Реверсивный двоичный счетчик

Союз Советскик Социалистичвских Республин(22) Заявлено 18,11.71 (21) 17 559926-9с присоединением заявки51) М, Кл. Н 031 23,О 32) ПриоритетОпубликовано 25.05,74. Бюллетень19 осударственный комитеСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий 53) УДК 681,305.5(088.8) Дата опубликования описания 10.11. В, Чистяков 54) РЕВЕРСИВНЫЙ ДВОИЧНЫЙ СЧЕ 1Изобретение относит тике и вычислительнойИзвестно устройство триггеры и потенциаль 2 И - ИЛИ, шины слож Реверсивный двоичный счетчик содержит два разряда 1, 2, удлиняющие схемы совпадения на потенциальных элементах 2 И - ИЛИ 3, 4, дополнительные схемы совпадения И 5, 6, собирательную схему ИЛИ 7, инвертор 8, каналы управления 9, 10 каждого разряда, шину сложения 11 и шину вычитания 12.Счетчик работает следующим образом.Входные сигналы подаются на каналы 9, 10 управления разряда 1 счетчика. Сигналы, подаваемые на канал 9, отображены на фиг. 2 а, а сигналы, подаваемые на канал 10 - на я к цифровои автоматехнике.содержащее счетные ые элементы И, ИЛИ, ния и вычитания. оста ся повышение нафиг. 2 б.Действие сигнала характеризуется отрицательным уровнем напряжения, а отсутствие - нулевым.На фиг. 2 в и г отображены сигналы соответственно на единичном и нулевом выходах триггера первого разряда.На фиг. 2 д отображены сигналы, действующие на шине сложения 11, а на фиг. 2 е - на шине вычитания 12. При этом режим сложения задается подачей отрицательного напряжения на шину сложения 11 и нулевого напряжения - на шину вычитания 12. Режим вычитания задается подачей отрицательного напряжения на шину вычитания 12 и нулевого напряжения - на шину сложения 11.Нулевому состоянию триггера сет отрицательный уровень напряжелевом выходе и нулевого - на един оответствуния на нуичном,Однако известные счетчики имеютточную надежностьЦелью изобретения являетдежности.Для этого нулевые и едикаждого счетного триггера подвым входам первых вентилейщих потенциальных элементоврые входы первых и вторыхтенциальных элементов 2 И -ны и подключены к шинам слтания, выходы потенциальныхИЛИ подключены к первымвентилей И этих же потенциали к первым входам дополнилей И, вторые входы которк нулевому и единичному вытриггера, а выходы дополнилей И через потенциальныйподключены к счетному вхоразряда.Изобретение поясненоНа фиг. 1 приведенасхема двух разрядов ресчетчика; на фиг. 2 - в ничные выходы ключены к пер- И соответствую И - ИЛИ, втовентилей И по ИЛИ объединеожения и вычиэлементов 2 И - входам вторых ьных элементов 20 тельных вентиых подключены ходам счетного тельных вентиэлемент ИЛИ 25 ду следующего чертежами,функциональная блокверсивного двоичного 3 ременные диаграммы,нц 429538Единичному состоянию триггера соответствует наличие отрицательного уровня напряжения на единичном выходе и нулевого - на нулевом.В режиме сложения на выход собирательной схемы ИЛИ 7, связанной с первым каналом управления второго разряда, должны проходить сигналы с нулевого выхода триггера предшествующего разряда и на выход инвертора 8, связанного со вторым каналом управления второго разряда - инвертированные сигналы с нулевого выхода триггера предшествующего разряда. В режиме же вычитания на выход собирательной схемы ИЛИ 7 должны проходить сигналы с единичного выхода триггера предшествующего разряда, и на выход инвертора 8 - инвертированные сигналы с единичного выхода триггера предшествующего разряда.Простое переключение выходов триггера предшествующего разряда обычными средствами при задании того или иного режима работы счетчика в данном случае недопустимо. Дело в том, что в рассматриваемом счетчике состояние каждого триггера, последующего разряда непрерывно подтверждается сигналами с выходов триггера предшествующего разряда. При этом триггер в каждом разряде переводится из одного состояния в другое в том и только в том случае, когда управляющий сигнал с триггера предшествующего разряда, подаваемый в первый канал управления, изменяется от нулевого значения до отрицательного.