Двоичный счетчик

) Н 03 К 23/58 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГННТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДИ ейьСТВУ(56) Справочник по интегральным микросхемам/Под рвд, Б.В. Тарабрина. Н,: Энергия, 1980, с. 139.Авторское свидетельство СССР Иф 1272503, кл, Н 03 К 23/58, 1986. (54) ДВОИЧНЬУ СЧЕТЧИК(57) Изобретение относится к счетным схемам и может быть использовано в автоматике и вычислительной технике, Цель изобретения - повьппение достоверности функционирования, отказоустойчивости и ремонтопригодности - достигается за счет введения в каждый разряд элементов И/И-НЕ, И и ИЛИ и триггер каждого разряда средств встроенного контроля с соответствую щими конструктивными связями, что,80.164437 обеспечивает непрерывный контроль за правильностью срабатывания триггеров каждого разряда, а в случае отказа одного из них обеспечивает автомати ческое восстановление работоспособности путем перехода на резервную работоспособную структуру. Счетчик содержит четыре основных и резервный 1-5 разряды, триггеры 6,1-6,5 разрядов, элементы И-ИЛИ-НЕ 7.1-7,3 разрядов, элементы И-ИЛИ 8.1-8.4 разрядов, элементы И/И-НЕ 9. 1-9. 3 разрядов, первые 10.1-10.5 элементы ИЛИ разрядов, первые 11. 1-11,3 элементы И разрядов, вторые 12.1-12.4 элементы ИЛИ разрядов, вторые 13,1-13.4 элементы И раз- д рядов, элементы И-НЕ 14,1 и 14.2 раз- Е рядов, элемент НЕ 15 устройства. Триггер каждого разряда содержит элемент И, восемь элементов И-НЕ, , ( первый элемент НЕ, элемент И/И-НЕ второй-четвертый элементы НЕ и элемент И-ИЛИ/И-ИЛ 1-НЕ. 1 табл. 3 ил,1 й19 Ф И 3 ЗМ9отказа устройства в целом Действие сигнала на выходе триггера 6,2 блокируется единичным потенциалом с выхода "Отказ" этого же триггера. Прямой выход триггера 6.2 отключается от информационного выхода 20,2 устройства и вместо него к этому выходу подключается через вторую груплч входов элемента И-ИПИ 8,2 выход триггера 6,3, К информационному выходу 20.3 устройства через вторую группу входов элемента И-ИЛИ 8,3 подключается прямой выход триггера 6,4, а к выходу 20,4 через вторую группу входов элемента И-ИЛИ 8.4 прямой выход триггера 6.5.Аналогичным образом производится перекоммутация входов 19.2-19.4епредустанова двоичного счетчика, т,е, вход 19,2 через вторую группу входов элемента И-ИЛИ-НЕ 7,2 подключается к 8-входу триггера 6,3, вход 19.3 через вторую группу входов элемента И-ИЛИ-НЕ 7.3 - к Я-входу триггера 6,4 и вход 19.4 через вторую группу входов элемента И-ИЛИ-НЕ 7.4 - к Б-входу триггера 6.5.Таким образом, при отказе триггера 6,2 воздействие сигнала с его прямого выхода блокируется как по информационному выходу устройства, так и по его воздействию на последующую логическую цепь двоичного счетчика, т,е, триггер 6.2 "вытесняется" из работоспособной структуры двоичного счетчика и в эту структуру включается резервный триггер 6,5.При отказе триггера 6.1 автоматическое восстановление работоспособности предлагаемого двоичного счетчика осуществляется путем его замещения триггером 6.2, триггера 6.2 - триггером 6.3, триггера 6,3 - триггером 6.4 и триггера 6.4, - триггером 6.5. В случае отказа одного из триггеров 6.3 или 6.4 восстановление работоспособности структуры предлагаемого двоичного счетчика осуществляется также по принципу "вытеснения" отказавшего триггера.Следовательно, предлагаемый счетчик обеспечивает повышение достоверности функционирования за счет непрерывного встроенного контроля его основных элементов, эксплуатационную отказоустойчивость за счет автоматического восстановления работоспособности и ремонтопригодность644374 20за счет наличия резервной работоспособсной структуры. 25 30 40 45 50 55 10 15 20 Формула изобретения Двоичный счетчик, содержащий элемент НЕ, четыре основных и резервный разряды, причем каждый разряд, включая резервный, содержит триггер н первый элемент ИЛИ, первый разряд дополнительно содержит элемент И-НЕ, элемент И-ИЛИ-НЕ и элемент И-ИЛИ, второй разряд дополнительно содержит элемент И-ИЛИ-НЕ и элемент И-ИЛИ, третий разряд дополнительно содержит первый элемент И, элемент И-ИПИ-НЕ и элемент И-ИЛИ, четвертый разряд дополнительно содержит первый элемент И, элемент И-НЕ и элемент И-ИЛИ,резервный разряд дополнительно со-.держит первый элемент И, вход установки в "0" устройства соединен свходом элемента НЕ устройства, выходкоторого соединен с К -входами триггеров каждого, включая и резервный,разряда, синхровход устройства соединен со счетным входом триггеракаждого, включая и резервный, разряда, прямой выход триггера, каждого,кроме резервного, разряда соединенс вторым входом первой группы входовэлемента И-ИЛИ и с первым входомпервого элемента ИЛИ одноименногоразряда, прямой выход триггера каждого, кроме первого, разряда соединен с вторым входом второй группывходов элемента И-ИЛИ предыдущегоразряда, инверсный выход триггера каждого, включая и резервный, разряда соединен со своим В-входом, вход предустанова первого разряда соединен с входами элемента И-НЕ и с вторым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ одноименного разряда,вход предустанова второго разрядасоединен с первым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ первогои с первым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ второго разрядов, вход предустанова третьего разряда соединен с первым входом второйгруппы входов элемента И-ИЛИ-НЕ одноименного и с первым входом первойгруппы входов элемента И-ИЛИ-НЕ второго разрядов, вход предустановачетвертого разряда соединен с первымвходом элемента И-НЕ одноименногои а первым входом первой группы вхо 21 1644374 22дов элемента И-ИЛИ-НЕ третьего разрядов, выход элемента И-НЕ первогоразряда соединен с Б-входом триггераодноименного разряда, выход элементаИ-ИЛИ-НЕ первого, второго и третьегоразрядов соединен с Я-входов триггера последующего разряда, выход элемента И-НЕ четвертого разряда соединен с Я-входои триггера резервногоразряда, выходы элементов И-ИЛИ,кроме резервного, разряда являютсясоответствующим разрядныи выходомустройства, о т л и ч а ю щ и й - .