Счетчик

 

«й Ф

: ти.". . (» 657617

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) ЗаЯвлено 16.1276 (21) 2429913/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (51) И. Кл. н 03 к 23/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 1504.79. Бюллетень ¹14 (gg) УДЦ621. 374. .322(088.8) Дата опубликования описания 150479 (723 Автор изобретения л.H.Ôoéäà (7Ц Заявитель (54) СЧЕТЧИК

Изобретение относится к области вычислительнои и импульсной техники и может быть использовано для построения быстродейСт вующих двоичных счетчиков в цифровых вычислитель5 ных машинах и приборах дискретного действия.

Известны многоразрядные счетчики с частично-групповым переносом, выполненные íà T-триггерах и схемах 1О

И с числом входов меньшим, чем число разрядов счетчика.

Эти счетчики имеют в каждом Ттриггере только по одному счетному входу, а именно по Т-входу (11.

Известны также счетчики, содержащие разряды на Т-триггерах и схемах

И с числом входов меньшим, чем число разрядов счетчика (2).

Для N разрядного счетчика по этой @ схеме требуется количество двухвходовых элементов И, равное

М<н- ) 2

1=1 где т — число входов в элементах И.

В таких счетчиках на входе Ттриггера в каждом разряде включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных элементов И, вход ЗО

-счетчика подключен к счетному входу

T-триггера первого разряда и к первым входам первых элементов И каждого разряда, выход Т-триггера каждого разряда подключен ко входу последнего элемента И следующего разряда.

С целью упрощения схемы в счетчике, содержащем разряды на Т-триггерах и

m-входовые элементы И, на входе Tтриггера каждого разряда включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных элементов И, вход счетчика подключен к счетному входу Т-триггера первого разряда и к первым входам первых элементов И каждого разряда, выход Т-триггера каждого разряда подключен ко входу последнего элемента И следующего разряда, старшие разряды, начиная с m+1 объединены в группы, число элементов И на входе каждого T-триггера в каждой последующей группе ча один больше, чем в предыдущей, в каждой группе выход последнего в разряде элемента И, номер разряда в группе которого кратен

m-1, соединен со входами последних элементов И m-1 последующих разрядов, вход последнего элемента И в последнем ра.зряде каждой группы подключен к выходу элемента И разряда, номер которого на число vn -1 меньше, чем номер данного разряда, и ко входам всех элементов И данного номера следующих разрядон.

657617

В каждом разряде к входам элементов И, начиная с входов первого элемента, которые не подключены к входу счетчика и к выходу следующего элемента И данного разряда, подключены

На фиг.l изображена схема счетчика на девять разрядов; на фиг ° 2 а,б,в временная диаграмма работы счетчика; на фиг.3 — схема счетчика на 12 разрядов с применением трехнходоных элементов И.

Счетчик (фигl) содержит девять разрядов, в каждом из которых содержится Т-триггер 1-1 - 1-9.

Каждый разряд, начиная со второго, содержит последовательно соединенные элементы И. Так на входе триггера второго разряда подключен элемент И

2-1. На входе триггера третьего разряда включены последовательно два элемента И, а именно 3-1 и 3-2. На входе триггера четвертого разряда включены элементы И 4-1 и 4-2. На

-входе пятого разряда включены элементы И 5-1 и 5-2. На входе шестого разряда включены три элемента И 6-1—

6-3.На входе седьмого разряда включены последовательно три элемента И 7-1-2-3.На входе восьмого разряда нклю чены последовательно три элемента

И 8-1 - 8-3. Ha входе девятого разряда включены последовательно три элемента И 9-1 - 9-3.

Число входов в элементах И, применяемых в счетчике, равно двум.

Оно меньше, чем число разрядов счетчика. Особенностью используемых T-триггеров является наличие дополнительного выхода; выходной сигнал на котором появляется после появления заднего фронта положительного импульса на входе триггера.

Например, н Т-триггере, полученном изб-триггера, собранно" î по схеме трех триггеров на элементах .

И-НЕ, подобный выход берется с элемента И-BE, занимающего такое же по симметрии положение как и элемент

И-НЕ со входом D .

Выходы,на которых выходной сигнал появляется после появления заднего фронта положительного импульса на входе Т-триггера, для Т-триггеров

1-1 - 1-9 обозначены соответственно

10-1 — 10-9. На вход первого разряда счетчика и на входы элементов

И 2-1 — 9-1, стоящих непосредственно на входах второго и всех последующих T-триггеров ео счетным входом, подается входной сигнал счетчика.

Входом счетчика является шина 11.

Выходы первых элементов И каждого разряда, начиная со второго, подключены на входы T-триггеров.

Так выход элемента 2-1 соединен со входом триггера 1-2. Выход элемента 3-1 соединен с входом триггера

1-3. Выход элемента 4-1 соединен с входом триггера 1-4 и т.д.

)и-1разрядов группы.

Так,на фиг.l в первой группе имеются три разряда, первый содержит .