При переключении режима работы обычными средствами, когда к первому каналу управления (выход собирательной схемы ИЛИ 7) подключается выход триггера предшествующего разряда, на котором действует отрицательный уровень напряжения, произойдет переброс триггера данного разряда в момент переключения режима, что недопустимо. Поэтому в предлагаемом счетчике используются дополнительные элементы и новые связи, которые позволяют осуществлять реверсивный режим работы без нарушения нормального функционирования счетчика,В частности, в качестве дополнительных элементов счетчика используются две регенеративные удлиняющие схемы совпадения 3 и 4. Каждая из указанных схем состоит из двух вентилей И и потенциального элемента ИЛИ со связями, указанными на фиг. 1.На один из входов вентилей И удлиняющей схемы совпадения 3, 4 подается сигнал кратковременного действия (в данном случае сигнал с одного из выходов триггера предшествующего разряда), а на другой - сигнал длительного действия (в данном случае сигнал с шины сложения или вычитания).При отсутствии совпадения сигналов кратковременного и длительного действия на выходе потенциального элемента ИЛИ удлиняющей схемы совпадения 3, 4 сигнал отсутствует,5 10 15 20 гь 30 35 40 45 50 55 60 65 При совпадении сигналов на выходе потенциального элемента ИЛИ удлиняющей схемы 3, 4 воспроизводится сигнал, который через цепь обратной связи подается на один из входов вентилей И, входящих в состав удлиняющей схемы совпадения 3, 4. В результате при снятии сигнала кратковременного действия на выходе потенциального элемента ИЛИ удлиняющей схемы 3, 4 продолжает действовать сигнал до момента снятия сигнала длительного действия.Для пояснения работы счетчика при всех возможных случаях переключения режимов на временной диаграмме представлены четыре случая переключения в моменты А 12, 1 з и 1.До момента 1, счетчик работает в режиме сложения. В режиме сложения отрицательный уровень напряжения с шины сложения 11 подается на вторые входы вентилей и удлиняющей схемы совпадения 3, на первый вход вентиля И которой подаются сигналы с единичного выхода триггера первого разряда. Одновременно с этим на вторые входы вентилей И удлиняющей схемы совпадения 4 подается нулевой уровень напряжения с шины вычитания 12.Таким образом, в процессе работы в режиме,сложения на выходе потенциального элемента ИЛИ удлиняющей схемы совпадения 3 действует отрицательный уровень напряжения, который подается на один из входов схемы совпадения И 5, на другой вход которой подаются сигналы с нулевого выхода триггера первого разряда. При этом указанные сигналы с нулевого выхода триггера первого разряда проходят на выход схемы совпадения И 5 и далее на выход собирательной схемы ИЛИ 7, связанной с одним из двух каналов управления второго разряда счетчика. Одновременно сигналы с выхода собирательной схемы ИЛИ 7 подаются на вход инвертора 8, связанного с другим каналом управления второго разряда счетчика.Сигналы с выхода собирательной схемы ИЛИ 7 отображены на фиг, 2 ж, а сигналы на выходе инвертора 8 - на фиг, 2 з.Сигналы на единичном и нулевом выходах триггера второго разряда отображены на фиг. 2 и, к,Триггер второго разряда переводится из одного состояния в другое каждый раз, когда напряжение на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 изменяется от нулевого значения до отрицательного, т. е., когда триггер первого разряда переводится из единичного состояния в нулевое. Указанное управление соответствует режиму сложения.В режиме сложения сигналы на выход схемы совпадения И 6 не проходят, так как на выходе потенциального элемента ИЛИ регенеративной удлиняющей схемы совпадения 4 напряжение отсутствует.