Реверсивный счетчик импульсов

Реверсивный счетчик импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РЕВЕРСИВНЫЙ СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ , содержащий входную шину и п разрядов, каждый из которых содержит три троичных элемента, выходную и установочную шины, последняя из которых соединена с вторым складывающим входом первого и первым вычитающим входом второго троичных элементов, выход первого троичного элемента соединен с первым и вторым складывающими входами второго троичного элемента , выход которого соединен с выходной шиной и первым складываюпи1м входом первого троичного элемента. первый скт ацывающкй вход третьего троичного элемента соединен в каждом разряде, за исключением первого, с выходом третьего троичного элемента предьщущего разряда, первый складывающий вход третьего троичного элемента первого разряда соединен с первым вычитающим входом .первого троичного элемента и входной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в каждом разряде второй складывающий вход третьего троичного элемента соединен с выходом второго троичного элемента, второй вычитающий вход § которого соединен с выходом третьего троичного элемента, первый вычи (Л тающий вход которого соединен с соответствующей тактовой шиной, первый складывающий вход третьего троичного элемента соединен с третьим складывающим входом первого троичного элемента, выход которого соединен с первым вычитающим входом первого (О троичного элемента последующего разряда . со 4 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ау (31).

g(gg Н 03 К 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3499226/18-21 (22) 06.10,82 (46) 07.05.84. Бюл . ¹ 17 (72) С, И. Шароватов, В. С. Кочнев и Г. И. Стеценко (53) 621,374,32(088,8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР № 692091 кл. Н 03 К 23/00, !979.

2. Авторское свидетельство СССР № 764137, кл. Н 03 К 23/00, 1980 (прототип). (54) (57) РЕВЕРСИВНЫЙ СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ, содержащий входную шину и и разрядов, каждый из которых содержит три троичных элемента, выходную .и установочную шины, последняя иэ которых соединена с вторым складывающим входом первого и первым вычитающим входом второго троичных элементов, выход первого троичного элемента соединен с первым и вторым складывающими входами второго троичного элемента, выход которого соединен с выходной шиной и первым складывающим входом первого троичного элемента, первый складывающий вход третьего троичного элемента соединен в каждом разряде, за исключением первого, с выходом третьего троичного элемента предыдущего разряда, первый складывающий вход третьего троичного элемента первого разряда соединен с первым вычитающим входом. первого троичного элемента и входной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в каждом разряде второй складывающий вход третьего троичного элемента соединен с выходом второго троичного элемента, второй вычитающий вход которого соединен с выходом третьего троичного элемента, первый вычитающий вход которого соединен с соответствующей тактовой шиной, первый складывающий вход третьего троичного элемента соединен с третьим складывающим входом первого троичного элемента, выход которого соединен с первым вычитающим входом первого троичного элемента последующего разряда. !

1О91347

Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использова30 но при проектировании реверсивных счетчиков цифровых вычислительных устройств. 5

Известен реверсивный счетчик ймпульсов, содержащий входную шину и и разрядов, каждый из которых содержит четыре троичных элемента (1) .

Недостатки данного устройства— относительная сложность и низкое быстродействие.

Наиболее близок к предлагаемому па технической сущности реверсивный счетчик импульсов, содержащий вход- 15 ную шину и и разрядов, каждый из которых содержит три троичных элемента, выходную и установочную шины, последняя иэ которых соединена с вторым складывающим входом первого и 20 первым вычитающим входом второго троичных элементов, выход первого троичнага элемента соединен с первым и вторым складывающими входами вто-, рого троичного элемента, выход 25 которого соединен с выходной шиной и первым складывающим входом первого траичного элемента, первый складывающий вход третьего троичного элемента соединен в каждом разряде, за исключением первого, с выходом третьего троичного элемента предыдущего разряда и первым и вторым вычитающими входами первого троичного элемента данного разряда, в каждом разряде выход первого троичнага элеьюнта соединен с первым вычитающим входом третьего троичного элемента, первый складывающий вход которого в первом разряде соединен с входной шиной и первым и вторым вычитающими входами первого троичнога элемента (2), Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, так как в каждом разряде сигнал переноса формируется за две фазы тактового питания, таким образом, состояние старшего п-го разряда реверсивного счетчика импульсов формируется за

2 и фаз тактового питания.

