Кольцевой счетчик

 

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в измерительных и вычислительных устройствах . Цель изобретения - повьшение надежности кольцевого счетчика за счет повьшения устойчивости к сбоям разрядов. Устройство содержит триггер 2, элементы И 3, 4 и кроме первого разряда - элементы И 5, 6. Для достижения поставленной цели в устройство введены, начиная с третьего разряда, элементы ИЛИ 12, 13, начиная с третьего разряда по предпоследний - элементы И 8, 9, начиная с четвертого по предпоследний - элементы И 10, 11. 1 ил. W ю 00 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) m4 И 03 К 23/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Е1ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3944322/24-21 (22) 19. 08. 85 (46) 30;12.86. Бюл. Р 48 (72) В. В. Пряничников (53) 621.374(088.8) (56) Алексеенко В. Г. Современная микросхемотехника. Вып. 4. М, Энергия, 19 79, с. 53, рис. 42.

Авторское свидетельство СССР .

У 1036468, кл. H 03 К 23/00, 1983. (54):, КОЛЬЦЕВОЙ СЧЕТЧИК (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в измерительных и вычислительных устройствах. Цель изобретения — повьппение надежности кольцевого счетчика за счет повьппения устойчивости к сбоям разрядов, Устройство содержит триггер 2, элементы И 3, 4 и кроме первого разряда — элементы И 5, 6.

Для достижения поставленной цели в устройство введены, начиная с третьего разряда, элементы ИЛИ 12, 13, начиная с третьего разряда по предпоследний — элементы И 8, 9, начиная с четвертого по предпоследний — элементы И 10, 11. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и вычислительных устройствах, Цель изобретения — повышение надежности кольцевого счетчика за счет повышения устойчивости к сбоям разрядов.

На чертеже изображена схема кольцевого счетчика.

Кольцевой счетчик содержит разряды 1.1 — l.п. Каждый разряд содержит триггер 2, первый 3 и второй 4 элементы И. Каждый разряд, кроме перво- 15

ro содержит третий 5 и четвертый 6 элементы И. Первые входы первого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме первого, и первого и второго элементов щ

И первого разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда. Вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каж- 25 дого последующего разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда.

Вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И каждого последующего разряда соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И предыдущего разряда. Вторые входы первого и второго элементов И первого разряда соедине35 ны с выходами соответственно третьего 5 и второго 4 элементов И последнего разряда. Тактовый вход триггера каждого разряда соединен с первой входной шиной 7. Синхронизируемые входы установки "0" и "1" триггера второго разряда соединены с выходами соответственно первого З.и четвертого 6 элементов И своего разряда. Асин-. хронный вход установки в "0" триггера каждого разряда соединен с шиной сброса. Кольцевой счетчик также содержит в каждом разряде с третьего по предпоследний пятый 8 и шестой 9 элементы И и с четвертого по предпоследний седьмой 10 и восьмой ll элементы И, а с третьего по последний— первый 12 и второй 13 элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с синхронизируемыми входами установки в "0" и "1" триггера своего разряда. Первые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и чет1280696 2 вертого элементов И своего разряда

Вторые входы первого и второго элементов ИЛИ каждого разряда с третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И своего разряда. Вторые входы первого и второго элементов ИЛИ последнего разряда l.п соединены соответственно с выходами чет1Î вертого и первого элементов И предпоследнего разряда. Первые входы седьмого 10 и восьмого ll элементов

И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда. Выходы седьмого и восьмого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с первыми входами шестого и пятого элементов И предыдущего разряда. Первые входы пятого 8 и шестого 9 элементов

И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены со вторыми входами соответственно восьмого 11 и седьмого 10 элементов И того же разряда. Первые входы шестого и пятого элементов И предпоследнего разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 2 последнего разряда..Вторые входы пятого и шестого элементов И каждого разряда с третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами четвертого и первого элементов И предыдущего разряда. Синхронизируемые входы установки в "0" и "1" триггера первого разряда соединены с выходами соответственно седьмого и

1 восьмого элементов И предпоследнего разряда. Первыми выходами 14 кольцевого счетчика являются выходы четвертых элементов И во всех разрядах, кроме первого, и выход второго элемента И в первом разряде. Вторыми выходами 15 счетчика являются выходы соответствующих первых элементов

3 И.