с я тем, что, с целью повьнпениядостоверности функционирования, эксплуатационной отказоустойчивостии ремонтопригодности, в него дополнительно введены во второй разрядэлемент И, второй элемент ИЛИ и элемент И/И-НЕ, третий разряд дополнительно содержит элемент И/И-НЕ, второй элемент ИЛИ и второй элемент И,четвертый разряд дополнительно содержит элемент И/И-НЕ, второй элемент И и второй элемент ИЛИ, резервный разряд дополнительно содержитвторой элемент ИЛИ и второй элементИ, причем прямой выход "Отказ" триггера первого разряда соединен с вторым входом элемента ИЛИ, с первымивходами вторых групп входов элементов И-ИЛИ и И-ИЛИ-НЕ одноименногоразряда и с вторыми входами второгоэлемента ИЛИ и элемента И второгоразряда, инверсный выход "Отказ"триггера первого разряда соединенс вторым входом первой группы входовэлемента И-ИЛИ-НЕ, с первым входомпервой группы входов элемента И-ИЛИодноименного и с первым входом элемента И/И-НЕ второго разрядов, инверсный выход "Отказ" триггеров второго, третьего и четвертого разрядов соединен соответственно с вторымвходом элемента И/И-НЕ одноименногоразряда, прямой выход "Отказ" триггера второго разряда соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и спервыми входами второго элемента ИЛИи элемента И одноименного разряда,прямой выход "Отказ" триггера третьего разряда со динен с вторьак входом второго элемента ИЛИ и с первымивходами вторых элементов ИЛИ и И одноименного разряда, прямой выход"Отказ" триггера четвертого разряда соединен с вторым входом первогоэлемента ИЛИ и с первыми входами10 45 с первым входом второй группы входовэлемента И-ИЛИ одноименного разряда, группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ, с первым50 входом первой группы входов элемента 55 15 20 25 30 35 40 вторых элементов ИЛИ и И одноименно 11 1 го разряда, прямой выход Отказ трИггера резервного разряда соединен с вторым входом первого элеиента ИЛИ и с первым входом второго элемента И одноименного разряда, вход К установки в исхопное состояние средствфункционального контроля устройства соединен с Р -входами триггера каждого, включая и резервньп, разряда,выход элемента ИЛИ первого разрядасоединен с 7-входом триггера второго разряда, с гервым входом первогоэлемента И третьего, с вторым входомпервого элемента И четвертого и стретьим входом первого элемента Ирезервного разрядов, выход первогоэлемента ИЛИ второго разряда соединенс вторым входом первого элемента Итретьего разряда, с первым входом перного элемента И четвертого разрядаи с вторым входом первого элемента Ирезервного разряда, выход первого элемента ИЛИ третьего разряда соединенс третьим входом первого элемента Ичетвертого разряда и с первым входомпервого элемента И резервного разряда,выход первого элемента ИЛИ четвертогоразряда соединен с четвертым входомпервого элемента И резервного разряда, выходы элементов И третьего, четвертого и резервного разрядов соединены с Ч-входаии триггеров одноименного разряда, прямой выход элементаИ/И-НЕ второго разряда соединен свторым входом первой группы входовэлемента И-ИЛИ-НЕ, с первым входоипервой группы входов элемента И-ИЛИодноименного и с первым входом элемента И/И-НЕ третьего разрядов, инверсный выход элемента И/И-НЕ второгоразряда соединен с вторым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ,прямой выход элемента И/И-НЕ третьегоразряда соединен с вторым входом первой И-ИЛИ одноименного и с первым входом элемента И/И-НЕ четвертого разряда,инверсный выход элемента И/И-НЕ третьего разряда соединен с вторым входом второй группы входов элементаИ-ИЗИ-НЕ, с первым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ одноименного разряда, прямой выход элемента И/И-НЙ четвертого разряда соединен с первые23 16443входом первой группы входов элементаИ-ИЛИ одноименного разряда, инверсный .