Счетчик

 

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия. В параллельно-последовательном счетчике, содержащем элемент совпадения на КМОП-транзисторах и M пар счетных триггеров, каждая из которых, кроме первой, состоит из двух элементов 2И-ИЛИ-НЕ и четырех элементов И-НЕ, в каждый элемент 2И-ИЛИ-НЕ счетного триггера каждой пары, кроме первой, введена третья группа входов по И, первые входы этих групп входов И первого счетного триггера пары соединены с выходом второго элемента И-НЕ первого счетного триггера предыдущей пары, а входы групп входов по И второго счетного триггера пары соединены с выходом третьего элемента И-НЕ первого счетного триггера пары, второй и третий входы групп входов по И каждого счетного триггера пары соединены соответственно со вторым и третьим входами групп входов по И элемента 2И-ИЛИ-НЕ счетного триггера. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 03 К 23/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

rI (Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4430754/24-2) (22) 30.05.88 (46) 15 ° 12.89. Бюл. 11- 46 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.И.Варшавский, Н.М.Кравченко, В.Б.Мараховский и В.М.Яккер (53) 621.374.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 913604, кл. H 03 К 23/58, 1982, Авторское свидетельство СССР

У 1372614, кл. Н 03 К 23/58, 1986.

"(54) СЧЕТЧИК (57) Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения — повышение быстродействия. В параллельнопоследовательном счетчике, содержащем элемент совпадения на КМОП-транИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении счетных устройств и делителей частоты.

Цель изобретения — повышение быстродействия счетчика.

На фиг,1 показана структурная схема счетчика; на фиг,2 — схема элемента совпадения на КМОП-транзисторах, Счетчик содержит элемент 1 совпадения на КМОП-транзисторах, выход 2 которого является выходом индикации окончания переходных процессов счетчика из m пар счетных триггеров 3-1

3-4, каждый из которых, кроме первого, состоит иэ двух элементов 2И-ИЛИ-НЕ

4-1 и 4-2 и четырех элементов И-НЕ

„„SU„„1529448 А1

2 эисторах и m пар счетных триггеров, каждая из которых, кроме первой, срстоит из двух элементов 2И-ИЛИ-НЕ и четырех элементов И-НЕ, в каждый элемент 2И-HJIH-НЕ счетного триггера каждой пары, кроме первой, введена третья группа входон по И, первые входы этих групп входон И первого счетного триггера пары соединены с выходом второго элемента И-НЕ первого счетного триггера предыдущей пары, а входы групп входов по И второго счетного триггера пары соединены с выходом третьего элемента И-НЕ первого счетного триггера пары, второй и третий входы групп входов по И каждого счетного триггера пары соединены соответстненно с вторым и третьим нходами групп входов по И элемента 2И-ИЛИ-НЕ счетного триггера. 2 ил.

5 — 8, первые входы первых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ являются счетным входом счетного триггера, пх вторые нходы соединены соответственно с вторыми входами вторьгх групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ 4-1

4-2 и выходами второго 4-2 и первого 4-1 элементон 2И-ИЛИ-НЕ и первыми входами второго 6 и четвертого

8, первого 5 и третьего 7 элементов

И-НЕ, а их третьи входы соединены соответственно с третьими входами вторых элементов 2И-ИЛИ-НЕ, выходами первого 5 и второго 6 элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьего 7 и четвертого 8 элементов И-НЕ и вторы!

529448 ми входами четвертого 8 и третьего

7 элементов И-НЕ, первые входы вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ

4-1 и 4-2 соединены со счетным входом

9 счетчика, при этом счетный вход каждого счетного триггера пары соединен с выходом второго элемента

И-НЕ 6 второго счетного триггера лредыщущей пары, а выходы первого 5 и второго 6 элементов И-НЕ каждого счетного триггера соединены с входами элемента 1 совпадения, в каждый элемент 2И-fgIH-НЕ счетного триггера каждой пары, кроме первой, введена !5 третья группа входов по И, первые входы этих групп входов по И первого счетного триггера 3-3 пары соединены с выходом второго элемента И-НЕ 6 первого счетного триггера 3-1 предыду-20 щей пары, а входы этих групп входов по И второго счетного триггера 3-4 пары соединены с выходом третьего его элемента И-НЕ 2 первого счетного триггера 3-3.пары, второй и третий 25 входы этой группы входов по И каждого счетного триггера пары соединены соответственно с вторым и третьим входами первой и второй групп входов по И элемента 2И-ИЛИ-НЕ счетного тригге- !0 ра.

Первый счетный триггер 3-! выполнен по схеме трех триггеров на элементах И-НЕ 4.3, 4.4, 5-8.