Кольцевой счетчик работает следующим образом.

Сначала (после сброса) происходит последовательное заполнение логическими "1" триггеров 1 всех разрядбв, начиная с триггера первого разряда, а затем триггер первого разряда устанавливается в 0" и происходит об-. ратный процесс: последовательное заполнение триггеров всех разрядов логическими "0" . На выходах триггеров

1280696 ле следующего тактового импульса по-, лучим состояние ll 1100 О, т.е. произойдет переход в следующее состояние с одновременным восстановле- . нием в "О" триггера сбившегося разряда. Пусть при состоянии 11"

10000 00 произошел сбой и появилось состояние 11 1000 100. После следующих тактовых импульсов появится остояние 11 ° 1100100,:11. !110100 и следующим тактом одновременно с переходом в следующее состояние

11 ° ° 1111000 восстановится в "0" сбившийся триггер. При ложной установке в "1" в процессе первой половины счета двух последующих триггеров не подряд последний сбившийся триггер восстанавливается, т.е. на выходах кольцевого счетчика будет пропущено только одно состояние. Наполучаем код Джонсона. Коэффициент пересчета равен 2п. Состояние триггеров дешифрируется с помощью первого

3, второго 4, третьего 5 и четвертого 6 элементов И каждого разряда и на выходах 14 и 15 кольцевого счетчика получаем унитарный код.

Установка исходного состояния осуществляется подачей "1" на шину R сброса, в результате чего на выходах вторых элементов И всех разрядов появляется 1, появится l" и на выходе 14. 1 кольцевого счетчика, что и соответствует исходному состоянию.

После первого тактового импульса по шине 7 на выходах триггеров разрядов

1.1 — l.п будет состояние 100 " О, а на выходе 14.2 кольцевого счетчика будет состояние "1". После второго тактового импульса на выходах триггеров будет состояние 1100 ° ° О,, а на выходе 14. 3 кольцевого счетчика будет состояние "1" и т.д. После (n-1)-го тактового импульса на выходах триггеров разрядов 1, 2, 3 (п-1 ), n будет состояние 11 10, а на выходе 14.п кольцевого счетчика будет состояние "1". На выходе 14.1 получен сигнал совпадения (логическая "1") нулевых состояний триггеров всех разрядов. На выходах 14.2—

14.3,...,14.п получены сигналы совпадений единичных состояний триггеров предыдущих разрядов с первым триггером с нулевым состоянием. 35

На выходах 14,1 — 14.п в каждый момент времени может быть одна и только одна "l так как не может быть одновременно двух сигналов совпадений. Любой сигнал совпадения 40 (логическая "1") исключает появление в этот момент других сигналов совпадений. В процессе первой половины счета ложная установка в "О" триггера предыдущего разряда от выхода, на 45 котором "1", приводит к переносу этой "1" назад на предыдущий младший выход, соответствующий сбившемуся триггеру, но после следующего тактового импульса по шине С "1" появится 50 на том выходе кольцевого счетчика, на котором была до сбоя, так как на восстановление состояния, которое было до сбоя, требуется один тактовый импульс по шине С, то после восста- 55

Новления значения унитарного кода на единицу меньше, чем должно быть, т.е. погрешность счета после восстановления 1 равна одному- такту.