T-триггер и элементы 3-1, 3-2, вто45 рой содержит Т-триггер и элементы

4-1, 4-2 и третий содержит Т- ригrep и элементы 5-1, 5-2.

Число входов в применяемых элементах равно 2 и поэтому m-1=2-1=1.

50 Кратны числу 1 все разряды группы и поэтому выход элемента И

3-2 подсоединен к входу элемента И данного номера следующего разряда, то есть к входу элемента И 4-2, а выход элемента 4-2 соединен с входом элемента 5-2. аналогично соединен во второй группе выход элемента .6-3.

Во второй группе выход элемента

6-3 соединен через последовательное соединение элементов И цанного номера, т.е. через элементы 7-3 и 8-3, с входом элемента 9-3.

Счетчик на 12 разрядов (фиг. 3) с применением трехвходовых элемен65 тон И содержит триггеры 1-1 — 1-12, 15

40 выходы Т-триггеров предыдущих разрядон, начиная с выхода первого разряда.

Так, к входу элемента И 2-1 второго разряда подключен выход 10-1

Т-триггера первого разряда.

В третьем разряде все входы первого элемента И 3-1 задействованы (первый вход данного элемента подключен к входу счетчика, второй вход элемента И 3-1 подключен к выходу элемента И 3-2) и поэтому подключение выхода первого разряда происходит к первому входу второго элемента И

3-2 третьего разряда, а подключение выхода триггера второго разряда происходит к второму входу второго элемента И 3-2 третьего разряда.

Старшие разряды счетчика разбиты по группам. В схеме по фиг.1 имеются две группы.

Верная группа является ближайшей к младшим разрядам и включает в себя триггеры 1-3 — 1-5 и их элементы И

3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2„

Вторая группа разрядон счетчика включает .н себя Т-триггеры с 1-6 по

1-9 и их элементы И 6-1 -6-3, 7-1 - 7-3, 8-1 — 8-3, 9-1 — 9-3.

В перной группе разрядов включено по два элемента И в каждом разряде, а на входе каждого Т-триггера второй группы включено на единицу больше элементов И, то есть по три элемента И.

В каждой группе в разрядах, номер которых в группе кратен числу щ-1 (где m — число входов элемента

И) выход элементов И большего номера в разряде подсоединен к входам элементон И данного номера следующих

657617

15

65 элементы И 2-1, 3-1, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-" 7-1, 7-2, 8-1, 8-2, 9-1, 9-2, 12-1, 12-2, 13-1, 13-2, 14-1, 14-2, 14-3.

В каждой группе в разрядах, номера которых в группе кратны числу

m -1, выход элемента И большего номера в разряде подсоединен к входам элементов И данного номера следующих m-1 разрядов группы.

Число входов в элементах И на фиг.3.равно 3 и поэтому m-1=3-1=2 °

Кратны числу 2 каждый четный разряд в группе, т.е. второй, четвертый и т.д.

Для первой группы разрядов четными будут разряды с триггерами

1-5, 1-7, 1-9.

Выход элемента И большего номера для разряда триггера 1-5 (это выход элемента 5-2) соединен с входами элементов И данного номера, это элементы 6-2 и 7-2 следуюших двух разрядов счетчика. Выход элемента 7-2 соединен с входами элементов 8-2 и 9-2.

Вьход элемента 9-2 соединен с входами элементов 12-2 и 13-2.

В последнем разряде группы вход последнего элемента И, который подключен к вьгходу элемента И разряда номера на число,гп-1 меньше, чем данный, подсоединен и к входам всех элементов И данного номера следующих групп.

Так вход элемента 13-2, который соединен с выходом элемента 9-2, соединен и с входом элемента 14-2.

Во второй группе разрядов на фиг.3 имеется только один разряд номера двенадцать, Устройство по фиг.1 работает следующим образом.

Предположим, в момент т о все Ттриггеры находятся в состоянии 0 .

На единичных выходах триггеров

1-1 — 1-9 присутствует низкий потенциал.

На фиг.2 приведена временная диаграмма работы счетчика, где за единичный принят высокий потенциал.

При приходе первого импульса в момент на шину 11 счетчика через время, равное времени срабатывания Т-триггера, в момент т, триггер первого разряда устанавлйвается в 1, и на единичном выходе его триггера 1-1 появляется высокий потенциал.

По окончайии первого импульса на входе счетчика в момент Фзединичный потенциал появляется и на выходе

10-1.

Выходы 10-1 — 10-9 триггеров — это выходы, потенциал на которых меняется после прихода заднего фронта положительного импульса на вход триггера.

Второй импульс устанавливает

Т-триггер первого разряда в состоя- ние 0 и, пройдя через элемент

И 2-1, устанавливает триггер второго разряда в 1, на выходе 10-2

Зо

55 которого в момент (появляется выЯ сокий потенциал.

