Кольцевой счетчик

(51) 4 Н 03 К 23/5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в измерительных и вычислительных устройствах. Цель изобретения - повьппение надежности кольцевого счетчиказа счет повьппения устойчивости к сбоям разрядов, Устройство содержиттриггер 2, элементы И 3, 4 и кромепервого разряда - элементы И 5, 6.Для достижения поставленной цели вустройство введены, начиная с третьего разряда, элементы ИЛИ 12, 13, начиная с третьего разряда по предпоследний - элементы И 8, 9, начиная счетвертого по предпоследний - элементы И 10, 11. 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и вычислительных устройствах,Цель изобретения - повышение надежности кольцевого счетчика за счетповышения устойчивости к сбоям разрядов.На чертеже изображена схема кольцевого счетчика,Кольцевой счетчик содержит разряды 1.1 - 1.и. Каждый разряд содержит триггер 2, первый 3 и второй 4 элементы И. Каждый разряд, кроме перво го, содержит третий 5 и четвертый 6 элементы И. Первые входы первого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме первого, и первого и второго элементов 2 О И первого разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда. Вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго и каж дого последующего разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда, Вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И каждого последующего разряда соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И предыдущего разряда. Вторые входы первого и второго элементов И первого разряда соедине 35 ны с выходами соответственно третьего 5 и второго 4 элементов И последнего разряда, Тактовый вход триггера каждого разряда соединен с первой входной шиной 7, Синхронизируемые входы установки "0" и "1" триггера второго разряда соединены с выходами соответственно первого 3 и четвертого 6 элементов И своего разряда. Асинхронный вход установки в "0" триггера каждого разрядасоединен с шиной сброса. Кольцевой счетчик также содержит в каждом разряде с третьего по предпоследний пятый 8 и шестой 9 элементы И и с четвертого по предпоследний седьмой 10 и восьмой 11 элементы И, а с третьего по последний - первый 12 и второй 13 элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с синхронизируемыми входами установки в "0" и "1" триггера свое го разряда. Первые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и чет 1280696 2вертого элементов И своего разрядаВторые входы первого и второго элементов ИЛИ каждого разряда с третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И своего разряда. Вторые входы первого и второго элементов ИЛИ последнего разряда 1.п соединены соответственно с выходами чет 1 О вертого и первого элементов И предпоследнего разряда. Первые входыседьмого 10 и восьмого 11 элементовИ каждого разряда с четвертого попредпоследний соединены соответственно с прямым и инверсным выходамитриггера своего разряда, Выходы седьмого и восьмого элементов И каждогоразряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с первыми входами шестого и пятого элементов И предыдущего разряда. Первыевходы пятого 8 и шестого 9 элементовИ каждого разряда с четвертого попредпоследний соединены со вторымивходами соответственно восьмого 11и седьмого 10 элементов И того жеразряда. Первые входы шестого и пятого элементов И предпоследнего разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 2последнего разрядаВторые входы пятого и шестого элементов И каждогоразряда с третьего по предпоследнийсоединены соответственно с выходамичетвертого и первого элементов Ипредыдущего разряда. Синхронизируемые входы установки в пО" и "1 п триггера первого разряда соединены с выходами соответственно седьмого ивосьмого элементов И предпоследнегоразряда. Первыми выходами 14 кольцевого счетчика являются выходы четвертых элементов И во всех разрядах,кроме первого, и выход второго элемента И в первом разряде. Вторымивыходами 15 счетчика являются выходы соответствующих первых элементов3 И.Кольцевой счетчик работает следующим образом,Сначала после сброса) происходитпоследовательное заполнение логическими "1" триггеров 1 всех разрядбв,начиная с триггера первого разряда,а затем триггер первого разряда устанавливается в 0" и происходит об-.ратный процесс: последовательное заполнение триггеров всех разрядов логическими 0. На выходах триггеров1280696 ле следующего тактового импульса по-, лучим состояние 11 1100 О, т.е, произойдет переход в следующее состояние с одновременным восстановле- . нием в "0" триггера сбившегося разряда. Пусть при состоянии 11"10000 00 произошел сбой и появилось состояние 11 1000 100. После следующих тактовых импульсов появится:остояние 11 1100100,:11110100 и следующим тактом одновременно с переходом в следующее состояние11111000 восстановится в "0" сбившийся триггер. При ложной установке в "1" в процессе первой половины счета двух последующих триггеров не подряд последний сбившийся триггер восстанавливается, т.