выход элемента И/И-НГ четвертого разряда соединен с вторым входом элемента И-НЕ, с первым входом второи группыч5входов элемента И-ИЛИ одноименногоразряда и с первым входом первогоэлемента ИЛИ резервного разряда, выход которого является выходом "Частич- оный отказ" устройства, выход второгоэлемента ИЛИ второго разряда соединенс вторыми входами вторых элементовИ и ИЛИ третьего разряда, выход элемента И второго разряда соединен счетвертым входом второго элемента ИЛИрезервного разряда, выход второгоэлемента ИЛИ третьего разряда соединен с вторыми входами вторых элементов И и ИЛИ четвертого разряда, выход 2 Овторого элемента И третьего разрядасоединен с третьим входом второгоэлемента ИЛИ резервного разряда, выход второго элемента ИЛИ четвертогоразряда соединен с вторым входом второго элемента И резервного разряда,выход второго элемента И четвертогоразряда соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ резервного разряда,выход второго элемента И резервного 30разряда соединен с первым входом второго элемента ИЛИ одноименного разряда, выход которого является выходом"Отказ" устройства, а триггер каждогоразряда, включая и резервный, содержитэлемент И, восемь элементов И-НЕ,элемент И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, четыре элемента НЕ, элемент И/И-НЕ с временем срабатывания не менее 3 Тср где Тссреднее время срабатывания логического элемента, в качестве третьегои четвертого элементов НЕ используется элемент НЕ с временеМ срабатывания не менее 2 Т , шину установки,ВхОДы 0 Ч С К Б ВыхОДную шину"Отказ", инверсную шину "Отказ",вход Я триггера соединен с первымвходом элемента И, с входом третьегоэлемента НГ, с первыми входами третьего и седьмого элементов И-НЕ, стретьим входом первой, с пятым входомвторой, с четвертым входом третьей ис четвертым входом четвертой структурИ элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, вход 0 триггера соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, с входом второгоэлемента НЕ и с вторым входом третьейструктуры И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ,Входы 7 и С триггера соответственно 74 24соединены с вторым и третьим входами элемента И, вход Р. триггера соединен с четвертым входом элемента И, с входом четвертого элемента НЕ, с третьими входами четвертого и восьмого элементов И-НЕ, с четвертым вхо" дом первой, с шестым входом второй, с пятым входом третьей и с пятым входом четвертой структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, вход Р триггера соединен с первым входом седьмой структуры И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, второй вход которой соединен с шйной ",Отказ триггера и является выходом элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, выход элемента И соединен с входом первого элемента НЕ, с вторым входом второго элемента И-НЕ .и с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ и с первым входом второго элемента И-НЕ выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И-ДЕ, выход третьего элемента И-НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, с первым входом пятого элемента И-НГ, с вторым входом второй, с первым входом четвертой и с первым входом шестой структур элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, выход четвертогоэлемента И-НЕ соединен с третьим входом третьего элемента И-НЕ, с первым входом шестого элемента И-НЕ, с вторым входом первой, с первым входомтретьей и с первым входом пятой струк-, тур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, выходыпятого и шестого элементов И-НЕ соединены соответственно с вторыми входами седьмого и восьмого элементовИ-НЕ, выход первого элемента НЕ соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И-НЕ, с входами элемента И/И-НЕ, с пятым входом первой и с третьим входом второй структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, прямой выход элемента И/И-НЕ соединен с шестым входом первой и с четвертым входом второй структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, инверснь 1 й выход элементаИ/И-НЕ соединен с третьими входами третьей и четвертой структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, выход второго, третьего и четвертого элементов НЕ соединены соответственно с вторыми входами четвертой, пятой и шестой структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, выход седьмого элемента И-НЕ является прямым выходом триггера и соединенс первым входом восьмого элементаИ-НЕ и с первым входом первой структуры И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, выходвосьмого элемента И-НЕ явпяется инверсным выходом триггера и соединен 1644374 26с третьим входом седьмого элемента, И/НЕ и с первым входом второй структуры И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ, инверсный выход которого является инверсной шиной "Отказ" триггера.1644374 андор едакто орректор М. Максимищнецт тВва а В МЕЕ Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Составител Техред Д Заказ 1248 Тираж 47ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва,Скворцодюкова ПодписноеРизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС5, Раушская наб., д. 4/5Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано вустройствах автоматики и вычислительной техники в качестве базового эле 5мента с высокой достоверностью функционирования и эксплуатацИонной отказоустойчивостью,1 елью изобретения является повышение достоверности функционирования,эксплуатационной отказоустойчивостии ремонтопригодности устройства.На фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемого двоичногосчетчика; на фиг 2 - функциональная 15схема триггера каждого разряда; наАиг, 3 - временная диаграмма работытриггера.Двоичный счетчик содержит (фиг.1)основные 1-4 и резервный 5 разряды, 20триггеры 6,1-6,5 разрядов, элементыИ-ИЛИ-НЕ 71-7.3 разрядов, элементыИ-ИЛИ 8,1.-8,4 разрядов, элементыИ/И-НЕ 91-93 разрядов, первые элементы ИЛИ 10.,1-10,5 разрядов, первые элементы И 11,1-11.3 разрядов,вторые элементы ИЛИ 12.1-12,4 разрядов, вторые элементы И 13,1-13.4разрядов, элементы И-НЕ 14.1 и 14.2первого и четвертого разрядов, элемент НЕ 15 устройства.