Элемент 1 совпадения состоит из ш троек транзисторов ()0.1, 11,1, 35

12-1) . ° .(IO.m,11.m, 12.m)p-типа,4m+2 транзисторов 13.1-13.4m, транзисторов 14.15-р-типа, трех транзисторов

16 — 18 п-типа, инвертора 19 и резистора 20.

Затворы транзисторов 10.i, 11.i, 12.i каждой тройки соединены с входами 21..4i- 3, 21.4i-2, 21.4i-1 элемента 1 совпадения (фиг.1), исток 45 транзистора 12,i соединен со стоком транзистора Il.й, исток которого соединен шиной 22 питания с истоком транзистора 10.i, сток которого соединен со стоком транзистора 12.i, стоками транзисторов 12.i остальных троек, входом инвертора 19 и стоком транзистора 15, затвор которого соединен с выходом инвертора 19, а исток со стоками транзисторов 13.155

13.4ш, истоки которых соединены с шиной 22 питания, а затворы — с входами элемента совпадения, выход инвертора 19 соединен с затвором транзистора 16, исток которого соединен со стоками транэисторов !O.i и 12.i троек и через резистор 20 — со стоком транзистора 16 н истоком транзистора

17, затвор которого соединен с затвором транзистора 10.1 а сток — с истоком транзистора 18, затвор которого соединен с затвором транзистора

11.1, а сток — с обшей шиной 23, исток и сток транзистора 12.m соединены соответственно с истоком и стоком транзистора 14, затвор которого соединен с входом 12.4ш элемента 1 совпадения.

Счетчик работает следующим образом.

При подаче на счетный вход 9 значения "1" в каждом счетном триггере

3.1 — 3.4 состояние RS-триггера, образованного элементами И-НЕ 7 и 8, переписывается через элементы И-НЕ 5 и 6 в RS-триггер, образованный элементами 4.i, после чего состояние

RS-триггера, образованного элементами И-HE 7 и 8, изменяется на противоположное, в результате чего на выходах обоих элементов И-НЕ 5 и 6 появляется значение "1", а на выходе элемента 1 и выходе 2 счетчика — также значение "I", что свидетельствует о завершении переходного процесса в . этой фазе работы счетчика. Переключение всех счетных триггеров З.i npu этом происходит параллельно.

При появлении значения "!" на выходе 2 счетчика на его счетный вход

9 может быть подано значение "0". При этом всегда переключается первый счетный триггер 3.1 первой пары, т.е. сна" чала на выходах обоих его элементов

4.3 и 4.4 появляется значение "1", а потом на выходе одного иэ его элементов 5 нли 6 — значение "0". Каждый первый счетный триггер 3.3 остальных пар счетных триггеров переключается лишь в том случае, если иа выходах обоих элементов .И-HE 6 счетных триггеров предыдущей пары появилось значение "0", а каждый второй счетный триггер остальных пар переключается лишь в том случае, если значение "0" появилось на выходе элемента И-НЕ 6 второго счетного триггера 3.2 предыдущей пары и на выходе элемента И-НЕ

7 первого счетного триггера пары. Переключение обоих счетных триггеров каждой пары происходит параллельно.

Параллельно-последовательное переклю55

5 15294 чение счетных триггеров в этой фазе завершается появлением либо значечия "0" на выходе элемента И-НЕ 5 одного из них, либо зн;чения "0" на выходе элемента И-НЕ 6 последнего

5 счетного триггера, после чего в обоих случаях на выходе элемента 1 совпадения и выходе 2 счетчика появляет- ся значение "0", что свидетельствует о завершении переходного процесса в этой фазе работы счетчика.

После появления значения "0 на выходе 2 счетчика на его счетный вход

9 может быть подано значение "I" и т.д.

Элемент I совпадения на КМОП-транзисторах (фиг.2) работает следующим образом.

В первой фазе работы счетчика на 20 входе инвертора 19 находится логическое значение I а на его выходе и выходе элемента совпадения — логическое значение "0, при этом транзистор

15 открыт, а транзистор 16 закрыт. 25

При появлении логического значения

"1" на всех входах элемента 1 совпадения и, следовательно, на затворах транзисторов 10.i, 1!,i 12,i всех троек транзисторов и на затворах 30 транзисторов 13. 1-13.4m и транзистора

14 эти транзисторы закрываются, а транзисторы 17 и 18 открываются, при этом на входе инвертора 19 появляется логическое значение "0", а на его выходе и выходе элемента совпадения логическое значение "1" после чего транзистор 15 закрывается, а транзистор 16 открывается. На этом завершается работа элемента 1 совпадения в 40 первой фазе работы счетчика, Во второй фазе работы счетчика значение "0" появляется на первом или втором входе элемента 1 совпадения и, следовательно, на затворе либо 45 транзистора 10.1, либо транзистора