е. на выходах кольцевого счетчика будет пропущено только одно состояние, Наполучаем код Джонсона. Коэффициент пересчета равен 2 п, Состояние триггеров дешифрируется с помощью первого 3, второго 4, третьего 5 и четвертого 6 элементов И каждого разряда и на выходах 14 и 15 кольцевого счетчика получаем унитарный код.Установка исходного состояния осуществляется подачей "1" на шину В сброса, в результате чего на выходах О вторых элементов И всех разрядов появляется 1, появится1" и на выходе 14. 1 кольцевого счетчика, что и соответствует исходному состоянию. После первого тактового импульса по шине 7 на выходах триггеров разрядов 1.1 - 1.п будет состояние 100 " О, а на выходе 14.2 кольцевого счетчика будет состояние "1", После второго тактового импульса на выходах триг геров будет состояние 1100О а на выходе 14, 3 кольцевого счетчика будет состояние "1" и т,д. После (и)-го тактового импульса на выходах триггеров разрядов 1, 2, 3 (п), и будет состояние 11 10, а на выходе 14.п кольцевого счетчика будет состояние "1", На выходе 14.1 получен сигнал совпадения (логическая "1") нулевых состояний триггеров 30 всех разрядов. На выходах 14,2 - 14.314.п получены сигналы совпадений единичных состояний триггеров предыдущих разрядов с первым триггером с нулевым состоянием, 35На выходах 14,1 - 14.п в каждый момент времени может быть одна и только одна "1", так как не может быть одновременно двух сигналов совпадений. Любой сигнал совпадения 40 (логическая "1") исключает появление в этот момент других сигналов совпадений. В процессе первой половины счета ложная установка в "0" триггера предыдущего разряда от выхода, на 45 котором "1", приводит к переносу этой "1" назад на предыдущий младший выход, соответствующий сбившемуся триггеру, но после следующего тактового импульса по шине С "1" появится 50 на том выходе кольцевого счетчика, на котором была до сбоя, так как на восстановление состояния, которое было до сбоя, требуется один тактовый импульс по шине С, то после восста Новления значения унитарного кода на единицу меньше, чем должно быть, т.е. погрешность счета после восстановления 1 равна одному такту. Ложная установка в "0" в течение первой половины счета триггера первого разряда, как и любого другого триггера предыдуще,го разряда, восстанавливается следующим тактом, так как состояние "1" триггера первого разряда подтверждается в течение первой половины счета каждым тактом до записи "1" в триггер предпоследнего разряда. Сигнал подтверждения - совпадение нулевых состояний триггеров предпоследнего и последнего разрядов, формируемый восьмым элементом И предпоследнего разряда, является также сигналом начала заполнения "1 триггеров всех разрядов.Если в процессе первой половины счета произошла ложная установка в "0 одновременно двух, трех и т.д. триггеров предыдущих разрядов, то на восстановление состояния, которое было до сбоя, потребуется, соответственно, два, три и т.д, такта.В случае ложной установки в "1" в процессе первой половины счета триггера последующего разряда, от выхода кольцевого счетчика, на котором "1", восстановление "О" в этом триггере произойдет вместе с появлением "1" на выходе кольцевого счетчика, соответствующем сбившемуся разряду т.е. без затраты такта и без пропуска состояния на выходах кольцевого счетчика. Например, пусть в момент, когда триггеры счетчика находятся в состоянии 11 1000 0 произошла ложная установка в "1" триггера последующего разряда и появилось состояние 111010 О. Пос 12 806пример, пусть при состоянии1100000 0 триггеров произошел сбойи появилось состояние 1101010 " О,Следующий после сбоя тактовый импульс установит состояние 1111010"О,т,е. будет пропущено одно состояниена выходах кольцевого счетчика и навыходах триггеров. Следующий импульспереведет кольцевой счетчик в следующее состояние 111100 " 0 и восста- Оновит "0" на выходе второго сбившегося триггера. При одновременном сбоетриггера предыдущего и триггера последующего разрядов, следующим послесбоя тактом восстановится триггер 15предыдущего разряда, а затем в процессе счета восстановится последую-.щий триггер без затрат такта, т.е.после восстановления погрешностьсчетчика будет равна одному такту. 20Например, пусть при состоянии1111100000 произошел сбой и появилось состояние 11101100 100, Следую-.щим тактом восстановится триггер предыдущего разряда 11111100100 и далее 25через такт при переходе в следующеесостояние восстановится триггер последующего разряда 11111110100,11111111000. Восьмой 11 и пятый 8элементы И разрядов с третьего по 30предпоследний введены для формирования сигналов восстановления нулевогосостояния триггеров последующих раз- .рядов, ложно установившихся в "1" впроцессе первой половины счета. Сиг- З 5нал логической "1" на выходе очередного пятого элемента И 8 появится втечение первой половины счета припоявлении "1" на предыдущем выходекольцевого счетчика и нулевом состояОнии триггеров всех последующих разрядов. Последний разряд не содержитвосьмой и пятый элементы И, так какпосле него нет последующих разрядови восстановление 011 на выходе триг-,45гера последнего разряда при ложнойустановке его в "1" в течение первойполовины счета осуществляется непосредственно сигналом с предыдущеговыхода 14.