Ложная установка в "О" в течение первой половины счета триггера первого разряда, как и любого другого триггера предыдуще,го разряда, восстанавливается следующим тактом, так как состояние "1" триггера первого разряда подтверждается в течение первой половины счета каждым тактом до записи "1" в триггер предпоследнего разряда. Сигнал подтверждения — совпадение нулевых состояний триггеров предпоследнего и последнего разрядов, формируемый восьмым элементом И предпоследнего разряда, является также сигналом начала заполнения "1 триггеров всех разрядов.

Если в процессе первой половины счета произошла ложная установка в

"О одновременно двух, трех и т.д. триггеров предыдущих разрядов, то на восстановление состояния, которое было до сбоя, потребуется, соответственно, два, три и т.д. такта.

В случае ложной установки в "1" в процессе первой половины счета триггера последующего разряда, от выхода кольцевого счетчика, на котором "l", восстановление "О" в этом триггере произойдет вместе с появлением "1" на выходе кольцевого счетчика, соответствующем сбившемуся разряду, т.е. без затраты такта и без пропуска состояния на выходах кольцевого счетчика. Например, пусть в момент, когда триггеры счетчика находятся в состоянии ll 1000 О произошла ложная установка в "1" триггера последующего разряда и появилось состояние 11 10!О О. Пос12 806 пример, пусть при состоянии

1100000 О триггеров произошел сбой и появилось состояние 1101010 " О, Следующий после сбоя тактовый им пульс установит состояние 1111010" О, т.е. будет пропущено одно состояние на выходах кольцевого счетчика и на выходах триггеров. Следующий импульс переведет кольцевой счетчик в следующее состояние 111!100 " О и восста- !О новит "О" на выходе второго сбившегося триггера. При одновременном сбое триггера предыдущего и триггера последующего разрядов, следующим после сбоя тактом восстановится тригrep 15 предыдущего разряда, а затем в процессе счета восстановится последующий триггер без затрат такта, т.е. после восстановления погрешность счетчика будет равна одному такту. 20

Например, пусть при состоянии

llllll0000O произошел сбой и появилось состояние 11101100 100. Следую-. щим тактом восстановится триггер предыдущего разряда 11111100100 и далее 25 через такт при переходе в следующее состояние восстановится триггер последующего разряда lllllll0100, lllllll1000. Восьмой 11 и пятый 8 элементы И разрядов с третьего по 30 предпоследний введены для формирования сигналов восстановления нулевого состояния триггеров последующих раз- . рядов, ложно установившихся в "1" в процессе первой половины счета. Сиг- З5 нал логической "1" на выходе очередного пятого элемента И 8 появится в течение первой половины счета при появлении "1" на предыдущем выходе кольцевого счетчика и нулевом состоя-4О нии триггеров всех последующих разрядов. Последний разряд не содержит восьмой и пятый элементы И, так как после него нет последующих разрядов и восстановление 011 на выходе триг-.45 гера последнего разряда при ложной установке его в "1" в течение первой половины счета осуществляется непосредственно сигналом с предыдущего выхода 14.п-l кольцевого счетчика. 50

Седьмой 10 и шестой 9 элементы И разрядов с третьего по предпоследний введены для формирования сигналов восстановления "1" состояния триггеров последующих разрядов, ложно установившихся в "О 1 в процессе второй половины счета. Сигнал логической

"1" на выходе шестого элемента И 9

96 Ь появляется при появлении "1" на пре дыдущем выходе второй половины счета кольцевого счетчика и единичном состоянии триггеров всех последующих разрядов. Последний разряд не содержит седьмой и шестой элементы И, так как после него нет последующих разряДов и восстановление "1" на выходе триггера последнего разряда при ложной установке его в О в течение второй половины счета осуществляется непосредственно сигналом с предыдущего выхода 15.n-l кольцевого счетчика. Первый элемент И 3 первого разряда устраняет задержку исчезновения

"1" на выходе п при ее переходе с выхода п на выход n+ 1 т.е. при переходе от состояния 111- " 1 к состоянию 011 1 на выходах триггеров.