Цель изобретения — повышение быстродействия счетчика, Для достижения поставленной цели в реверсивном счетчике импульсов, 55 содержащем входную шину и и разрядов, каждый из которых содержит три траичных элемента, выходную и установочную шины, последняя из которых соединена с вторым складывающим входом первого и первым вычитающим входом второго .троичных элементов, выход первого троичного элемента с первым и вторым складывающими входами второго троичиого элемента, выход которого соединен с выходной шиной и первым складывающим входом первого троичного элемента, первый складывающий вход третьего троичного элемента соединен в каждом разряде, за исключением первого, с выходом третьего троичного элемента предыдущего разряда, первый складывающий вход третьего троичного элемента первого разряда соединен с первым вычитающим входом первого троичного элемента и входной шиной, в каждом разряде второй складывающий вход третьего троичного элемента соединен с выходом второго троичного элемента, второй вычитающий вход которого соединен с выходом третьего троичного элемента, первый вычитающий вход которого соединен с соответствующей тактовой шиной, первый складывающий вход третьего троичного элемента соединен с третьим складывающим входом первого троичного элемента, выход которого соединен с первым вычитающим входом первого троичного элемента последующего разряда„

На фиг. 1 изображена схема реверсивного трехразрядного счетчика импульсов; на фиг. 2 — временная диаграмма работы трехразрядного реверсивного счетчика импульсов.

Счетчик содержит троичные элементы 1-3 первого разряда 4, троичные элементы 5 — 7 второго разряда 8, троичные элементы 9-11 третьего разряда 12, входную шину 13, установочные шины 14-16, выходные шины 17-19 и тактовые шины 20-22 соответственно разрядов 4, 8 и 12, Выходы элементов 1 и 5 соединены соответственно с первыми и вторыми складывающими входами элементов 2 и

6 и с первыми вычитающими входами элементов 5 и 9, Выходы элемеRTOH

2, б и 10 соединены соответственно с первыми складывающими входами элементов 1, 5 и 9, вторыми складывающими входами элементов 3, 7 и 11 и выходными шинами 17 — 19 ° Выходы элементов 3 и 7 соединены соответственно с вторыми нычитающими входами элементов 2 и б, третьими складывающими входами элементов 5 и 9

1091347

t5 и первыми складывающими входами элементов 7 и Il. Выход элемента 9 соединен с первым и вторым складываю. щими входами элемента 10. Выход эле мента II соединен с вторым вычитающим входом элемента 10. Входная шина 13 соединена с третьим складывающим и первым вычитающим входами элемента 1 и с первым складывающим входом элемента 2..Установочные шины

14 — 16 соединены соответственно с вторыми складывающими входами элементов 1, 5 и 9 и первыми вычитающими входами элементов 2, 6 и 10.

Тактовые шины 20 — 22 соединены соответственно с первыми вычитающими входами элементов 3, 7 и 11.

Каждый троичный элемент описывается таблицей истинности. Указанные операции образуют функционально полную систему логических функций и могут быть реализованы, например, на магнитных логических ячейках.

Выходами переноса первого разряда 4 являются выходы элементов I (отрицательные импульсы) и 3 (положительные импульсы), выходами переноса второго разряда 8 — выходы элементов 5(отрицательные импульсы) и 7 (положительные импульсы), выходами переноса третьего разряда 12— выходы элементов 9 (отрицательные импульсы) и ll(положительные импульсы).

При поступлении одного импульса с входной шины 13 или с выходов переноса первого или второго разрядов соответствующий разряд меняет свое внутреннее состояние на обратное.

При переходе разряда счетчика из состояния "1" в состояние "0" на выходе элементов 3, 7 или 11 появляется положительный импульс переноса в следующий разряд счетчика. При поступлении на шину 13 импульсов положительной полярности реверсивный счетчик выполняет функции суммирующего счетчика, при поступлении отрицательных импульсов — функции вычитающего счетчика. Перенос при сложении представлен положительным импульсом на выходе элементов 3, 7 и

Il а при вычитании — отрицательным импульсом на выходе элементов 1, 5 и

9. Наличие обратной связи позволяет хранить результат сложения (вычитания), т.е. обеспечивает хранение со,стояния "l" разряда счетчика в виде

55 генерации импульсов положительной полярности на его выходной шине.

При поступлении на установочные шины 14-16 положительного импульса разряд счетчика устанавливается в состояние "1" при поступлении отрицательного импульса на элементах

2, 6 и 10 происходит компенсация импульсов состояния разрядов счетчика, т,е, обнуление счетчика.

При необходимости записи кода некоторого числа на установочные шины 14-16 разрядов счетчика подаются значения разрядов записываемого числа.

Система тактового питания схемы счетчика — трехфазная.

