Счетчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 1)4 Н 03 К 23/58 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИПРИ П(НТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ риггеров,рвой, сосИ-НЕ и исторах и ш пар счетнь эле каж трет техничес ова (Лен Кравченк с выходомого счетноы, а входы тво СССР 8, 1982. о СССР 58, 1986. 4) СЧЕТЧИ 7) Изобре ится к импульс ние отно Цель изо действия ном счет етения - повы- В параллельнонои технике. шение быстр ике, содержана КМОП-тран последователщем элемент овпаде ни- 8 4 ь 4 ь 00 сч пх н п етчиА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградский электркий институт им. В.И.Ульяна)(56) Авторское свидетельсЯф 913604, кл. Н 03 К 23/5Авторское свидетельствУ 1372614, кл, Н 03 К 23/ Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использованопри построении счетных устройств и делителеи 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 сч ка из т пар счетных триггеров 3-1 3-4, каждый из которых, кроме первого, состоит иэ двух элементов 2 И-ИЛИ-НЕ 4-1 и 4-2 и четырех элементов И-НЕ,ЯО 1529448 каждая из которых, кроме петоит из двух элементов 2 И-ИПчетырех элементов И-НЕ, в каждыймент 2 И-ИЛИ-НЕ счетного триггерадой пары, кроме первой, введенагруппа входон по И, первые входыэтих групп входон И первого счетноготриггера пары соединенывторого элемента И-НЕ первго триггера предыдущей паргрупп входов по И второго счетноготриггера пары соединены с выходомтретьего элемента И-НЕ первого счетного триггера пары, второй и третийвходы групп входов по И каждого счетного триггера пары соединены соответстненно с вторым и третьим нходамигрупп входов по И элемента 2 И-ИЛИ-НЕсчетного триггера. 2 ил. первые входы первых групп вхоо И элементов 2 И-ИЛИ-НЕ являютсм входом счетного триггера,орые нходы соединены соответственно с вторыми входами вторых групвходов по И элементов 2 И-ИЛИ-НЕ 4-14-2 и выходами второго 4-2 и первого 4-1 элементон 2 И-ИЛИ-НЕ и первыми входами второго 6 и четвертого8, первого 5 и третьего 7 элементовИ-НЕ, а их третьи входы соединенысоответственно с третьими входамивторых элементов 2 И-ИЛИ-НЕ, выходамипервого 5 и второго 6 элементов И-НЕвторые входы которых соединены соответственно с выходами третьего 7 ичетвертого 8 элементов И-НЕ и вторы 1529448ми входами четвертого 8 и третьего 7 элементов И-НЕ, первые входы вторых групп входов по И элементов 2 И-ИЛИ-НЕ 4-1 и 4-2 соединены со счетным входом5 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 элементасовпадения, в каждый элемент 2 И-ИЛИ-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 предыдущей 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 каждогосчетного триггера пары соединены соответственно с вторым и третьим входами первой и второй групп входов по И элемента 2 И-ИЛИ-НЕ счетного тригге О ра.Первый счетный триггер 3-1 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, 11,1,3512-1),(10.ш,11,ш, 12,ш)р-типа,4 ш+2транзисторов 13.1-13,4 ш, транзисторов 14.15-р-типа, трех транзисторов16 - 18 п-типа, инвертора 19 и резистора 20.Затворы транзисторов 10., 11.1,12.1 каждой тройки соединены с вхо дами 214-3, 21.4 д, 21.4-1элемента 1 совпадения (фиг.1), исток 45транзистора 12.д соединен со стокомтранзистора 1.й, исток которогосоединен шиной 22 питания с истокомтранзистора 10.1, сток которого соединен со стоком транзистора 12.,стоками транзисторов 12.1 остальныхтроек, входом инвертора 19 и стокомтранзистора 15, затвор которого соединен с выходом инвертора 19, а истоксо стоками транзисторов 13.15513.4 ш, 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 10.1 и 2.1 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.ш соединены соответственно с истоком и стоком транзистора 14, затвор которого соединен с входом 12.4 ш элемента 1 совпадения.Счетчик работает следующим образом.При подаче на счетный вход 9 значения "1" в каждом счетном триггере 3.1 - 3.4 состояние КЯ-триггера, образованного элементами И-НЕ 7 и 8, переписывается через элементы И-НЕ 5 и 6 в КЯ-триггер, образованный элементами 4.1, после чего состояние КЯ-триггера, образованного элементами И-НЕ 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 , что свидетельствует о завершении переходного процесса в этой фазе работы счетчика. Переключение всех счетных триггеров 3.1 при этом происходит параллельно.При появлении значения "1" на выходе 2 счетчика на его счетный вход 9 может быть подано значение "0". При этом всегда переключается первый счет" ный 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 "О", Каждый первый счетный триггер 3.3 остальных пар счетных триггеров переключается лишь в том случае, если иа выходах обоих элементов .