Задержка существовала бы (если бы выход 15.1 кольцевого счетчика был непосредственно соединен с вьгходом третьего элемента И 5 последнего разряда) за счет времени перехода из

"1" в "0" последовательной цепочки третьих элементов И 5 всех разрядов, начиная со второго. В течение этой задержки на выходе 15.2 кольцевого счетчика и вьгходе третьего элемента

И 5 последнего разряда одновременно будут "1", т.е. "1" были бы одновременно на двух выходах кольцевого счетчика. После и-го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние ll ° " 1 и "1" появится на выходе и кольцевого счетчика. После (п+1)-го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние

01 1., а на выходе 15.2 кольцевого счетчика будет состояние "1" и начнется вторая половина счета — последовательное заполнение "0" триггеров разрядов. После (n+2)-го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние 0011 " 1, а на выходе 15,3 кольцевого счетчика будет состояние

"-1" и т.д. Последующими тактовыми импульсами по шине 7 триггеры 2, 3, 4 — (n-l), n-го разрядов будут последовательно заполняться "О" и "1" последовательно появится на вторых выходах 15.4 — 15 ° и и после 2п-го входного импульса все триггеры уста новятся в "О" и "1" появится на выходе 14.1 кольцевого счетчика.

На вторых выходах 15 кольцевого счетчика в каждый момент времени мо!

280696

Таким образом, на выходах кольцевого счетчика может быть в любой моl l 11 мент времени одна и только одна 1

Ложный перенос в результате сбоя этой одной и только одной "1" назад на любой предыдущий младший выход возможен только максимум на время одного периода тактовой частоты по шине

7, так как следующий после сбоя такжет быть одна и только одна "1", так как не может быть одновременно двух сигналов совпадения. Любой сигнал совпадения (логическая "1 ) исключает появление в этот момент других .5 сигналов совпадения. В процессе второй половины счета ложная установка в "1" триггера предыдущего разряда от выхода кольцевого счетчика, на котором "1, приводит к переносу "1 !О на предыдуший младший выход, соответствующий сбившемуся триггеру, но после следующего тактового импульса по шине 7 "!" появится на том же выходе кольцевого счетчика, на котором была до сбоя. Так как на восстановление состояния, которое было до сбоя, требуется один такт, то после восстановления значения унитарного кода на выходах кольцевого счетчика на едини- 2О цу меньше, чем должно быть, т.е. погрешность счета равна одному тактовому импульсу. Ложная установка в "1" в течение второй половины счета триггера первого разряда, как и любого другого триггера предыдущего разряда, восстанавливается следующим тактом,. так как состояние "0" триггера первого разряда подтверждается в течение

30 второй половины счета каждым тактом до записи "0" в триггер предпоследнего разряда. Сигнал подтверждения совпадение состояний "1" триггеров предпоследнего и последнего разрядов, формируемый седьмым элементом И пред- 35 последнего разряда, является также сигналом начала заполнения "0" триггеров всех разрядов. Если в процессе второй половины счета произсшла ложная установка в "1" одновременно

40 двух, трех и т.д. триггеров предыдущих разрядов то на восстановление состояния, которое было до сбоя, потребуется соответственно два, три и

45 т.д. такта. В случае ложной установки в "0" в процессе второй половины счета триггера последующего разряда от выхода кольцевого счетчика на котором "1 восстановление правильного кода на выходах триггеров произойдет вместе с появлением "1" на выходе кольцевого счетчика, соответствующем сбившемуся разряду. Например, пусть в некоторый момент произошла ложная установка в "0 триггера последующего разряда и появилось состояние

0 0101 1. После следующего тактового импульса получим состояние

0 0011 1, т.е. произойдет переход в следующее состояние с одновременным восстановлением 1" триггера последующего сбившегося разряда.