В момент 1, осуществляется перевод счетчика из режима сложения в режим вычитания, когда триггер первого разряда находится в со429538 5стоянии . При этом на шину вычитания 12 подается отрицательный уровень напряжения, а на шину сложения 11 - нулевой. В соответствии с этим на вторые входы вентилей И регенеративной удлиняющей схемы совпадения 3 5 задается нулевой уровень, а на вторые входы вентилей И удлиняющей схемы совпадения 4 - отрицательный уровень. На выходе схемь 1 совпадения И 5, очевидно, при этом появляется нулевой уровень.В режиме вычитания перевод триггера последующего разряда из одного состояния в другое должен осуществляться при переходе триггера предшествующего разряда из нуля в единицу. В этом случае на выход собира тельной схемы ИЛИ 7 необходимо подать сигналы с единичного выхода триггера первого разряда в отличие от режима сложения, когда на выход собирательной схемы ИЛИ 7 проходят сигналы с нулевого выхода триггера 20 первого разряда. Поскольку в момент времени , триггер первого разряда находится в состоянии единицы, при котором на единичном выходе действует отрицательный уровень напряжения, а на нулевом выходе - нулевой, 25 то непосредственное переключение выходов триггера первого разряда приведет в данном случае к срабатыванию триггера второго разряда, так как при этом на выходе собирательной схемы ИЛИпоявится отрицательный 30 уровень напряжения. Для исключения этого необходимо в момент переключения сохранить на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 нулевой уровень, который действовал до момента переключения, и сохранить его до момента 35 переброса триггера первого разряда в другое состояние.После этого должна осуществляться нормальная передача сигналов с единичного выхода триггера первого разряда во второй раз ряд. Выход потенциального элемента ИЛИ схемы 4 подключен ко входу схемы совпадения И 6, на другой вход которой подается сигнал с единичного выхода триггера первого разряда, В момент переключения 11 на еди ничном выходе триггера первого разряда действует отрицательный уровень напряжения, но он не проходит на выход схемы совпадения И 6 и на выход собирательной схемы ИЛИ 7, так как на первом входе кратковре менного сигнала вентиля И удлиняющей схемы 4 действует нулевой уровень напряжения с нулевого выхода триггера первого разряда.При дальнейшем переходе триггера первого разряда из единичного состояния в нулевое 55 с его нулевого выхода на первый вход вентиля И схемы 4 подается высокий отрицательный уровень напряжения, который проходит на выход потенциального элемента ИЛИ схемы 4 и на вход схемы совпадения И 6, где и 60 поддерживается постоянно до момента снятия сигнала длительного действия, т. е. с шины вычитания. Начиная с этого момента на выход схемы совпадения И 6 и далее на выход б 5 собирательной схемы ИЛИ 7 начинают проходить сигналы с единичного выхода триггерапервого разряда, что необходимо для реали.зации режима вычитания.В момент г осуществляется перевод счетчика из режима вычитания в режим сложения,когда триггер первого разряда находится всостоянии единицы. При этом до момента переключения 1 на выходе собирательной схемыИЛИ 7 деиствовал отрицательный уровень напряжения, а в момент переключения происходит изменение напряжения до нулевого значения. При этом триггер второго разряда неизменяет своего состояния, так как он переводится из одного состояния в другое толькопри изменении напряжения на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 от нулевого значениядо отрицательного.На выходе потенциального элемента ИЛИсхемы 3 (на входе схемы совпадения И 5)сразу же в момент 1 воспроизводится высокий отрицательный уровень напряжения, таккак на ее входе кратковременный сигнал сединичного выхода триггера первого разрядаимеет высокий отрицательный уровень.На выходе же схемы совпадения И 5 и навыходе собирательной схемы ИЛИ 7 действует нулевой уровень напряжения, так как надругой вход схемы совпадения И 5 подаетсянизкий уровень напряжения с нулевого выхода триггера первого разряда.