Тактовым импульсом первой фазы считывается информация с элементов 6, 9 и ll и поступают импульсы по входной шине !3 на входы элементов 1 и 3; импульсом второй фазы — с элементов l 3 и 10; импульсом третьей фазы — с элементов 2, 5 и 7; импульсы на установочные шины

14-16 поступают соответственно во время тактовых импульсов первой, второй и третьей фаз. На тактовые шины 20-22 поступает соответственно генерация импульсов с тактовой частотой во время тактовых импульсов первой, второй и третьей фаз на первые вычитающие входы элементов

3, 7 и 11, причем при отсутствии импульсов на их остальных входах они являются генераторами импульсов.

На фиг. 2 приведена временная диаграмма прямого счета с 000 до

100 и обратного счета импульсов с

100 до 111 и приняты обозначения:

23 — 25 — временные диаграммы соответственно первой, второй и третьей фаз тактового питания; 26 — временная диаграмма сигналов на входной шине 13; 27 — 35 — временные диаграммы сигналов соответственно на выходах троичных элементов 1 — 3;

5 — 7 и 9 — 11.

Счетчик работает следующим обра" зом.

При поступлении первого импульса по шине 13 тактовым импульсом первой фазы первого такта согласно таблице истинности элемента положительный сигнал передается на третий складывающий вход элемента 1 и первый складывающий вход элемента 3, а также по шине 20 положительный сигнал

1091347 передается на первый вычитающий вход элемента 3. Импульсом второй фазы положительный сигнал с элемента 1 передается на первый складывающий вход элемента 2. Импульсом тре- 5 тьей фазы положительный сигнал с элемента 2 передается на первый складывающий вход элемента 1 и второй складывающий вход элемента 3 и поступает на выходную шину 17, образуя первый разряд счетчика.

Результирующее состояние счетчика на выходных шинах 17 — 19 — 001.

При поступлении второго импульса по шине 13 тактовым импульсом первой !5 фазы второго такта положительный сигнал передается на третий склады— вающий вход элемента 1 и первый складывающий вход элемента 3, а также по шине 20 положительный сигнал переда- 20 ется на первый вычитающий вход элемента 3. Импульсом второй фазы положительные сигналы с элементов

1 и 3 передаются соответственно на первый складывающий вход элемента 2 и второй вычитающий вход элемента

2, третий складывающий вход элемента 5, первый складывающий вход элемента 7, а также по шине 21 положительный сигнал передается на первый вычитающий вход элемента 7. Импульсом третьей фазы положительный импульс с элемента 5 передается на первый складывающий вход элемента 6, Импульсом первой фазы третьего такта поло35 жительный сигнал с элемента 6 передается на первый складывающий вход элемента 5 и второй складывающий вход элемента 7 и поступает на выходную шину 18, образуя второй раз40 ряд счетчика.

Результирующее состояние счетчика на выходных шинах 17 — 19 — О!О.

При поступлении третьего импульса по шине 13 тактовым импульсом первой

45 фазы третьего такта положительный сигнал передается на третий складывающий вход элемента 1 и первый складывающий вход элемента 3 а также по шине 20 положительный сигнал передается на первый вычитающий вход

50 элемента,3. Импульсом второй фазы положительный сигнал с элемента I передается на первый складывающий вход элемента 2, а также по шине 21 положительный сигнал передается на первый вычитающий вход элемента 7.

Импульсом третьей фазы положительные сигналы с элементов 2 и 5 передаются соответственно на первый складывающий вход элемента 1, второй скла дывающий вход элемента 3 и выходную шину 17, образуя первый разряд счетчика, и на первый складывающий вход элемента 6. Импульсом первой фазы четвертого такта положительный сигнал с элемента 6 передается на первый складывающий вход элемента

5, второй складывающий вход элемента 7 и на выходную шину 18, образуя второй разряд счетчика.

Результирующее состояние на выходных шиках 17 — 19 — 011.