Вход 16 (Р ) установки в исходноесостояние средств функциональногоконтроля соединен с входами Р триггеров 6,1-6,5 разрядов. Вход 17синхронизации устройства соединен ссинхровходами триггеров 6,1-6.5. Вход18 установки в "0" устройства соединенс Е "входами триггеров 6.1-6,5, Вход191 предустанова первого разряда 40соединен с входами элемента И-НЕ14.1 и с вторым входом второй группывходов элемента И-ИЛИ-НЕ 7,1, Вход19.2 предустанова второго разрядасоединен с первым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ 7.1 и спервым входом второй группы входовэлемента И-ИЛИ-НЕ 7,2. Вход 19.3 .предустанова третьего разряда соединен с первым входом первой группывходов элемента И-ИЛИ-НЕ 7.2 и с первым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ 7,3, Вход 19.4 пре-.дустанова четвертого разряда соединен с первым входом первой группы55входов элемента И-ИЛИ-НЕ 7,3 и с пер-вым входом элемента И-НЕ 14,2,Инверсные выходы триггеров 6.16,5 соединены со своими информационными Р-входами соответственно. Прямой выход триггера 6.1 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10. 1 и с вторым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ 8,1, Прямой вьмод "Отказ" триггера 6,1 соединен с первыми входами вторых групп входов элементов И-ИЛИ-НЕ 7.1 и И-ИЛИ 8,1, с вторым входом элемента ИЛИ и 10.1 и с вторыми входами элементов ИЛИ 12.1 и 13,1, Инверсный выход "Отказ" триггера 6,1 соединен с вторым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ,НЕ 7.1, первым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ 8,1 и с первым входом элемента И/И-НЕ 9.1, Выход элемента ИЛИ 10,1 соединен с 7-входов элемента 6,2, с первым входом элемента И 11,1, с вторым входом элемента И 11,2 и с третьим входом элемента И .11,3, Выход элемента И-ИЛИ-НЕ 7,1 соединен с Я-входом триггера 6,2, Выход элемента И-ИЛИ 8. 1 является соответствующим информационным выходом 20.1 устройства.Прямой выход триггера 6,2 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10,2, с вторым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ 8.1 и с вторым входом первой группы входов элемента1И-ИЛИ 8.2 Прямой выход "Отказ" триггера 6.2 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10.2 и с первыми входами элементов ИЛИ 12.2 и И 13.2. Инверсный выход "Отказ" триггера 6,2 соединен с вторым входом элемента И/ИНЕ 91. Прямой выход элемента И/ИНЕ 9.1 соединен с вторым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ 7,2, с первым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ 8,2 и с первым входом элемента И/И-НЕ 93 Инверсный выход элемента И/И-НЕ 9,2 соединен с вторым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ-НЕ 7,2 и с первым входом второй группы входов элемента ИИЛИ 8,2, Выход элемента И-ИЛИ-НЕ 72 соединен с Я-входом триггера 6,3Выход элемента И-ИЛИ 8,2 является соответствующим информационным выходом 20.2 устройства, Выход элемента ИЛИ 10,2 соединен с вторым входом элемента И 11,1 с первым входом элемента И 11.2 и с вторым входом элемента И 11.3. Выход элемента ИЛИ 12.1 соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 122 и И 13230 5 16443 7Вьмад элемента И 11,1 соединен с Ч-входом триггера 6,3, прямой выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 10.3, с вторым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ 8,2 и с вторым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ 8.3. Прямой выход "Отказ" триггера 6,3 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10,3, 0 с первым входом элемента ИЛИ 12.2 и с первым входом элемента И 13,2Инверсный выход "Отказ" триггера 6,3 соединен с вторым входом элемента И/И-НР 9.2, прямой выход которого соединен с вторым входом первой группы входов элемента И-ИЛ 1-НЕ 7.3, с первым входом первой группы вхоцов элемента И-ИЛИ 8,3 и с первым входом элемента И/И-НЕ 9,3. Инверсный выход 20 элемента И/И-НЕ 9.2 соединен с вторым входом второй группы входов элемента И/ИЛИ-НЕ 7,3 и с первым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ 8,3, Выход элемента ИЛИ 10,3 соединен с третьим входом элемента И 11,2 и с первым входом элемента И 11.3, Выход элемента ИЛИ 12.2 соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 12,3 и И 13,3, Выход элемента И-ИЛИ-НЕ 7,3 соединен с Я-входом триггера 6.4. Выход элемента И-ИЛИ 8.3 является соответствующим информационным выходом 20.3 устройства.Выход элемента И 11,2 соединен с 7-входом триггера 6,4, прямой выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 10,4, с вторым входом второй группы входов элементов И-ИЛИ 8.3, и с вторым входом первой группы 40 входов элемента И-ИЛИ 8.4. Прямой выход "Отказ" триггера 6.4 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10,4 и с первыми входами элементов ИЛИ 12.3 и И 13.3, Инверсный выход Отказ 45 триггера 6.4 соединен с вторым входом элемента И/И-НЕ 9.3, прямой выход которого соединен с первым входом первой группы входов элемента И-ИЛИ 8.4. Инверсный выход элемента И/И-НЕ 9.3 50 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 14.2, с первым входом второй группы входов элемента И-ИЛИ 8.4 и с первым входом элемента ИЛИ 10,5. Выход элемента ИЛИ 10,4 соединен с четвертым входом элемента И 11.3. Выход элемента ИЛИ 12.3 соединен с вторым входом элемента И 13,4. Выход элемента И-НЕ 14,2 соединен с Я-вхо 46дом триггера 6 5, Выход элементаИ-ИЛИ 8.4 является соответствующиминформационным выходом 20.4 устройства,Выход элемента И 11.3 соединен сЧ-входом триггера 6.5, прямой выходкоторого соединен с вторым входомвторой группы вхоцав элемента И-ИЛИ8.4. Прямой выход "Отказ" триггера6.5 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10,5 и с первым входом элемента И 13.4, выход которого соединенс первым входом элемента ИЛИ 12.4.