Таким образом, в данном случае на выходсобирательной схемы ИЛИ 7 сразу же послепереключения режима работы начинают проходить сигналы с нулевого выхода триггерапервого разряда, что соответствует режимусложения,В момент , осуществляется перевод счетчика из режима сложения в режим вычитания,когда триггер первого разряда находится в состоянии нуля. При этом до момента переключения 1 з на выходе собирательной схемы ИЛИ7 действовал отрицательный уровень напряжения, а в момент переключения происходитизменение напряжения до нулевого значения.На выходе схемы ИЛИ 4 (на входе схемысовпадения И 6) сразу же в момент 1 воспроизводится высокий отрицательный уровеньнапряжения, так как на ее входе кратковременный сигнал с нулевого выхода триггерапервого разряда имеет высокий отрицательный уровень.На выходе же схемы совпадения И 6 и навыходе собирательной схемы ИЛИ 7 имеетместо нулевой уровень напряжения, так какна другой вход схемы совпадения И 6 подается низкий уровень напряжения с единичноговыхода триггера первого разряда.Таким образом, в данном случае на выходсобирательной схемы ИЛИ 7 сразу же послепереключения режима работы начинают проходить сигналы с единичного выхода триггерапервого разряда, что соответствует режимувычитания.В момент г 4 осуществляется перевод счетчика из режима вычитания в режим сложения,когда триггер первого разряда находится в состоянии нуля. При этом до момента переключения 14 на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 действовал нулевой уровень и в момент переключения не происходит изменения потенциала, несмотря на присутствие отрицательного уровня напряжения на нулевом выходе триггера первого разряда.Это является в данном случае необходимым условием нормальной работы счетчика. На выходе потенциального элемента ИЛИ схемы 3 после переключения в момент 14 действует нулевой потенциал, так как на одном из ее входов кратковременный сигнал с единичного выхода триггера первого разряда имеет нулевой уровень.При последующем переходе триггера первого разряда из нуля в единицу на выходе потенциального элемента ИЛИ схемы 4 появляется отрицательный уровень напряжения, который поддерживается постоянно до момента снятия напряжения с шины сложения 11, Сигнал с выхода потенциального элемента ИЛИ схемы 3 подается на вход схемы совпадения И 5, на другой вход которой подаются сигналы с нулевого выхода триггера первого разряда.Таким образом, начиная с момента появлейия высокого отрицательного уровня на выходе потенциального элемента ИЛИ схемы 3, на выход схемы совпадения И 5 и далее на выход собирательной схемы ИЛИ 7 начинают проходить сигналы с нулевого выхода триггера первого разряда, что необходимо для реализации режима сложения.Триггер второго разряда в любом режиме работы переводится из одного состояния в другое при изменении напряжения на выходе собирательной схемы ИЛИ 7 от нулевого значения до отрицателнього,Предмет изобретенияРеверсивный двоичный счетчик, содержащий счетные триггеры и потенциальные элементы И, ИЛИ, 2 И - ИЛИ, шины сложения и 15 вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, нулевые и единичные выходы каждого счетного триггера подключены к первым входам первых вентилей И соответствующих потенциальных эле ментов 2 И - ИЛИ, вторые входы первых ивторых вентилей И потенциальных элементов 2 И - ИЛИ объединены и подключены к шинам сложения и вычитания, выходы потенциальных элементов 2 И - ИЛИ подключены к 25 первым входам вторых вентилей И этих жепотенциальных элементов и к первым входам дополнительных вентилей И, вторые входы которых подключены к нулевому и единичному выходам счетного триггера, а выходы допол нительных вентилей И через потенциальныйэлемент ИЛИ подключены к счетному входу следующего разряда,439538 Редактор А. Знньковский Заказ 2780/18 Изд,926 Тираж 811 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5