Каскад рефлексного счетчика

 

Использование: изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Сущность изобретения: устройство содержит два триггера (1, 2), два полусумматора (3, 13), элемент И (4) и логический элемент ИЛИ (5). 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и дискретной автоматике, и может быть использовано для построения рефлексных счетных устройств в коде Грея, преимущественно в виде фрагментов КМОП БИС.

В различных преобразователях широко используются счетные устройства в рефлексном коде (коде Грея).

Известен рефлексный счетчик, содержащий в каждом разряде К-триггер, полусумматор и элемент И, причем коэффициент объединения по входу элемента И линейно растет с номером разряда, что является недостатком.

Известен каскад рефлексного счетчика, содержащий Т-триггер и два элемента 2И. Этот счетчик требует одного вспомогательного разряда. Его недостатками являются большие аппаратурные затраты и низкое быстродействие.

Наиболее близким к предложению является каскад рефлексного счетчика, содержащий два Т-триггера, два полусумматора, два элемента 2И и два элемента 3И. Этот счетчик также требует больших аппаратурных затрат и имеет низкое быстродействие.

Каскад взят нами за прототип.

Цель упрощение и повышение быстродействия каскада рефлексного счетчика.

Сущность изобретения состоит в том, что в каскаде рефлексного счетчика, содержащего два триггера, полусумматор, элемент И и логический элемент, причем первый вход каскада соединен с первым входом логического элемента, выход которого соединен с первым выходом каскада, второй вход каскада соединен с первым входом логического элемента, второй вход каскада соединен с первым входом полусумматора, выход элемента И соединен с СЕ-входом второго триггера, первый выход первого триггера соединен с первым входом элемента И, дополнительно выход полусумматора соединен с Д-входом первого триггера, вторыми входами элемента И и логического элемента, в качестве которого использован элемент ИЛИ, первый вход первого триггера соединен с третьим входом логического элемента, второй выход второго триггера соединен со вторым входом полусумматора, а первый вход каскада соединен с синхровходами первого и второго триггеров.

Кроме того, каскад может содержать второй полусумматор, выход которого соединен со вторым выходом каскада, первый вход второго полусумматора соединен с выходом первого полусумматора, а второй вход второго полусумматора соединен со вторым выходом первого триггера.

Сравнение существенных признаков объекта с прототипом позволяет выявить отличительные признаки и соответствие изобретения критерию "новизна". Сравнение с аналогами показывает, что признаки: "соединения выхода полусумматора с Д-входом первого триггера, с входом логического элемента" и др. отсутствуют в аналогах и очевидным образом не вытекают из известных правил, поэтому изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображен каскад рефлексного счетчика; на фиг.2 приведена временная диаграмма работы каскада (фиг.1); на фиг.3 приведен пример использования каскада (фиг.1) в трехразрядном счетчике; на фиг.4 приведен пример четырехразрядного счетчика с каскадом (фиг. 1); на фиг.5 изображен каскад рефлексного счетчика со вторым выходом; на фиг.6 приведена временная диаграмма работы каскада (фиг.5); на фиг.7 приведен счетчик с каскадами (фиг.1 и 5).

Каскад рефлексного счетчика (фиг.1) содержит первый 1 и второй 2 триггеры, полусумматор 3, элемент И 4 и логический элемент 5. Первый вход каскада 6 соединен с первым входом элемента 5, выход которого соединен с первым выходом каскада 7. Второй вход каскада 8 соединен с первым входом полусумматора 3. Выход элемента И 4 соединен с СЕ-входом второго триггера. Первый выход первого триггера 1 соединен с первым входом элемента И 4. Выход полусумматора 3 соединен с Д-входом первого триггера 1, вторыми входами элемента И 4 и логического элемента 5, в качестве которого использован элемент ИЛИ, первый выход первого триггера соединен с третьим входом логического элемента, второй выход второго триггера 2 соединен со вторым входом полусумматора, а первый вход каскада 6 соединен с синхровходами первого 1 и второго 2 триггеров.