Второй, третий и четвертый входыэлемента ИЛИ 12,4 соединены соответственно с выходами элементовИ 13.3, 13,2 и 13.1. Выход элементаИЛИ 10.5 является выходом 21 "Частичный отказ" устройства. Выход элемента ИЛИ 12,4 является выходом 22 "Отказ устройства.Триггер 6.1-6.5 каждого разряда(фиг, 2) содержит элемент И 23, первый - восьмой элементы И-НЕ 24-31,первый элемент НЕ 32, элемент И/ИНР 33, второй - четвертый элементыНЕ 34-36, элемент И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37,Вход .Б 38 соединен с первым входомэлемента И 23, с входом элементаНЕ 35, с первыми входамн элементовИ-НЕ 26 и 30, с третьим входом первой, с пятым входом второй и с четвертыми входами третьей и четвертойструктур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ37.Вход Р 39 соединен с первым входом элемента И-НЕ 24, с входом элемента НЕ 34 и с вторым входом третьей структуры И элемента И-ИЛИ//И-ИЛИ-НЕ 37, Вход 7 40 соединен свторым входом элемента И 23, ВходС 41 соединен с третьими входом элемента И 23, 1 Чина 42 установки соеди"иена с четверть 1 м входом элементаИ 23, с входом элемента НЕ 36, стретьими входами элементов И-НЕ 27и 31, с четвертым входом первой,с шестым входом второй и с пятымивходами третьей и четвертой структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37.Вход К Ф 43 установки в исходное состояние средств функционального контроля соединен с первым входом седьмой структуры И элемента И-ИЛИ/ИИЛИ-НЕ 37,Выход элемента И 23 соединен свторыми входами элементов И-НЕ 24 и 25и с входом элемента НЕ 32, выход ко 16443 74торого соединен с входами элемента И/И-НЕ 33, с вторыми входами элемен. тов И-НЕ 28 и 29, с пятым входом пер вой и с третьим входом второй структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37, Выход элемента И-НЕ 24 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 26 и с первым входом элемента И-НЕ 25, выход ,которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 27, Выход элемента И-НЕ 26 соединен с первым входом эле-, мента И-НЕ 28, с вторым входом второй, с первым входом четвертой и с первым входом шестой структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37, а также с первым входом элемента И-НЕ 27, выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ 26, с первым входом элемента И-НЕ 29, с вторым входом первой, с первым входом третьей и с первым входом пятой структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37.Выходы элементов И-НЕ 28 и 29 соединены с вторыми входами соответствующих элементов И-НЕ 30 и 31. Выход элемента И-НЕ 30 является прямым выходом 44 триггера и соединен с пер- вьМ входом первой структуры И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 и с первым входом элемента И-НЕ 31, выход которого является инверсным выходом 45 триггера и соединен с третьим входом элемента И-НЕ 30 и с первым входом второй структуры И элемента И-ИХК/ И-ИЛИ-НЕ 37. Прямой выход элемент И/И-НЕ 33 соединен с шестым входомпервой и с четвертым входом второй структур И элемента, И ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37. Инверсный выход элемента.И/И НЕ 33 соединен с третьими входами тре-. тьей и четвертой структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37, Выход элемента НЕ 34 соединен с вторым входом четвертой структуры И элемента И-ИЛИ И-ИЛИ-НЕ. 3. Выходы элементов НЕ 35 и 36 соединены соответственно с вторыми входами пятой и шестой структур И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37. Инверс- ный вьиод элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 является инверсным выходом 46 "Отказ" триггера. Прямой выход элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 является прямым вьиодом 47 "Отказ" триггера и соединен с вторым входом седьмой струк" туры И.Элемент И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 с обрат ной связью представляет собой однофазный установочный триггер, по первой, второй, третьей, четвертой,пятой и шестой структурам И элементаИ-ИЛИ, И-ИЛИ-НЕ 37 происходит установка триггера в "1", по седьмойструктуре И - установка в "О",Элемент И 23 реализует входнуюлогику функционирования триггера6.1-6,5 каждого разряда по его 3-,10 ф7- С- и К-входам0Элементы И-НЕ 24-27 образуют схему основного триггера, а элементыИ-НЕ 28-31 - схему вспомогательноготриггера каждого разряда.Элемент НЕ 32 предназначен дляорганизации двухтактного режимаработы триггера каждого разряда приналичии одного входа С 41, Крометого, на вьиоде элемента НЕ 32 вырабатывается сигнал строба сравнениясигналов на противоположных плечах(Т А ив режиме храненйя информа 25 ции,Элемент И/И-НЕ 33 предназначендля формирования сигнала строба сравнения в счетном режиме и инверсного .