М-тактный счетчик Советский патент 1982 года по МПК H03K23/00 

(5) М-ТАКТНЫЙ СЧЕТЧИК

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при создании высокоточных преобразователей интервала времени в цифровой код. Известен преобразователь интервала времени в цифровой код, в котором в каС)естве М-тактного счетчика используется двухканальный делитель частоты на четыре входа. На выходе этого счет чика формируется импульс переноса, длительность ff, которого равна период следования импуль-сов эталонной частоты каждого такта. Значение приводит к необходимости применения быстродействующих элементов на вщходе двухканального де лителя частоты и в младшем разряде регистрирующего счетчика, включаемого на выходе устройства 11. Недостатком этого М-тактного счетчика является возможность сбоя при работе с импульсами повышенной частоты . Известен также М-тактный счетчик, содержащий т/2 пар счетных триггеров и многовходовой элемент совпадения, выход которого соединен с выходом Мтактного счетчика, входы которого соединены со счетными входами счетных триггеров 2. Недостатком такого М-тактного счетчика является относительно низкая достоверность функционирования. Цель изобретения - повышение достоверности функционирования. Поставленная цель достигается тем, что в М-тактный счетчик, содержащий т/2 пар счетных триггеров и многовходовой элемент совпадения, выход которого соединен с выходом М-тактного счетчика, входы которого соединены со счетными входами счетных триггеров. 3966 введены т/2 пар-элементов совпадения и т/2 бистабильных ячеек, выходы которых соединены с входами многовходового элемента совпадения, первый и второй оходы 1-й бистабильной ячейки соединены с выходами соответственно первого и второго элементов совпадения }-й пары элементов совпадения, пе вые входы первого элемента совпадения -й пары элементов совпадения соедине ны с прямыми выходами соответственно первого и второго счетных триггеров i-й пары счетных триггеров, инверсные выходы которых соединены с входами второго элемента совпадения 1-й пары элементов совпаден.я. На фиг. 1 показана структурная схё ма М-тактного счетчика; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие функционирование счетчика. М-тактный счетчик содержит т/2 пар счетных триггеров 1 и 2, а также многовходовой элемент совпадения 3, выход которого соединен с выходом t МтаКтного счетчика, входы 5 которого соединены со счетными входами счетных триггеров 1 и 2. М-тактный счетчик со держит также т/2 пар элементов совпадения 6 и 7 .и т/2 бистабильных ячеек 8, выходь которых соединены с входами многовходового элемента совпадения 3, первый и второй входы i-й бистабильной ячейки 8 соединены с выходами соответственно первого 6 и второго 7 элементов совпадения i-й пары элементов совпадения, первые входы первого элемента совпадения 61-и пары элементов совпаден 1Я соединены с прямыми выходом соответственно первого 1 и второго 2 cчetныx триггеров i-й пары счетных триггеров, инверсные выходы которых соединены с входами второго 7 элемента совпадения }-й пары элементов совпадения. Временные диаграммы (фиг. 2) включают сигналы 9-12 первого-четвертого тактов соответственно, сигналы 13-16 на прямых выходах счетных триггеров; сигнал 17 на выходе элемента 6 первой пары, входы которого подключены к прямым выходам двух соответствующих счетных триггеров, сигнал 18 на выходе эле мента 7 первой пары, входы.которого подключены к инверсным выходам тех же двух счётных триггеров,- сигнал 19 на прямом выходе бистабильной ячейки 8, входы которой подключены соответст;вен но к. выходам элементов 6 и 7 первой пары{ сигнал-20 на выходе элемента 6 второй пары, входы-которого подключены к прямым выходам двух других счетных триггеров; сигнал 21 на выходе элемента 7 второй пары, входы которого подключены к инверсным выходам тех же счетных триггеров} сигнал 22 на прямом выходе второй бистс1бильной ячейки 8, входы которой подключены соответственно к выходам элементов 6 и 7 второй пары; сигнал 23 переноса на выходе многовходового элемента 3, причем если триггер младшего разряда однотактного счетчика, включаемого на выходе предлагаемого устройства, переключается от положительного перепада входного сигнала, то входы элемента 3 должны быть соединены с инверсными выходами бистабильных ячеек 8 (фиг. 1) Если же триггер младшего, разряда однотактного