Функционирование каскада (фиг.1) поясняется временной диаграммой (фиг. 2), на которой представлены переключения триггеров 1 и 2 по первым выходам. Триггеры 1 и 2 переключаются по фронту импульса на синхровходах. Переключение на входе 8 должно происходить с задержкой от фронта импульса на выходе 7, как в счетчиках фиг.3 и 4. Начальная установка каскада в состояние лог.0 по первым выходам триггеров 1 и 2 может быть осуществлена введением R-входов в триггера 1 и 2.

Трехразрядный счетчик в рефлексном выходе (фиг.3) содержит каскад (фиг. 1) и Т-триггер 9 (Д-триггер с обратной связью), первый выход которого соединен со вторым входом каскада 8, первый выход 7 которого соединен с синхровходом Т-триггера 9. Функционирование счетчика (фиг.3) соответствует временной диаграмме (фиг.2).

Четырехразрядный счетчик (фиг.4) содержит каскад (фиг.1) Д-триггера 10 и 11 и полусумматор 12. Функционирование счетчика происходит аналогично счетчику (фиг.3).

Таким образом, предложенный каскад выполняет функции первого и второго разрядов рефлексного счетчика и при этом содержит на один полусумматор и на два логических элемента меньше, чем прототип, и имеет быстродействие T_min= t_з.т.+t_з.л.э вычисленное для трехразрядного счетчика (фиг.3), что на 2t_з.л.э меньше, чем у прототипа и на (t_з.т.+2t_з.л.э) меньше чем у аналога [2] Каскад (фиг.5) дополнительно к каскаду (фиг.1) содержит второй полусумматор 13, выход которого соединен со вторым выходом каскада 14, первый вход второго полусумматора 13 соединен с выходом первого полусумматора 3, а второй вход второго полусумматора 13 соединен со вторым выходом первого триггера 1.

Функционирование каскада (фиг.5) поясняется временной диаграммой (фиг.6) Счетчик (фиг.7) содержит один каскад (фиг.1), несколько каскадов (фиг.5) и Т-триггер 9 (Д-триггер с обратной связью, первый выход которого соединен со вторым выходом 8 последнего каскада, первый выход 7 которого соединен с синхровходом Т-триггера 9. Функционирование каскадов (фиг. 1 и 5) соответствует временным диаграммам (фиг.2 и 6). В целом счетчик функционирует в рефлексном коде (коде Грея) с нечетным числом разрядов. Можно построить счетчик в рефлексном коде на четное число разрядов, если вместо триггера 9 использовать триггера 10,11 и полусумматор 12 аналогично фиг.4.

Таким образом, предложенный каскад (фиг.5) проще чем прототип на два логических элемента. А счетчик с предложенными каскадами имеет минимальный период следования на 2 t_з.л.э меньше, чем у счетчика, построенного на каскадах прототипа, и на (t_з.т.+2t_з.л.э) меньше, чем аналог. 2

Формула изобретения

1. Каскад рефлексного счетчика, содержащий два триггера, полусумматор, элемент И и логический элемент, первый вход каскада соединен с первым входом логического элемента, выход которого соединен с первым выходом каскада, второй вход каскада соединен с первым входом полусумматора, выход элемента И соединен с СЕ-входом второго триггера, первый выход первого триггера соединен с первым входом элемента И, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, выход полусумматора соединен с Д-входом первого триггера и вторыми входами элемента И и логического элемента, в качестве которого использован элемент ИЛИ, первый выход первого триггера соединен с третьим входом логического элемента, второй выход второго триггера соединен со вторым входом полусумматора, а первый вход каскада соединен с синхровходами первого и второго триггеров.

2. Каскад по п.1, отличающийся тем, что содержит второй полусумматор, выход которого соединен со вторым выходом каскада, первый вход второго полусумматора соединен с выходом первого полусумматора, а второй вход второго полусумматора соединен со вторым выходом первого триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7