ему сигнала, задержанного по временине менее ЗТс (где ТР - среднееРвремя срабатывания одного логического элемента структурно-логическойорганизации триггера каждого разряда),Элемент НЕ 34 инвертирует сигнална входе 0 39 триггера для четвертойструктуры И элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ37, являющейся входом установки в"1" однофазного триггера на элементе40И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37.Элементы НЕ 35 и 36 инвертируютсигналы соответственно на входе Я 38и входе Н. 42 триггера каждого разряда,обеспечивая при этом формирование соответствующих сигналов на своих выходах через время не менее 2 ТР с момента начала их изменения: на соответствующих входах.Элемент И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 осущест 0 вляет на своих структурах И контрольправильности срабатывания всех логических элементов структурно-логическойорганизации триггера каждого разряда.В случае нарушения логики функционирования (отказ какого-либо логическогоэлемента структуры триггера) на прямом выходе элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37формируется сигнал "Отказ", которыйпосредством своей обратной связи черезК, Р Примеченне Б : Р : Ч : С : К р 1: 2:3:4: 5:б "7 . 39 Х Х Х Х Х О Н Н О Установка в исходное состояние СФК Установка "1" Установка "О" Хранение Хранение Установка "О" Установка "1" Запрещено 1 1 -1 О 1 В1 ХО.Х 1. Х Х О 1 Х Х Х 1 Х Х Х 1 Х Х Х Х 1 1 О 1 1 О 1 1 О 1 1 ОО 1 О 1 О ,О О О Н 1 О О 1 Ъ Яю Оп О 1 1 О Н Н164437седьмую структуру И входов осуществляет так называемьп "эффект самозахвата", т,е, устанавливается в устойчивое состояние логической1",5В общем случае на входах всех,кроме седьмой, структур И элементаИ-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 реализуется функционал отказа, который можно представитьследующим аналитическим выражением:Р = (ЧС) РА (К Б) Ч (Ч С) Р А (К Б)Ч:Ч (Ч С)А ч(К Б) ЧЧ(Ч С) А Я(К Б) Ч Б А Ч К А,где Ч - единичное значение сигнала 15на Ч-входе триггера каждогоразряда;С - единичное значение сигналана синхровходе 4 1 триггеракаждого разряда;20Р , Р - единичное и нулевое соответственно состояния сигналов на Р-входе триггера каждого разряда;А, А - единичное состояние сигналав точках А и А на фиг. 2;- единичное и нулевое соответственно состояния сигналовна К-входе триггера каждогоразряда; 30Б,Б - единичное и нулевое соответственно состояния сигналов на Б-входе триггера каждого разряда;О - состояния сигналов на пря"Ф 35мом 44 и инверсном 45 выходах триггера каждого разряда.Отличительной особенностью элементов И/И-НЕ 33 и НЕ 35 и 36 в структуре триггера каждого разряда является то, что кроме функциональнологической нагрузки они выполняют 1 Ои функцию времени срабатывания. Время срабатывания элемента И/И-НЕ 33 должно быть не менее 3 Т а время срабатывания элементов НЕ 35 и Зб не менее 2 Т , Это условие можно выполнить при разработке технологии микросхемы следующими путями:увеличением количества последовательно включенных транзисторов в данных логических элементах 33, 35. и 361технологией изготовления, т.е, увеличением геометрических размеров базы транзисторов этих логических элементов по сравнению с другими логическими элементами структуры триггера каждого разряда; увеличением резисторной и емкостной нагрузки этих логических элементов,Триггер каждого разряда в составепредлагаемого двоичного счетчикафункционирует следующим образом.После включения питания на Квход триггера (на шину 43) подаетсянулевой уровень сигнала для установки в исходное состояние средствфункционального контроля, так какв силу случайного характера переходных процессов во время включения питания однофазный триггер на элементеИ-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 может изначальноустановиться в единичное состояние,соответствующее сигналу "Отказ" соответствующего триггера.Далее, при исправном состояниивсех логических элементов работатриггера каждого разряда подчиняется13 16443 также элементов И-НЕ 30 и 31, В слу- чае правильного срабатывания всех логических элементов ни пятая, ни шестая структуры И не пропустят на свой выход высокий логический уро 5 вень сигнала и на выходе элемента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 сигнал "Отказ" (выход 47) не будет сформирован. В противном случае такой сигнал будет сформирован на прямом выходе эле. мента И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 и он будет означать, что при асинхронной установке триггера любого из разрядов в "О" или "1" произошел отказ какого-либо логического элемента структуры триггера,Рассмотрим последовательность срабатывания всех элементов логической структуры триггера каждого раз ряда в его трех основных режимах синхронного Функционирования: "Хранение" "Установка "1" и "Установка цОВ режиме "Установка 1" (таблица) 25 по Э-входу, с поступлением положительного фронта синхросигнала на С-вход триггера, на выходе первого элемента И-НЕ 24, через время срабатывания 2 Тс элементов И 23 и И-НЕ 24 установится сигнал логического "0", Следовательно, через время ЗТс срабатывания, с момента поступления положительного фронта сигнала на С-вход, на выходах второго и третьего элементов И-НЕ 25 и 26 установятся сигналы логической "1", а через время 4 Т срабатывания, на выходе четвертого элемента И-НЕ 27 - сигнал логического 0, Таким образом, через 40 время 4 Т в точке А (фиг. 3) устанавливается состояние логической "1", а в точке А - состояние логического "0". Контроль правильности срабатывания логических элементов первой ступени триггера каждого разряда осуществляется стробом сравнения с инверсного выхода элемента И/И-НЕ 33, который появляется также через время не менее 4 Т срабатывания элементов И 23, 50 НЕ 2 и самого элемента И/И-НЕ 33. Если же в ходе контроля выполняется условие (2) и (3), то третья и четвертая структуры И элемента И-ИЛИ/ /И-ИЛИ-НЕ 37 не пропустят на его выход 55 сигнал логической "1". При нарушении алгоритма функционирования логическими элементами первой ступени, т.