икольцевого счетчика. 50Седьмой 10 и шестой 9 элементы Иразрядов с третьего по предпоследний введены для формирования сигналов восстановления "1" состояния триггеров последующих разрядов, ложно установившихся в "01 в процессе второй половины счета. Сигнал логической "1" на выходе шестого элемента И 9 96 Ьпоявляется при появлении "1" на предыдущем выходе второй половины счетакольцевого счетчика и единичном состоянии триггеров всех последующих разрядов. Последний разряд не содержит седьмой и шестой элементы И, так как после него нет последующих разряДов и восстановление "1" на выходе триггера последнего разряда при ложной установке его в 0 в течение второй половины счета осуществляется непосредственно сигналом с предыдущего выхода 15.икольцевого счетчика. Первый элемент И 3 первого разряда устраняет задержку исчезновения "1" на выходе и при ее переходе с выхода и на выход и+ 1, т.е. при переходе от состояния 111 ф 1 к состоянию 011 ф 1 на выходах триггеров, Задержка существовала бы (если бы выход 15,1 кольцевого счетчика был непосредственно соединен с вьгходом третьего элемента И 5 последнего разряда) за счет времени перехода из "1" в "0" последовательной цепочки третьих элементов И 5 всех разрядов, начиная со второго. В течение этой задержки на выходе 15.2 кольцевого счетчика и вьгходе третьего элемента И 5 последнего разряда одновременно будут "1", т.е. "1" были бы одновременно на двух выходах кольцевого счетчика. После и-го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние 11ф 1 и "1" появится на выходе и кольцевого счетчика. После (и+1)-го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние 01 1., а на выходе 15.2 кольцевого счетчика будет состояние "1" и начнется вторая половина счета - последовательное заполнение 0 триггеров разрядов. После (и+2)-го тактового импульса на выходах триггеров будет состояние 0011 " 1, а на выходе 15,3 кольцевого счетчика будет состояние "1" и т.д. Последующими тактовыми импульсами по шине 7 триггеры 2, 3, 4 - (и), и-го разрядов будут последовательно заполняться "0" и "1" последовательно появится на вторых выходах 15.4 - 15.и и после 2 и-го входного импульса все триггеры уста новятся в "0" и "1"появится на выходе 14.1 кольцевого счетчика. На вторых выходах 15 кольцевого счетчика в каждый момент времени мо280 б 96 жет быть одна и только одна "1", таккак не может быть одновременно двухсигналов совпадения. Любой сигналсовпадения (логическая "1 ) исключает появление в этот момент других .5сигналов совпадения. В процессе второй половины счета ложная установкав "1" триггера предыдущего разрядаот выхода кольцевого счетчика, накотором "1", приводит к переносу "1" Она предыдуший младший выход, соответствующий сбившемуся триггеру, нопосле следующего тактового импульсапо шине 7 появится на том же вы -ходе кольцевого счетчика, на которомбыла до сбоя. Так как на восстановление состояния, которое было до сбоя,требуется один такт, то после восстановления значения унитарного кода навыходах кольцевого счетчика на едини Таким образом, на выходах кольцевого счетчика может быть в любой мо 1 11 мент времени одна и только одна 1 Ложный перенос в результате сбоя этой одной и только одной " 1 " назад на любой предыдущий младший выход во зможен только максимум н а время одног о периода тактовой частоты и о шине 7, так как следующий после сбоя т акцу меньше, чем должно быть, т.е. погрешность счета равна одному тактовому импульсу. Ложная установка в "1" в течение второй половины счета триггера первого разряда, как и любого другого триггера предыдущего разряда, восстанавливается следующим тактом,. так как состояние "0" триггера первого разряда подтверждается в течение30 второй половины счета каждым тактом до записи 0" в триггер предпоследнего разряда. Сигнал подтверждения совпадение состояний "1" триггеров предпоследнего и последнего разрядов, формируемый седьмым элементом И пред последнего разряда, является также сигналом начала заполнения 0 триггеров всех разрядов, Если в процессе второй половины счета произсшла ложная установка в "1" одновременно40 двух, трех и т.д. триггеров предыдущих разрядов то на восстановление состояния, которое было до сбоя, потребуется соответственно два, три и45 т.д. такта. В случае ложной установки в 0" в процессе второй половины счета триггера последующего разряда от выхода кольцевого счетчика на котором "1 восстановление правильного кода на выходах триггеров произойдет вместе с появлением "1" на выходе кольцевого счетчика, соответствующем сбившемуся разряду, Например, пусть в некоторый момент произошла ложная установка в "0" триггера последующе го разряда и появилось состояние00101 1. После следующего тактового импульса получим состояние 0 0011 1, т.