Двоичный счетчик

 

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике. Цель изобретения - увеличить быстродействие двоичного счетчика, который содержит инвертор и N разрядов, каждый из которых состоит из счетного триггера и формирователя, включающего в себя элемент ИЛИ-НЕ. В формирователи всех разрядов, кроме первого, введен элемент И-НЕ, предназначенный для ускоренного формирования разрежения переключения N-го разряда, за счет чего достигается повышение быстродействия счетчика в два раза. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК я И.1 !

1, Х, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4440759/24-21 (22) 14.06.88 (46) 15.12.89. Бюл. У 46 (72) Ю.Г.Дьяченко и С.Г.Селихов (53) 621.374.32(088.8) (56) Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. М.:

Энергия, 1975, с. 72, рис.5.8.

Авторское свидетельство СССР

М 1282321, кл. Н 03 К 23/60, 1987, (54) ДВОИЧНЫЙ СЧЕТЧИК (57) Изобретение относится к вычисИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении многоразрядных счетчиков в системах слежения, регистрации событий, цифровой обработки данных.

Цель — повьппение быстродействия двоичного счетчика.

На фиг.l изображена схема счетчика; на фиг.2 — схема формирователя первого разряда; на фиг.3 — то же второго разряда; на фиг.4 — то же, каждого нечетного разряда, начиная с третьего; на фиг.5 — то же, каждого четного разряда, начиная с четвертого.

Счетчик содержит п разрядов 1 -1„, каждый разряд состоит из счетного триггера 2 и формирователя 3, прямой выход триггера подключен к выходу разряда 4., i=l,...,п, счетный вход

1 триггера соединен с первой входной шиной 5 расширения разряда; вторую шину 6 расширения разряда, второй и

„„SU„„1529444 А1 (51)4 Н 03 К 23/40

2 лительной и импульсной технике. Цель изобретения — увеличить быстродействие двоичного счетчика, который содержит инвертор и и разрядов, каждый из которых состоит из счетного триггера и формирователя, включающего в себя элемент ИЛИ-НЕ. В формирователи всех разрядов, кроме первого, введен элемент И-НЕ, предназначенный для ускоренного формирования разрешения переключения и-го разряда, за счет чего достигается повьппение быстродействия счетчика в два раза. 5 ил. первый выходы формирователя 3 подключены соответственно к первой 7 и второй 8 выходным шинам расширения pasряда, третий вход формирователя первого разряда и четвертые входы фор-, а мирователей остальных разрядов подклю- (д чены к шине 9 инверсии счетного сигнала устройства, второй вход формирователя первого разряда и третьи входы формирователей остальных разрядов соединены с шиной 10 наращивания устройства, шина 9 инверсии счетного сигнала через инвертор ll подключена к пер( вой входной шине 5 расширения первого разряда, вторые входы формирователей всех разрядов, кроме первого,, подключены к второй входной шине 6 расширения разряда, первая 5 и вторая 6 входные шины расширения каждого разряда, начиная с второго, подключены соответственно к первой 7 и второй 8 выходными шинами расширения предыдущего разряда, первый вход фор1529444 мирователя в четных разрядах подключен к прямому, в нечетных — к инверсному выходу триггера, первая и вторая выходные шины расширения послед5 него и-го разряда cîåäèíåíû соответственно с первой 12 и второй !3 выходными шинами расширения счетчика °

Схема формирователя первого разряда (фиг.2) содержит инвертор

14 и элемент ИЛИ-НЕ 15, вход инвертора 14 соединен с первым входом 16 формирователя и первым входом элемента ИЛИ-НЕ 15, а его выход — с первым выходом 17 формирователя и вторым

его входом 18, второй вход элемента

ИЛИ-НЕ 15 подключен к третьему входу

19 формирователя, а его выход — к второму выходу 20 формирователя.

Схема формирователя второго раэ 20 ряда (фиг.3) содержит инвертор 21, элементы И-НЕ 22 и ИЛИ-НЕ 23, вход инвертора 21 соединен с первым входом

27 формирователя и первым входом элемента И-HE 22, а его выход — с пер-15 вым выходом 25 формирователя, второй

26 и третий 27 входы формирователя подключены к второму входу элемента

И-НЕ 22, входы элемента ИЛИ-НЕ 23 соединены с четвертым входом 28 формирователя и выходом элемента

И-HE 22, выход элемента ИЛИ-НЕ 23 подключен к второму выходу 29 формирователя.

Схема формирователя каждого нечетного разряда, начиная с третьего (фиг,4), содержит два элемента

ИЛИ-НЕ 30, 31, элемент И-НЕ 32, входы элемента ИЛИ-НЕ 30 подключены к первому 33 и второму 34 входам 40 формирователя, а его выход — к первому выходу 35 формирователя и первому входу элемента И-НЕ 32, второй вход которого соединен с третьим входом

36 формирователя, а выход — с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 31, чей второй вход подключен к четвертому входу 37 формирователя, а выход — к второму выходу .38 формирователя.

Схема формирователя каждого четно- 50 го разряда, начиная с четвертого (фиг.5), содержит два элемента И-HE

39, 40, элемент ИЛИ-HE 41 и инвертор

42, входы элемента И-НЕ 39 подключены к первому 43 и второму 44 входам формирователя, а его выход — к первому выходу 45 формирователя и через инвертор 42 — к первому входу элемента И-НЕ 40, второй вход которого подключеп к третьему входу 46 формирователя, а выход — к первому входу элемента ИЛИ-НЕ 41, чей второй вход соединен с четвертым входом 47 формирователя, а выход — с вторым выходом

48 формирователя.