е.выполняется условие (4), яа выходе 74 4 47 триггера любого из разрядов вырабатывается сигнал .погнческой "1", сигнализируя об отказе первой ступени,С приходом на С-вход триггера любого из разрядов отрицательного фронта синхроимпульса состояние первой ступени передается во вторую ступень, т.е, пятый элемент И-НЕ 28 устанав 131 ливается в состояние логического 0 на своем выходе, а шестой элемент И-НЕ 29 остается в состоянии логической "1" на своем выходе, Следовательно, через время 4 Тс срабатывания с момента поступления отрицательного фронта синхроимпульса на выходе элемента И-НЕ 30 устанавливается сигнал логической "1", а через время 5 Т на выходе элемента И-НЕ 31 - сигнал логического "0". Контроль правильности срабатывания логических элементов второй ступени производится стробом сравнения, который появляется на выходе элемента И/И-НЕ 33 через время не менее 5 Т срабатывания с момента появления отрицательного фронта на синхровходе С триггера любого из разрядов При выполнении условия (4) на выходе однофазного триггера на элементе И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37 сигнал "Отказ" не формируется. В противном случае, т.е. нри выполнении условий (6), на его прямом выходе 47 формируется сигнал "Отказ" одного или нескольких логических элементов второй ступени триггера разряда.В режиме "Установка О" по Э-входу с приходом положительного фронта синхросигнала на выходе элемента И-НЕ 24 устанавливается сигнал логическойа на выходе элемента И-НЕ 25 - сигнал логического "О", который черезвремя ЗТс срабатывания с момента появления положительного фронта синхроимпульса приводит к Формированию на выходе элемента И-НЕ 27 сигнала логической "1". Через время 4 Т на выходе элемента И-НЕ 26 Формируется сигнал логического "0", Контроль правильности срабатывания логических элементов первой ступени в этом случае проводится на входах третьей и четвертой структур И элемента Я-ИЛИ/ИИЛИ-НЕ 37 сигналом сравнения с выхода элемента И/И-НЕ 33, который Формируется через время не менее 4 Т, срабатывания элементов И 23, НЕ 32 и самого элемента И/И-НЕ 33. При выполненф:и условий (2) и (3) сигнал "Отда, Такое же сравнение производитсячерез время 5 Тс момента появлениясигнала логического "0" на синхровходе 41 триггера разряда стробом сравнения с инверсного выхода элементаИ/И-НЕ 33.Функционирование и контроль правильности срабатывания логическихэлементов структуры триггера каждогоразряда в остальных режимах егофункционирования производится аналогичным образом.Рассмотрим функциональное назначение элементов структуры предлагаемого двоичного счетчика.Элементы И-ИЛИ-НЕ 7,1-7.3 совместно с элементами И-НЕ 14,1 и 14,2предназначены для коммутации входов 20 19.1-19.4 предустанова на Я-входытриггеров 6.1-6.5 своего или последующего разрядов, в зависимости отисправного (неисправного) состояниятриггера соответствующего разряда, 25 Элементы И-ИЛИ 8,1-8,4 разрядовосуществляют коммутацию на соответствующие разрядные выходы 20.1-20,4устройства сигналов с выходов триггера данного или последующего разряда, в зависимости от исправного (неисправного) его состояния.Элементы И/И-НЕ 9.1-9.3 осуществляют последовательный учет наличияотказа в каком-либо из триггеров раз.рядов. При наличии в каком-либо триггере предыдущего разряда соответствующие элементы И/И-НЕ 9,1-9,3 изменяют состояния сигналов на своихпрямом и инверсном выходах на противоположные. Элементы ИЛИ 10.1-10,4предназначены для осуществления блокировки воздействия значений сигналана выходе отказавшего триггера на последующую логическую ветвь счетчика.Элементы И 11.1-11.3 осуществляют(реализуют) входную логику работы по7-входу триггера одноименного разряда.Элементы ИЛИ 10.5, 12.1, 12.4 и 50 И 13.1-13,4 составляют функциональную группу логических элементовструктуры двоичного счетчика, которая формирует сигналы "Частичный отказ" и "Отказ" устройства в зависи мости от числа отказавших триггеров разрядов. При отказе одного изтриггеров 6,1-6.5 формируется сигнал"Частичный отказ", который, появля"ясь на выходе 21 устройства, сигна 5 1644374каз" на выходе 47 однофазного триггера на элементе И-ИЛИ/И-ИЛИ-НЕ 37не появляется; в противном случаеон формируется, сигнализируя оботказе одного или нескольких логических элементов первой ступенитриггера разряда.