Пусть при состоянии 0 01!1111 произошел сбой и появилось состояние

0 0111011. После следующих тактов последовательно появятся состояния

0 00 11011 и 0 000 1011 и следующим тактом одновременно с переходом в следующее состояние восстановится правильное состояние 0 0000111 на выходах триггеров.

При ложной установке в "0" двух и более последующих триггеров не подряд, старший из сбившихся триггеров восстанавливается и, следовательно, число пропущенных состояний на единицу меньше числа сбившихся триггеров.

Например, пусть при состоянии

00 1111 1 1 триггеров произошел сбой и появилось состояние 0010101 1.

Следующий после сбоя тактовый импульс установит состояние 000010! 1, т.е. будет пропущено одно состояние на выходах триггеров и выходах кольцевого счетчика, Следуюший тактовый импульс переведет кольцевой счетчик в следующее состояние и восстановит правильное состояние 0000011- на выходах триггеров. Второй элемент И 4 первого разряда устраняет задержку исчезновения "1" на выходе !4.1 при переходе с выхода 14.1 на выход 14.2, т.е. при переходе от состояния 111" 1 в состояние 011 ° ° 1 на выходах триггеров. Задержка существовала бы (если бы выход 14.! кольцевого счетчика был непосредственно соединен с выходом второго элемента И последнего разряда), за счет времени перехода из и!" в "0" последовательной цепочки вторых элементов И 2, 3 — n-ro разрядов. В течение этой задержки на выходе кольцевого счетчика и выходе второго элемента И последнего разряда одновременно будут "1", т.е. "1" были бы одновременно на двух выходах кольцевого счетчика.

12 80696

Формула изобретения

Составитель П. Смирнов

Техред В.Кадар

Редактор А. Ревин

Корректор И. Демчик

Заказ 7133/58 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 товый импульс восстановит на выходах триггеров состояние, которое было до сбоя, но дальнейший счет осуществляется с погрешностью, равной одному такту. Сбой одного триггера последующего разряда восстанавливается без потери такта и без пропуска одного состояния на выходах кольцевого счетчика.

Кольцевой счетчик, каждый разряд которого содержит триггер, первый и второй элементы И, каждый разряд, кроме первого, содержит третий и четвертый элементы И, первые входы первого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме .первого, и первого и второго элементов И первого разряда соединены со ответственно с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И каждого последующего разряда соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И предыдущего разряда, вторые входы первого и второго элементов И первого разряда соединены с выходами соответственно третьего и второго элементов И последнего разряда, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной, синхронизируемые входы установки в "0" и "1" триггера второго разряда соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И своего разряда, асинхронный вход установки в "0" триггера каждого разряда соединен с шиной сброса, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения надежности, в каждый разряд с третьего по предпоследний введены пятый g шестой .элементы И, с четвертого по предпоследний введены седьмой и восьмой элементы И, с третьего по последний введены первый и второй элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с синхронизируемыми входами установки в "0" и "1" триггера своего разряда, первые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены со10 ответственно с выходами первого и четвертого элементов И своего разряда, вторые входы. первого и второго элементов KIN каждого разряда с третьего по предпоследний соединены сод ответственно с выходами пятого и шестого элементов И своего разряда, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ последнего разряда соединены с выходами четвертого и первого эле20 ментов И предпоследнего разряда, первые входы седьмого и восьмого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с прямым и инверсным выхо25 дами триггера своего разряда, выходы седьмого и восьмого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с первыми входами шестого и пятого

30 элементов И предыдущего разряда, первые входы пятого и шестого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены с вторыми входами соответственно восьмого и седьмого элементов И того же разряда, первые входы шестого и пятого элементов И предпоследнего разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера послед4D него разряда, вторые. входы пятого и шестого элементов И каждого разряда с третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами четвертого и первого элементов И предьщу45 щего разряда, синхронизируемые входы установки в "0" и " 1" триггера первого разряда соединены с выходами соответственно седьмого и восьмого элементов И предпоследнего разряда.