11.1 ° В первом случае транзистор 10.1 открывается, а транзистор 17 закрывается, на входе инвертора 19 появляется значение "1", а на его выходе и выходе элемента I совпадения — значение "0 . Во втором случпе открывается транзистор 11.1, закрывается транзистор 18, при этом на входе инвертора 19 появляется значение "1" лишь в том случае, если значение "0 появилось на затворе первого транзистора 10.1, любой тройки, либо на затворах транзисторов 11.i и 12.i любой

48 6 тройки, либо на затворах транзисторов

ll.m и 14, что приводит к появлению значения "0" на выходе инвертора 19 и выходе элемента 1 совпадения, после чего открывается транзистор 15 и закрывается транзистор 16. На этом заканчивается вторая фаза работы счетчика.

Поскольку в предложенном счетчике сигнал на выходе 2 счетчика свидетельствует о завершении переходных процессов во всех его счетных триггерах З.i, возможно параллельное считывание информации со всех счетных триггеров З.i в обеих фазах работы счетчика, т.е. последний может быть использован и как делитель частоты, и как счетчик импульсов.

Импульсная длительность цикла в счетчике составляет (п+8)

Формула изобретения

Счетчик, содержащий элемент совпадения на КМОП-транзисторах, выход которого является выходом индикации окончания переходных процессов счетчика из m пар счетных триггеров, каждый из которых, кроме первого, состоит из двух элементов 2И-ИЛИ-НЕ и четырех элементов И-НЕ, первые входы первых групп входов по И элементов

2И-ИЛИ-НЕ являются счетным входом счетного триггера, их вторые входы соединены соответственно с вторыми входами вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ, выходами второго и первого элементов 2И-ИЛИ-НЕ и первыми входами второго и четвертого, первого и третьего элементов И-НЕ, а их третьи входы соединены соответственно с третьими входами вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ, выходами первого и второго элементов

И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И-HE и вторыми входами четвертого и третьего элементов И-НЕ, первые входы вторых групп входов по И элементов 2И-ИЛИ-НЕ соединены со счетным входом счетчика, при этом счетный вход каждого счетного триггера пары соединен с выходом второго элемента И-НЕ второго счетного триггера предыдущей пары, выходы первого и второго элементов И-НЕ каждого счетного триггера соединены с входами элемента совпадения, а первый

1529448 счетный триггер выполнен по схеме трех триггеров на элементах И-НЕ, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в каждый

5 элемент 2И-ИЛИ-НЕ счетного триггера каждой пары, кроме первой, введена группа входов по И, первые входы этих групп входов по И первого счетного триггера пары соединены с выходом второго элемента И-НЕ первого счетного триггера предыдущей пары, а входы этих групп входов по И второго счетного триггера пары соединены с выхо дом третьего элемента И-НЕ первого счетного триггера пары, второй и третий входы этой группы входов по

И каждого счетного триггера пары соединены соответственно с вторым и третьим входами первой и второй

20 групп входов по И элементов 2И-ИЛИНЕ счетного триггера, а элемент совпадения на КИОП-транзисторах содержит

m троек транзисторов р-типа, 4m+2 транзисторов р-типа, три транзистора 25 п-типа, инвертор и резистор, причем затворы транзисторов р-гила каждой тройки соединены с входами элемента совпадения, исток третьего транзистора р-типа соединен со стоком второ- 3р го транзистора р-типа, исток которого соединен с шиной питания и истоком первого транзистора р-типа, сток которого соединен со стоком третьего транзистора р-типа, стоками третьих транзисторо р-типа остальных троек, входом инвертора и стоком транзистора р-типа, затвор которого соединен с выходом инвертора, а исток — со стоками транзисторов,р-типа, истоки которых соединены с шиной питания, а затворы — с входами элемента совпадения, выход инвертора соединен с выходом элемента совпадения и затвором транзистора п-типа, исток которого соединен со стоками первого и третьего транзисторов троек транзисторов р-типа и через резистор — с стоком

I этого транзистора и-тиНа и истоком транзистора п-типа, затвор которого соединен с затвором первого транзистора р-типа первой тройки, а сток— с истоком транзистора п-типа, затвор которого соединен с затвором второго транзистора р-типа первой тройки, а сток — с общей шиной, при этом исток и сток третьего транзистора р-типа последней тройки соединены соответственно с истоком и стоком транзистора р-типа, затвор которого соединен с входом элемента совпадения.

1529448

Составитель О.Скворцов

ТехРед М.Дидик Корректор M. Васильева ф»

Редактор А.Маковская

Заказ 7760/56 Тирах 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

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