е. произойдет переход в следующее состояние с одновременным восстановлением 1" триггера последующего сбившегося разряда, Пусть при состоянии 0 011111 произошел сбой и появилось состояние 00111011. После следующих тактов последовательно появятся состояния 0 00 11011 и 0000 011 и следующим тактом одновременно с переходом в следующее состояние восстановится правильное состояние 00000111.на выходах триггеров.При ложной установке в пО" двух и более последующих триггеров не подряд, старший из сбившихся триггеров восстанавливается и, следовательно, число пропущенных состояний на единицу меньше числа сбившихся триггеров. Например, пусть при состоянии 00 1111 11 триггеров произошел сбой и появилось состояние 0010101 1, Следующий после сбоя тактовый импульс установит состояние 0000101, т.е. будет пропущено одно состояние на выходах триггеров и выходах кольцевого счетчика, Следующий тактовый импульс переведет кольцевой счетчик в следующее состояние и восстановит правильное состояние 0000011на выходах триггеров. Второй элемент И 4 первого разряда устраняет задержку исчезновения "1" на выходе 4.1 при переходе с выхода 14.1 на выход 4.2, т.е. при переходе от состояния 111"1 в состояние 011на выходах триггеров. Задержка существовала бы (если бы выход 14. кольцевого счетчика был непосредственно соединен с выходом второго элемента И последнего разряда), за счет времени перехода из " в "0последовательной цепочки вторых элементов И 2, 3 - и-го разрядов. В течение этой задержки на выходе кольцевого счетчика и выходе второго элемента И последнего разряда одновременно будут "1", т.е. "1" были бы одновременно на двух выходах кольцевого счетчика.1280696 формула изобретения Составитель П, СмирновТехред В.Кадар Редактор А. Ревин Корректор И, Демчик Заказ 7133/58 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 товый импульс восстановит на выходахтриггеров состояние, которое былодо сбоя, но дальнейший счет осуществляется с погрешностью, равной одному такту. Сбой одного триггера последующего разряда восстанавливаетсябез потери такта и без пропуска одного состояния на выходах кольцевогосчетчика. Кольцевой счетчик, каждый разряд которого содержит триггер, первый и второй элементы И, каждый разряд, кроме первого, содержит третий и четвертый элементы И, первые входы первого, третьего и второго, четвертого элементов И каждого разряда, кроме .первого, и первого и второго элементов И первого разряда соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера своего разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И второго разряда соединены соответственно с инверсным и прямым выходами триггера первого разряда, вторые входы первого, второго и третьего, четвертого элементов И каждого последующего разряда соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И предыдущего разряда, вторые входы первого и второго элементов И первого разряда соединены с выходами соответственно третьего и второго элементов И последнего разряда, тактовый вход триггера каждого разряда соединен с входной шиной, синхронизируемые входы установки в 011 и 111 триггера второго разряда соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И своего разряда, асинхронный вход установки в "0" триггера каждого разряда соединен с шиной сброса, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения надежности, в каждый разряд с третьего по предпоследний введены пятый и шестой элементы И, с четвертого по предпоследний введены седьмой и восьмойэлементы И, с третьего по последнийвведены первый и второй элементы ИЛИ,выходы которых соединены соответственно с синхронизируемыми входамиустановки в "0" и "1" триггера своего разряда, первые входы первого ивторого элементов ИЛИ соединены со О ответственно с выходами первого ичетвертого элементов И своего разряда, вторые входы. первого и второго.элементов И 31 И каждого разряда с третьего по предпоследний соединены со ответственно с выходами пятого и шестого элементов И своего разряда, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ последнего разряда соединеныс выходами четвертого и первого эле Р ментов И предпоследнего разряда, первые входы седьмого и восьмого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственно с прямым и инверсным выхо дами триггера своего разряда, выходыседьмого и восьмого элементов И каждого разряда с четвертого по предпоследний соединены соответственнос первыми входами шестого и пятого ЗО элементов И предыдущего разряда, первые входы пятого и шестого элементов И каждого разряда с четвертогопо предпоследний соединены с вторымивходами соответственно восьмого и З 5 седьмого элементов И того же разряда, первые входы шестого и пятогоэлементов И предпоследнего разрядасоединены соответственно с прямым иинверсным выходами триггера послед Рнего разряда, вторые. входы пятого ишестого элементов И каждого разрядас третьего по предпоследний соединены соответственно с выходами четвертого и первого элементов И предьщущего разряда, синхронизируемые входыустановки в "0" и " 1" триггера первого разряда соединены с выходами соответственно седьмого и восьмого элементов И предпоследнего разряда.