И-НЕ 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 предыду" щей пары и на выходе элемента И-НЕ 7 первого счетного триггера пары, Переключение обоих счетных триггеров каждой пары происходит параллель р. Параллельно-последовательное переклю55 5 15294чение счетных триггеров в этой фазезавершается появлением либо значечия "0" на выходе элемента И-НЕ 5одного из них, либо зн;чения "0" навыходе элемента И-НЕ 6 последнего5счетного триггера, после чего в обоих случаях на выходе элемента 1 совпадения и выходе 2 счетчика появляет-ся значение "О", что свидетельствуето завершении переходного процесса вэтой фазе работы счетчика.После появления значения "0" навыходе 2 счетчика на его счетный вход9 может быть подано значение "1" ит,д,Элемент 1 совпадения на КМОП-транзисторах (фиг.2) работает следующимобразом.В первой фазе работы счетчика на 20входе инвертора 19 находится логическое значение 1 , а на его выходе ивыходе элемента совпадения - логическое значение "0 , при этом транзистор15 открыт, а транзистор 6 закрыт. 25При появлении логического значения"1" на всех входах элемента 1 совпадения и, следовательно, на затворахтранзисторов 10.1, 1,1, 12,1 всехтроек транзисторов и на затворах 30транзисторов 13.1-13.4 ш и транзистора14 эти транзисторы закрываются, атранзисторы 17 и 18 открываются, приэтом на входе инвертора 19 появляется логическое значение "0", а на еговыходе и выходе элемента совпадениялогическое значение 1, после чеготранзистор 15 закрывается, а транзистор 16 открывается. На этом завершается работа элемента 1 совпадения в 40первой фазе работы счетчика,Во второй фазе работы счетчика значение "0 появляется на первом иливтором входе элемента 1 совпаденияи, следовательно, на затворе либо 45транзистора 10.1, либо транзистора11,1. В первом случае транзистор 10,1открывается, а транзистор 17 закрывается, на входе инвертора 19 появляется значение "1", а на его выходе ивыходе элемента 1 совпадения - значение "0". Во втором случпе открывается транзистор 11.1, закрывается транзистор 18, при этом на входе инвертора 19 появляется значение лишьв том случае, если значение "0" появилось на затворе первого транзистора 10.1, любой тройки, либо на затворах транзисторов 11.1. и 2. любой 48 6тройки, либо на затворах транзисторов 11.ш 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 3.1, возможно параллельное считывание информации со всех счетных триггеров 3. 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 (и+8)ф о р м у л а изобретения Счетчик, содержащий элемент совпадения на КМОП-транзисторах, выход которого является выходом индикации окончания переходных процессов счетчика из ш пар счетных триггеров, каждый из которых, кроме первого, состоит из двух элементов 2 И-ИЛИ-НЕ и четырех элементов И-НЕ, первые входы первых групп входов по И элементов 2 И-ИЛИ-НЕ являются счетным входом счетного триггера, их вторые входысоединены соответственно с вторымивходами вторых групп входов по И элементов 2 И-ИЛИ-НЕ, выходами второгои первого элементов 2 И-ИЛИ-НЕ и первыми входами второго и четвертого,первого и третьего элементов И-НЕ, аих третьи входы соединены соответственно с третьими входами вторыхгрупп входов по И элементов 2 И-ИЛИ-НЕ,выходами первого и второго элементовИ-НЕ, вторые входы которых соединенысоответственно с выходами третьего ичетвертого элементов И-НЕ и вторымивходами четвертого и третьего элементов И-НЕ, первые входы вторых группвходов по И элементов 2 И-ИЛИ-НЕ соединены со счетным входом счетчика,при этом счетный вход каждого счетного триггера пары соединен с выходомвторого элемента И-НЕ второго счетного триггера предыдущей пары, выходыпервого и второго элементов И-НЕ каждого счетного триггера соединены свходами элемента совпадения, а первыйсчетный триггер выполнен по схеме трех триггеров на элементах И-НЕ, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в каждый5 элемент 2 И-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 выходом третьего элемента И-НЕ первого 15 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 второй20 групп входов по И элементов 2 И-ИЛИНЕ счетного триггера, а элемент совпадения на КИОП-транзисторах содержит ш троек транзисторов р-типа, 4 ш+2 транзисторов р-типа, три транзистора 25 п-типа, инвертор и резистор, причем затворы транзисторов р-типа каждой тройки соединены с входами элемента совпадения, исток третьего транзистора р-типа соединен со стоком второ 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 стокомэтого 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.529448 Составитель О.СкворцовТехРед М,Дидык Корректор М, Васильеваг Редактор А.Маковска о комитета по Москва, Жоиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина Заказ 7760/56 Тирах 884 ПодписноеВНИИПИ Государственног изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 5, Раушская наб., д. 4/5