При поступлении четвертого импуль. са.по шине 13 тактовым импульсом первой фазы четвертого такта положительный сигнал передается на третий складывающий вход элемента 1 и первый складывающий вход элемента 3, а также по шине 20 положительный сигнал передается на первый вьгчитающий вход элемента 3. Импульсом второй фазы положительные сигналы с элементов

1 и 3 передаются соответственно на первый складывающий вход элемента

2, второй вычитающий вход элемента

2, третий складывающий вход элемента

5,, первый складывающий вход элемента 7, а также по шине 21 положительный сигнал передается на первый вычитающий вход элемента 7. Импульсом третьей фазы положительные сигналы с элементов 6 и 7 передаются соответственно на первый складывающий вход элемента 6, второй вычитающий вход элемента 6, третий складывающий вход элемента, 9, первый складывающий вход элемента 11, а также по шине 22 положительный сигнал переда— ется на первый вычитающий вход элемента 11. Импульсом первой фазы пятого такта положительный сигнал с элемента 9 передается на первый складывающий вход элемента 10. Импульсом второй фазы положительный сигнал с элемента. !О передается на первый складывающий вход элемента 9, второй складывающий вход элемента 11 и на вторую шину 19, образуя третий разряд счетчика.

Результирующее состояние счетчика на выходных шинах 17 — 19 — 100, При поступлении пятого импульса по шине 13 тактовым импульсом первой фазы пятого такта отрицательный сигнал передается на первый вычитающий вход элемента 1, а также по ши1091347 не 20 положительный сигнал передается на первый вычитающий вход элемента 3. Импульсом второй фазы отрицательный сигнал с элемента 1 передается на второй складывающий вход 5 элемента 2 и первый вычитающий вход элемента 5, а также по шине 21 положительный сигнал передается на первый вычитающий вход элемента 7. Импульсом третьей фазы положительный и отрицательный сигналы с элементов 2 и 5 передаются соответственно на первый складывающий вход элемента 1, второй складывающий вход элемента 3, на выходную шину 17, образуя первый 15 разряд счетчика, и и на второй складывающий вход элемента 6, а также по шине 22 положительный сигнал пере дается на первый вычитающий вход элемента 11. Импульсом первой фазы 20 шестого такта положительный сигнал с элемента 6 передается на первый складывающий вход элемента 1, второй складывающий вход элемента 3 и на выходную шину 18, образуя второй 25 разряд счетчика.

Результирующее состояние счетчика на выходных шинах 17 — 19 — 01!.

При поступлении последующих импульсов по шине 3 реверсивный счетчик работает аналогично.

Технико-экономический. эффект, получаемый при использовании предлагаемого счетчика, по сравнению с известным техническим решением за7

35 ключается в повышении быстродействия в 2 раз (где п — число и+1 разрядов счетчика), причем положительный эффект наступает при п 7 1, поскольку старший разряд в предлагаемом счетчике формируется за время равное (n+)) фаз тактового питания, а в известном техническом решении за

2п фаз тактового питания, Продолжение таблицы

Вход

Выход складыв ающий вычитающий

3 2

1 J 2

0

+1 0

+!

О+1

0

+1

0

+1

+1

0

0

+1

0 0

+) 0

0

+1

0

0

0

0

0

+1

0

0

0

О

0

+1

0

+1

+1

0

Вход

+) 0

+1

+1

+l

0 складывающий вычитающий Выход

1 2 3 3 2 !

+1

+1

0 0 0 0 0 0

0

+! 55 0

+1 0 0 0 0 0

0 +1 0 0 0 0

+1 +1 0 0 0 0

0

+1

0

+1

)09)347

Продолжение таблицы

Вход

Вход

Выход g складывающий (х вы читающий

T I вычитающий

3 2) Выход

3 2 !

1 +)

+1 +1 О

О О +1

0 +1

О +1

+! +1

0 0

+I

+1 О +1

0 О

+)

О О +1

+1

+1 О +1

+1 О +I

О +I +1

О +1 +!

+) +I +I о

+1

О

+l .

+)

+)

О

О

y)

+1

+1 +! +!

+) +l

0 0 О

Примеч ание.

+l 0 О

Складывающий

Выход

+) +1 вход

О +1

0 +1

Вычитающий вход

+1

+)

+1 +) +) +1 0

I 2 3

Ф) О

+1 О

О +1

О +1

+I +I

+) +1

0 0

+1 +1 О

О +l

О +l

О +1

О +1

Продолжение таблицы!

09 I347

Фиг. /

)091347

1-1 Импульсы трюфажого источника юитанич

Составитель С. Ранов

Редактор JI, Пчелинская Техред А.Ач

Корректор А ° Дзятко

Подписное

Заказ 3100/54 Тираж 862

ВНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 у» Запись„+ / (поступление сигнала на скла0ыбащий брод Элемента)

Запись„-1 "(поступление

® сигнала на бь читаюи ии

Рхоо .улемента) читыоание„0 "(нуле5ои сигнал/

Очатыоание„+/ "(лоложительныи сигнал)

Считыоание„-1 (отрицательhé и сигнал/