -входами) триггеров предыдущих разрядов I, 1-2,...,-П. После установки на прямом выходе D -триггера 1 1 будет 1, на выходах будет комбинация 10...О. Первым тактовым импульсом во все) триггеры будут записаны О, и 1 с задержкой на время перехода из О в 1 последовательной цепочки элементов И 2-2. 2-3,...,2-.П, 2 1 появится на п+1-.vf выходе кольцевого счетчика и через элемент И 7 на D -входе D -триггера 1 - П, на выходах будет комбинация О...О1. Вторым тактовым импульсом запишется в D -триггер 1 - п и появится на выходах элементов И 3--П , и О -входе D -триггера - h - 1, на вь1ходах кольцевого счетчика будет комбинация 0.,.01О. Третьим тактовым импульсом запшиется в О -триггер 1 - f1 - 1 и появится на выходах элементов И 3- г - 1, 4--П -1 и D -входе D -триггера 1-П-2, на выходах будет комбинация О...О1ОО. с выхода элемен та И 3 - П -1 установит D -триггер 1 О в I и запретил- его переключение в О на время своего действия. Четвертым тактовым импульсом запшиется и О-триггер и появится на выходах элементов И -2, 4--П -2 и D -входе О -триггера 1 - п - 3, на дах кольцевого счетчика будет комбинация О...О1ООО. с выхода элемента И 3 - П -2 установит D -триггер 1 -,fi -1 в 1 и запретит его переключение в О на время своего действия, D -триггер 1-- П тоже будет в , так как во время действия тактового импульса на его входе установки в была , поэтому тактовый и входной сигналы не могли изменить его состояние. Пятым тактовым импульсом запишется в D-тригг и появится на выходах элементов И З-Л-З, и I) -входе D -триггера 1 - 4, на выховК. дах будет комбинация О.,.01ОООО. с выхода элемента И 3« П-3 установит D-триггер ,.П-2 в и запретит его переключение в О на время своего действия, О -триггер )--l тсзвке будет в , так как на его входе установки в во время действия тактового импульса была и т.д., тактовыми импульсами i будет последовательно продвигаться и появится на выходах элементов И 3--,1-4, 3--,П-5,...,3--3 и после Г1-ГО тактового импульса появится на выходах элементов И , и через элемент ИЛИ 8 на D -входе - О триггера 1 I, на выходах будет комбинация 010...О. Следующим тактовым импульсом i запишется вр -триггер , на выходах появится исходная ком бинация 10.,. О, после этого процесс обратного счета повторяется. При прямом и обратном счете на входах установки в О D -триггеров всех предьщущих, кроме следующего, разрядов, от разряда с выходной I будут 1, запрещающие их ложное переключение в 1, на входе установки в OD -триггера предьщу- шего следующего разряда будет О, разрещающий при обратном счете запись 1 в предыдущий разряд. Элемент И . 3 1 разрешает установку в 1 D -триг гера 1 2 и запрещает его переключение в О на время своего действия только при прямом счете. На выходах элементов И , , .,.,2 П получены сигналы совпадения един1Щ с инверсных выходов D -триггеро гцзедыдущих и своего разрядов. 1 с выходов элементов И , ,,,,, 2 П, 6 запрещают ложный переход из О в ID -триггеров предьщущих разрядов. На выходах элементов И ,.,., З- И получены сигналы совпадения 1 с инверсных вьисодов D триггеров предьщущих с прямым выходом D -триггера своего разрада. Элемент И 2 1 устраняет задержку перехода из 1 в О последовательной цепочки элементов И , ,,..,2 П, т.е. устраняет задержку переключения в О П +1-го выхода кольцевого счетчика при прямом счете и повторную запись в D -триггер 1-1, что повышает быстродействие, по сравнению с известным устройством, которое при прямом счете определяется- быстродействием D триггеров. При обратном счете существует задержка перехода от комбинации 1О,,,0 к комбинации 0.,О1, на время перехода из. О в I последовательной цепочки элементов И , 2 -3,,.,,2----П,2 - 1 она устраняется с помощью дополнительного D -триггера 1 - П + 1 (фиг, 2). Здесь (п +l)-e состояние кольцевого счетчика при обратном счете фиксируется D -триггером + l, (п+ 1)-м выходом кольцевого счетчика служит выхо элемента ИЛИ 14 соединенного с прямы ыходом D -триггера 1 + 1 и выходом лемента И 2-1, Элемент И 2-п+1 существляет управляемую обратную связь с шшерсно1Х) выхода на вход установки в О р -триггера 1- п + 1, запрещая его ложное переключение в 1. Перед началом счета D -триггер 1- П+1 через элемент ИЛИ 15 устанавливается в О. Таким образом, в кольцевом реверсивном счетчике невозможно исчезновение 1 или появле1ше на выходах более одной 1, Перенос, в результате сбоя, этой одной и только одной 1 во все предьщущие, кроме следующего, разряды запрещен, так как входы установки в О D -триггеров предьщущих, кроме следующего, разрядов соединены с выходами элементов И, соединенных своими входами с инверсными выходами D-триггеров предыдущих, своего и последующего разрядов, запрещающими их ложное переключение в 1. Ложная установка в 1 D -триггера предьщущего разряда, приводит к переносу 1 в предьщущий разряд. Ложный сброс в О D -триггера с информационной 1, приводит к переносу 1 в следующий разряд, так как выходы кольцевого счетчика соединены с входами установки в -триггеров следующих разрядов, 1 с выхода кольцевого счетчика устанавливает D -триггер следующего разряда в 1, запрещает его ложное переключение в О на время своего действия, и, в случае ее сброса, 1 автоматически переходит на выход следующего разряда. При комбинации О,,.010 ложный сброс в О D триггера 1 , тоже означает перенос 1 в следующий разряд, т.