Двоичный счетчик работает следующим образом.

На шину 9 подаются инверсные значения счетных сигналов. Триггер в каждом разряде счетчика выполняет роль "делителя на два" частоты импульсов, поступающих на первую входную шину 5 расширения разряда. Уравнение счетного импульса, поступающего на вход триггера i-го разряда, имеет следующий вид:, С .= С (},...Q ... i=2...,,n, (1) где С, — счетные сигналы; Я„,...,q выходы счетных триггеров с первого по (i-1)-й разряды. Для первого разряда С 1= Со. Следовательно, счетный импульс на первую входную шину расширения i-ro разряда поступит одновременно с общим счетным сигналом С при условии, что все предыдущие разряды счетчика готовы к переключению (значения их выходов О,„= ... Я . 1).

Анализ схемы формирователя грототипа показывает, что его функционирование по второму выходу описывается формулой

С ° С Q,евам а на первом выходе формирователя реализуется функция

Е; =Я, ... Q„, i=1. n.

На первом выходе формирователя

i-ro разряда предлагаемого счетчйка реализуются функции: для нечетных разрядов (кроме первого)

1, = Ц,...Q., i=3,5,7. для четных разрядов ,% ..,Q ) 1=2) 4, 6,. ° °,и;

Для первого разряда Е Q

Изменение функций первого выхода формирователя в каждом разряде позволяет существенно повысить быстродействие счетчика. Действительно, задержка переключения и-го разряда прототипа относительно входного счетного сигнала С определяется формулой

"зл где, — задержка переключения инвертора;

5 152944 . — задержка переключения триггера. В предлагаемом счетчике эта задержка рав;а

-- (2 (и-2) с 4+2 „7 = n С, 5

"0 О

Увеличение быстродействия счетчика в 2 раза достигается благодаря тому, что в схеме прототипа при максимальной частоте следования счетных сигналов С условие разрешения переключения n-ro разряда должно быть сформировано цепочкой из п элементов формирователей, эквивалентных двухвходовым элементам И-НЕ/ИЛИНЕ, за один период счетных сигналов, а в схеме данного счетчика — за два периода, поскольку состояние Q, первого разряда подключается к формированию условия разрешения переключения n-ro разряда лишь на последнем этапе, а не проходит по всей цепочке формирователей.

Таким образом, за счет введения в каждый формирователь, начиная с

25 .второго разряда, дополнительного элемента И-НЕ быстродействие счетчика увеличивается в два раза. формула изобретения ЗО

Двоичный счетчик, содержащий и и разрядов, каждый разряд состоит из счетного триггера и формирователя, счетный вход триггера подключен к первой входной шине расширения разряда, прямой выход триггера является выходом разряда, первый и второй выходы формирователя подключены соответственно к второй и первой выходным 40 шинам расширения разряда, во всех разрядах, кроме первого, второй вход формирователя соединен с второй входной шиной расширения разряда, во всех четных разрядах первый вход формиро- 45 вателя соединен с прямым выходом триггера, первая и вторая входные шины расширения каждого последующего разряда, начиная с второго, подключены соответственно к первой и второй выходным шинам расширения предыдущего разряда, отличающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия, первые входы формирователей

4 6 нечетных разрядов подключены к инверсным выходам триггеров соответствующих разрядов, формирователь каждого разряда содержит элемент ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с последним входом формирователя, а выход — с вторым выходом формирователя, второй вход формирователя первого pasряда и третьи входы формироьателей остальных разрядов соединены с шиной наращивания счетчика, в первом разряде третик вход, а в остальных разрядах четвертый вход формирователя подключены к шине инверсии счетного сигнала счетчика, которая через инвертор соединена с первой входной шиной расширения первого разряда, в формирователь первого разряда введен инвертор, вход которого подключен к первым входам формирователя и элемента ИЛИ-НЕ, а выход его — к второму входу и первому выходу формирователя, в формирователь второго разряда введены инвертор и элемент И-НЕ, вход инвертора соединен с первыми входами формирователя и элемента И-НЕ, а выход его — с первым выходом формирователя, второй вход элемента И-НЕ подключен к второму и третьему входам формирователя, а выход — к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, в формирователь каждого нечетного разряда, начиная с третьего, введены элемент И-НЕ и второй элемент ИЛИ-НЕ, входы второго элемента HJIH-НЕ соединены с первым и вторым входами формирователя, а выход — с первым выходом формирователя и первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к третьему входу формирователя, а выход к первому входу первого элемента HJIHHE, в формирователь каждого четного разряда, начиная с четвертого, введены инвертор и два элемента И-НЕ, входы первого элемента И-НЕ подключены к первому и второму входам формирователя, а его выход — к первому выходу формирователя и через инвертор к первому входу второго элемента

И-НЕ, второй вход которого соединен с третьеим входом формирователя, а выход — с первым входом элемента

ИЛИ-НЕ.

1529444

Фиа1

Фиг. 2

Фиг 4

Составитель О.Скворцов

Техред М.Дидык Корректор М. Шароши

Редактор А.Маковская

Заказ 7760/56

Тираж 884

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101