счетчика, то схема подключения входов элемента 3 останется той же, но вместо элемента И необходимо на выходе устройства поставить элемент И-НЕ. Работа предлагаемого М-тактного счетчика проходит в -следуюи(ем порядке. На входы устройства(на счетные входы триггеров 1 и 2) поступает Мттактная сетка импульсов (диаграммы 9-12 на фиг. 2). Счетные триггеры рбъединены в пары. На счетные входы счетных триггеров 1 и 2 каждой пары поступают противофазные сигналы. Сигналы с прямых выходов счетных триггеров 1 и 2 каждой пары через элемент 6 поступают на единичный вход бистабильной ячейки 8, а с инверсных-выходов тех же счетных триггеров - на нулевой вход той же бистабильной ячейки 8 через элемент совпадения 7, за счет чего в исходном состоянии, когда все счетные триггеры находятся в нулевом состояНИИ, находятся в нулевом состоянии и бистабильные ячейки 8. Переключающий сигнал на выходе элемента 6, входы которого соединены с прямыми выходами cootвeтcтвyющeй пары триггеров, появляется в моменты времени,.когда оба триггера этой пары оказываются в состоянии логической единицы (диаграммы 13, 15, 17 и 14, 26, 20 на фиг. 2). Переключающий сигнал на выходе элемента совпадения 7, входы которого соединены с инверсными выходами соответствующей пары счетных триггеров, появляется в моменты времени, когда оба триггера этой пары оказываются в состоянии логического нуля (диаграммы 13, 15,.18.и 1i, 16, -21 на фиг. 2). Так как счетные триггеры делят на два час тоту поступающих сигналов (диаграммы на фиг. 2), то на выходе каждого элемента совпадения длительность пери ода сигнала равна 21 (диаграммы 17, 18 и 20,21 на фиг. 2). Так как триггеры переключаются от противофазных сигналов (диаграммы 9-12 на фиг. 2), то длительность переключающего сигнала на выходе каждого элемента совпадения равна То/2 (диаграммы 17, 18 и 20, 21 на фиг/ 2). Сигналы на выходах элементов совпадения 6 и 7 одной пары относительно друг друга при этом сдвинуты по фазе на величину TQ, поэтому на выходе каждой бистабильной ячейки 8 длительность периода сигнала равна 2Тд (диаграммы 19,22 на фиг. 2), а форма сигнала - меандр, а в связи с этим на выходе многовходового элемента совпадения 3 сигнал также имеет длительность периода, равную 2Т(, (диаграмма 23 на фиг. 2). Так как сигналы на выходах двух бистабильных яче|ек 8 сдвинуты по фазе на величину г (диаграммы 19 и 22 на фиг. 2), то дли тельность VH сигнала переноса равна S Отсюда видно, что длительность Тп всегда больше -Н.. импульса переноса Предельная частота переключения триг;гера определяется при форме сигналов .типа меандр на его счетном входе. Зиа If /I t m .. г m ,p. пред. w-2 m+2 Следовательно, для однотахтного счетчика, включаемого на выходе предлагаемого устройства для расширения его информационной емкости, можно использовать триггеры с предельной частотой переключения, не превышающей значенияf. 96 6 Таким образом, для построения достоверно функционирующего предлагаемого устройства не нужны быстродействующие элементы (с предельной частотой переключения выше f), что приводит к снижению потребляемой мощности и к повышению надежности. Так как длительность .fj, всегда больше То/2, то открываются возможности повышения точности функционирования за счет повышения количества тактов входного сигнала т. Формула изобретения М-тактный счетчик, содержащий т/2 пар счетных триггеров и многовходовой элемент совпадения, выход которого соединен с выходом М-тактного счетчика, входы которого соединены со счетными входами счетных триггеров, от ли чающийся тем, что, с целью повышения достоверности функционирования, в него введены т/2 пар элементов совпадения и т/2 бистабильных ячеек, выходы которых соединены с входами многовходового элемента совпадения, I первыйи второй входы i-й бистабиль|ной ячейки соединены с выходами соот(ветственно первого и второго элемен- . тов совпадения i-й пары элементов совпадения, первые входы первого элемента совпадения 1-й пары элементов совпадения с прямыми выходами соответственно первого и второго счетных триггеров 1-и пары счетных триггеров, инверсные выходы которых соединены с входами второго элемента совпадения i-й пары элементов совпадения. IИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 38998, кл. G Об J 3/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР W 292173, кл. G 06 J 3/00, 19б9 (прототип).

mn