е. переход к комбинации О,,,01. При комбинации О...,О1 при прямом счете возможна преждевременная, ложная установка в 1 только С -триггера 1 г- 1, а при обратном счете только D -триггера 1 - П, но это тоже означает перенос 1 в следующие разряды, т,е, переход к комби- . нациям 1О.,,О и О...О1О, При комбинации 1О,,,0 обратного счета сброс ложный в О D -триггера 1-1 тоже автоматически приводит к следующей комбинации О...01, Ложная установка в 1 D -триггеров последующих разрядов не влияет на состояние кольцевого счетчика, так как на выходы кольнево) счетчика проходит только первая 1, т,е. предлагаемо устройство обладает бшгее высокой надежностью, чем изпгн-тлои, так как в известном об}и)с D -триггера любого разряда, формирующего инфс мационную в О, приводит к переносу 1 в первый разряд, а в предлагаемом устройстве запрещен случайный вследст. вне сбоя перенос во все разряды, кроме следующего и предыдущего, без пропуска разрядов, что дает минимальную погрешность +1 тактовый импульс, функ циональные возможности расщирены, получен обратный счет, повыщено быстродействие при прямом и обратном счете. Формула изобретения .1. Кольцевой счетчик, содержащий вход1гую щину, щину установки, разряды на D -триггерах, первый и второй элементы И во всех разрядах, первый элемент НЕ, первый дополнительный элемент И, выход которого соединен с входом установки в О D -триггера первого разрвда, первые входы первого и второго элементов И каждого разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами D -триггера своего разряд вторые входы первого и второго элементов И с третьего по последний разрадов соединены с выходами первых элементов И предыдущих разрядов, входная шина соединена с тактовыми входами D -триггеров всех разрядов, отличающи с я тем, что, с целью повьЕыения надежности и расширения функциональных во&можностей, введены первый элемент ИЛИ элемент ИЛИ-НЕ, третьи элементы И каждого разряда, второй и третий дополнительные элементы И, шина управления, первые входы третьих элементов И всех разр51дов и третьего дополнительного элемента И соединены с щиной управления, вторые входы третьих элементов И первого и дополнительного соединены соответственно с прямым выходом D -триггера и выходом первого элемента И первого разряда, вторые входы третьих элемен тов И остальных раарадов соединены с вы ходами вторых элементов И, второй вход первого элемента И первого разряда сое- динен с выходом первого элемента И после него разряда, вторые входы первого и второго элементов И второго разрада соединены с инверсным выхоцомЛЗ -триггера перво го разряда, D -вход которого через первы элемент ИЛИ соединен с выходами третьего элемента И второго разряда и второго дополнительного элемента И, первый вход второго дополнительного элемента И соединен с выходом первого элемента И первогх. разряда, второй через первый элемент НЕ соединен с шиной управления и вторым входом Второго элемента И первого разряда, первый вход первого дополнительного элемента И соединен с вьисо- дом первого элемента И второго , второй через элемент ИЛИ-НЕ соединен с шиной установки, второй вход элемента ИДИ-НЕ соединен с выходом второго дополнительного, элемента И, входы установ-. ки в -триггеров первого и последующих разоядов соединены соответственно с шиной установки и выходами вторых элемен-ров И предыдущих разрядов, входы установки в О и D -входы D -триггеров соответственно с второго по предпоследний, и последнего разрядов соединены с выходами первых а третьих элементов И последующих разрядов и второго и третъ-f его элементов И дополнительного разряда. 2. Счетчик по п. 1, отличающий с я тем, что, с целью увеличения быстродействия при обратном счете, введены D -триггер и первый элемент И дополнительного расзряда, второй и третий элементы ИЛИ, второй элемент НЕ, тактовый вход D .ггриггера дополнительного разряда соединен с входной шиной, вход установки в О через второй элемент ИЛИ соединен с шиной установки, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И дополнительного разряда, первый вход которого соединен с инверсным выходом D -триггера своего разряда, второй через второй элемент НЕ с D -входом .D -триггера дополнительного разряда и выходом третьего элемента И первого разряда, прямой выход D -трнг гера дополнительного разряда и выход первого элемента И первого разряда соединены через третий элемент ИЛИ с вторыми входами второго и третьего алиментов И дополнительного разряда. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гутников В. С. Интегральная элекг троника в иамерительнык приборах. Л., Энергия, 1974, с. 61, рис. 29.. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2831413/18-21, .ш. Н 03 К 23/ОО, 1979, 15.1О.79.