Третий импуль устанавливает Ттриггер 1-1 в состояние 1 и на выходе 10-1 его в момент 1, появляете( ся высокчй потенциал. В момент 1

<2 на выходе элемента И 3-2 появляется высокий потенциал, так как на двух его входах с момента 1 действуют

И высокие потенциалы.

Четвертый импульс устанавливает в 0 триггеры 1-1 и 1-2 и в состояние 1 Т-триггер 1-3. аналогичным образом будут переключаться T-триггеры первого, второго и третьего разрядов счетчика при приходе на вход счетчика с пятого по седьмой импульс. Восьмой импульс устанавливается первый (в t >) втоpoA (s .зз) и трети. (в .З,) разряд в состояййе 0, а четвертый разряд (в . ) в состояние 1 . Задержки срабатывания Т-триггера четвертого разряда относительно Ттриггера третьего разряда нет, так как положйтельный потенциал, характеризующий состояние триггеров первых трех разрядов, поступает с выхода элемента И на вход элемента И

4-2 в момент 1, опережая начало действия восьмого импульса (момент т. ) на входе элемента И 4-1 на время, равное двум задержкам элементов

И. На данном элементе рассматриваемый положительный потенциал задерживается только на время срабатывания одного элемента И 4-2 и значит

I / потери быстродействия нет. лналогичным образом будут переключаться разряды счетчика при приходе последуюших импульсов вплоть до шестнадцатого.

В момент прихода на вход счетчика шестнадцатого импульса (момент 67 ) на выходе элемента И 5-2 пятого разряда счетчика действует положительный потенциал, так как на обоих его входах (начиная с - ) действуют положительные потенциалы. Положительный потенциал на выходе элемента И

5-2 разрешит прохождение шестнадцатого импульса через элемент И 5-1 на счетный вход триггера пятого разряда (ложного срабатывания пятого разряда от помехи на входе элемента И 5-1 в момент с t>6 по i 3z нет, так как она не совпадает по времени с действием положительного импульса на шине 11 счетчика). шестнадцатый импульс устанавливает в 0 первый разряд (в

), второй, третий и четвертый разряды (в tqq ), а пятый разряд s

13113 (B t )69

Задержки срабатывания пятого разряда относительно срабатывания разрядов со второго по четвертый нет, так как на входах элементов И 2-1 — S-1 стояших на счетных входах Т-триггеров, при приходе положительного

657617 импульса на шине 11 действуют все положительные потенциалы и на выходе элементов И одновременно появляются положительные потенциалы (см.,например, ьв ) °

Переключение разрядов счетчика 5 при приходе с семнадцатого по тридцать первый происходит без существенных отличий.

Перед приходом тридцать второго импульса, начиная с „ з, на выходе 10 элемента И 6-2 действует положительный потенциал, так как на его входах начиная с 1, действуют положительные потенциалы. Положительный потенциал на выходе элемента И 6-2 раз- 15 решает срабатывание шестого разряда от прихода на вход счетчика тридцать второго импульса. Тридцать второй импульс устанавливает в 0 первый разряд в 4„ + „ второй, третий, чет- 20 вертый и пятый разряды в t <,а шестой разряд в 1 тоже в „, .Аналогичным образом происходит переключение всех разрядов счетчика при приходе последую - их импульсов на вход счетчика. Для большей наглядности

25 на фиг. 2 эпюры всех напряжений на единичных выходах заштрихованы, а сигналы на выходах элементов И, стоящих непосредственно у входов триггеров, зачернены.

Для схем по фиг.1 и фиг.3 первый триггер переключался раньше остальных на время, равное задержке на срабатывание одного элемента И.

Таким образом по предложенной 35 схеме можно строить счетчики с малым .числом элементов И и с максимальной частотой установки всех разрядов.

Формула изобретения

Счетчик, содержащий разряды на

T-триггерах и rn -входовые элементы

И, на входе Т-триггера каждого разряда включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных элементов И, вход счетчика подключен к счетному входу Т-триггера первого разряда и к первым входам первых элементов И каждого разряда, выход

Т-триггера каждого разряда подклкячен ко в <оду последнего элемента И следующего разряда, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения устройства, старшие разряды, начиная с m+1 объединены в группы, число элементов И на входе каждого Ттриггера в каждой последующей группе на один больше, чем в предыдущей, в каждой группе выход последнего в разряде элемента И, номер разряда в группе которого кратен m-1 соединен со входами последних элементов И tn-1 последующих разрядов, вход последнего элемента И в последнем разряде каждой группы подключен к выходу элемента И разряда, номер которого на число tn-1 меньше, чем номер данного разряда,и ко входам всех элементов И данного номера следующих групп.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. И ., Сов.радио, 1975, рис.5-9, с.173.

2. Важенина 3.П. Методы и схема временной задержки импульсных сигналов. М ., Сов.радио, 1971, с.172, рис.3.18б.

657617

Составитель С.Ранов

Редактор Н.Каменская Техоед С.Мигай Корректор О.Билак

Заказ 1823/58 Тираж 1059 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 Москва, 8-35 Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæroðoä, ул.Прсактная,4