Функционирование и контроль правильности срабатывания логическихэлементов второй ступени производится следующим образом,При появлении на синхровходе 41триггера разряда отрицательного фронт синхросигнала состояние основного.",иггера (первой ступени) передаетсяво вторую ступень по следующей логической ветви: через ЗТ,1, на выходеэлемента Ы-НЕ 29 формируется сигналлогического "0" через время 4 Т навыходе элемента И-НЕ 31 - сигналлогической "1" и через время 5 Тна выходе элемента И-НЕ 30сигналлогического "0", Контроль правильности срабатывания производится сигналомсравнения с прямого выхода элементаИ/И-НЕ 33, который формируется такжечерез время 5 Т срабатывания элементов И 23, НЕ 32 и самого элементаИ/И-НЕ 33. При выполнении условий (4)сигнал "Отказ" на выходе 47 не формируется. В противном случае, т.е.при выполнении условий (6) на еговыходе 47 формируется единичный логический уровень сигнала "Отказ",сигнализируя об отказе одного илинескольких логических элементов второй ступени триггера разряда.В режиме хранения (табл. 1, п. 7),т.е, при наличии нулевого потенциалана синхровходе 41 триггера разряда,с выходов элементов И-НЕ 24 и 25на входы элементов И-НЕ 26 и 27 поступают сигналы логической "1", под-тверждая предыдущее состояние триггерапервой ступени. С выходов элементовИ-НЕ 28 и 29 на входы элементов И-НЕ30 и 31 также поступают сигналы логической "1", подтверждая предыдущеесостояние триггера второй ступени.В этом случае контроль правильности хранения предыдущего состояния производится следующим образом. Черезвремя 2 Т срабатывания элементовИ 23 и НЕ 32 производится сравнениесостояний в точке А с состоянием сигнала на прямом выходе 44 триггера разряда и в точке А с состоянием сигналана инверсном выходе 45 триггера разря 17 164лизирует о критической рабстоспособной структуре двоичного счетчика, таккак резерв для восстановления работоспособности уже исчерпан. При отказедвух и более триггеров 6.1-6,5 разрядов на выходе 22 устройства формируется сигнал "Отказ", означаюий,что в двоичном счетчике нет возможности восстановить работоспособнуюструктуру и он подлежит замене вустройстве автоматики и вычислительной техники,Устройство работает следующим образом.Для установки двоичного счетчикав исходное состояние на его входы18 (В) и 16 (К) подаются сигналылогического "0", При этом триггеры6.1-6,5 разрядов устанавливаются всостояние логического "0", и, в случае исправного состояния, на выкодах"Отказ" присутствует сигнал логического 0, а на выходах (инверсных)"Отказ" - сигналы логической 1.В этом случае открыты следующиелогические элементь, структуры двоичного счетчика: первые группы входовэлементов И-ИЛИ-НЕ 7,1-7.3, первыегруппы входов элементов И-ИЛИ 8,184, элементы ИЛИ 10.1-10,4 для прохождения сигналов с прямых выходовтриггеров 6.1-6.4, Одновременно сэтим закрыты следующие логическиеэлементы двоичного счетчика: вторыегруппы входов элементов И-ИПИ-НЕ 7.17,3, элемент И-НЕ 14,2, вторые группывходов элементов И-ИЛИ 8.1-8.4, элементы И 13.1-13,4,Подсчет импульсов, поступающихв этом случае на синхровход 17 двоичного счетчика, производится последующей логической ветви.Синхровход 17 устройства - счетные входы триггеров 6.1-6,5 разрядов. Состояние триггера 6.1 изменяется на противоположное (единичное)состоянию сигнала на его прямом выходе, так как его 0-вход соединенсо своим инверсным выходом, а Ч-входтриггера 6.1 не задействован. Состояние триггера 6,2 изменяется на единичное.при наличии на его Ч-входесигнала логической " 1". Таким же образом изменяют свои состояния триггеры 6,3 и 6,4, Следовательно, при первом синхроимпульсе свое состояние изменяет триггер 6.1, при втором, синхроимпульсе единичное состояние 437418примет триггер 6.2, а триггер 6.1установится в нулевое состояние ит.д, Состояния сигналов на выходахтриггеров 6,.1-64 через первые груп 5пы входов элементов И-ИЛИ 8,1-8,4поступают на соответствующие им инФормационные выходы 20,1-20,4 устРойства,1 О В случае отказа какого-либо триггера основного разряда на его прямоМвыходе "Отказ" Формируется сигналлогической "1", При этом предлагаемьп двоичнь счетчик обеспечиваетФормирование на своем выходе 21 сигнала частичный отказ" или на выкоде22 - сигнала "Отказ", в зависимостиот количества отказавших триггеров,При отказе более одного из триггеров20 6,1-6,5 - Формируется сигнал "Отказ".При отказе одного из триггеров6,1-6,4 предлагаемый двоичный счетчик автоматически восстанавливаетсвою работоспособность.25 Рассмотрим принцип восстановленияработоспособности при отказе, например, триггера второго разряда 6.2.В этом случае на его прямом вьмоде47 "Отказ" Формируется единичный логический уровень сигнала, а на инверсном выходе 46 - сигнал низкогологического уровня.Автоматический переход предлагаемого двоичного счетчика на резервнуюработоспособную структуру производится в этом случае следующим образом. Нулевой логический уровень сигнала с инверсного выхода "Отказ"триггера 6.2 поступает на вход эле 40 мента И/И-НЕ 91 что приводит к смене состояний сигналов на прямых иинверсньм выходах элементов И/И-НЕ9.1-9.3. В результате этого закрываются первые группы входов элемен 45тов И-ИЛИ-НЕ 7,2 и 7,3 первые группырэлементов И-ИЛИ 8,2-8,4 и открываются вторые группы входов элементовИ-ИЛИ-НЕ 7.2 и 7,3, элемент И-НЕ14,2, вторые группы входов элементовИ-ИЛИ 8.2-8.4. На выходе элементаИЛИ 10,5 Формируется единичный логический уровень сигнала, который навыходе 21 устройства сигнализируето наличии частичного отказа в устройстве. На выходах элементов ИЛИ 12.112.4 также присутствуют сигналы логической "1" и в случае, если появится отказ в триггере 6.5, то на вьмодеэлемента ИЛИ 12.5 Формируется сигнал