DE3102662A1 - Digitale getaktete vergleicherschaltung - Google Patents

Digitale getaktete vergleicherschaltung

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DE3102662A1
DE3102662A1 DE19813102662 DE3102662A DE3102662A1 DE 3102662 A1 DE3102662 A1 DE 3102662A1 DE 19813102662 DE19813102662 DE 19813102662 DE 3102662 A DE3102662 A DE 3102662A DE 3102662 A1 DE3102662 A1 DE 3102662A1
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DE
Germany
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Withdrawn
Application number
DE19813102662
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English (en)
Inventor
Erwin Ing.(grad.) 1000 Berlin Lehmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Siemens AG
Standard Elektrik Lorenz AG
Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
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Publication date
Application filed by Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH, Siemens AG, Standard Elektrik Lorenz AG, Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH filed Critical Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
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Publication of DE3102662A1 publication Critical patent/DE3102662A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/20Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits characterised by logic function, e.g. AND, OR, NOR, NOT circuits
    • H03K19/21EXCLUSIVE-OR circuits, i.e. giving output if input signal exists at only one input; COINCIDENCE circuits, i.e. giving output only if all input signals are identical

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine digitale, getaktete Ver-
  • gleicherschaltung für hohe Taktfrequenzen mit der Grundfunktion eines "Exklusiv"-ODER-Glieds für eine erste und eine zweite Eingangsvariable bzw. für deren negierte Werte.
  • Vergleicherschaltungen dieser Art werden in der PCM-Technik, in der digitalen Meßtechnik zur Erzeugung von Quasizufallfolgen, als Bitfehleranzeiger, als Umschalter oder als Modulo-2-Addierer verwendet. Sie dienen insbesondere zur Feststellung, ob zwei Xippglieder gleiches oder entgegengesetztes Ausgangssignal haben.
  • In Fig. 1 ist eine bekannte Vergleicherschaltung dargestellt. Fig. 2 zeigt die Wahrheitstabelle der Schaltung nach Fig. 1.
  • In Fig. 1 sind die miteinander zu vergleichenden Eingangsvariablen als Eingangsvariable A und B bezeichnet, welche die an den Ausgängen Q anstehenden Signale zweier bistabilen Kippglieder 1 und 2 sind. Diese zwei Eingangsvariablen A und B sind in einem "Exklusiv"-ODER-Glied 3 miteinander verknüpft und der Ausgang dieses "Exklusiv"-ODER-Glieds 3 ist an den Eingang D eines D-Kippglieds 4 geschaltet. Dieses D-Kippglied 4 taktet das Ausgangssignal X der Vergleicherschaltung (entspricht dem Signal am Ausgang Q des D-Kippglieds) mit Hilfe des Takts T, der an den Takteingang C des D-Eippglieds 4 geschaltet ist.
  • Hierdurch steht als Vergleichsergebnis das Ausgangssignal X takt synchron zur Verfügung.
  • In der Wahrheitstabelle nach Fig. 2 sind in den ersten beiden Spalten die möglichen Kombinationen der logischen Zustände H und L der Eingangsvariablen A bzw. B eingetragen. In der dritten Spalte sind die zugehörigen logischen Zustände H bzw. L des Ausgangssignals X der Vergleicherschaltung eingetragen. Diese dritte Spalte ist unterteilt, wobei die mit elt bezeichnete Teilspalte den Zustand vor und die mit "neu" bezeichnete Teilspalte den Zustand nach dem Eintreffen eines Taktimpulses kennzeichnet.
  • Das Zeichen " - 11 kennzeichnet einen beliebigen logischen Zustand. Daraus ist ersichtlich, daß der logische Zustand des Ausgangssignals X nach dem Eintreffen eines Taktimpulses unabhängig vom logischen Zustand des Ausgangssignals X vor dem Eintreffen dieses Taktimpulses ist.
  • Diese und ähnlich aufgebaute bekannte Vergleicherschaltungen haben den Nachteil, daß die verwendeten Schaltglieder in Bezug auf die verschiedenen Bausteintypen innerhalb einer Logikfamilie eine verhältnimäßig lange Schaltzeit haben.
  • So hat ein "Exklusiv"-ODER-Glied etwa die doppelte Schaltzeit wie ein NAND-Glied als schnellstem Schaltglied innerhalb einer Logikfamilie. Es ist auch bekannt, daß D-Kippglieder allgemein langsamer schalten, als JK-Kippglieder.
  • Dieser Nachteil macht sich besonders bemerkbar, wenn die Vergleicherschaltung mit hohen Bitraten betrieben werden soll, d.h. in der Nähe der Grenze des Schaltvermögens der eingesetzten Logikfamilie.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine getaktete Vergleicherschaltung für. hohe Taktfrequenzen unter Verwendung möglichst schneller Schaltglieder einer Logikfamilie aufzubauen.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Vergleicherschaltung nur aus NAND-Gliedern und einem JK-Kippglied aufgebaut ist, die bei einer neu entwickelten Logikfamilie mit kürzeren Schaltzeiten im allgemeinen als erste verfügbar sind, während andere Schaltglieder, wie z.B. "Exklusiv"-ODER-Glieder, meist erst später entwickelt werden und entsprechend später auf dem Markt erhältlich sind.
  • Die in Fig. 3 dargestellte Erfindung wird im folgenden anhand von Fig. 3 und 4 näher erläutert.
  • Fig. 3 zeigt eine Vergleicherschaltung nach der Erfindung und Fig. 4 ist die Wahrheitstabelle der Schaltung nach Fig. 3.
  • In Fig. 3 sind die Eingangsvariablen A und B ebenso wie in Fig. 1 die an den Ausgängen Q eines ersten und eines zweiten bistabilen Kippglieds 1 und 2 anstehenden Signale, die auf Sbereinstimmung verglichen werden sollen. Die zusätzlich im Vergleich zur Schaltung nach Fig. 1 benötigten negierten Eingangsvariablen I und § werden ohne schaltungstechnischen Mehraufwand in den bistabilen Kippgliedern 1 und 2 erzeugt und werden an den Ausgängen 4 dieser Kippglieder abgegriffen.
  • Die Vergleicherschaltung besteht aus zwei NAND-Gliedern 5, 6 mit je zwei Eingängen, zwei NAND-bliedern 7, 8 mit je drei Eingängen und einem JE-Eippglied 9.
  • Die Eingangsvariablen A und B sind an die Eingänge des ersten NAND-Glieds 5 geschaltet und der Ausgang dieses ersten NAND-Glieds 5 ist an den ersten Setzeingang J des JK-Kippglieds 9 angeschlossen.
  • Die Eingänge des zweiten NAND-Glieds 6 sind mit der Eingangsvariablen A und der negierten Eingangsvariablen § beschaltet und der Ausgang dieses zweiten NAND-Glieds 6 ist mit dem ersten Rücksetzeingang E des JK-Kippglieds 9 verbunden.
  • Haben die Eingangsvariablen A und B den logischen Zustand Ii, so setzt der daraus resultierende am ersten Rücksetzeingang K des JK-Kippglieds 9 anstehende logische Zustand H nach dem Eintreffen eines Taktimpulses des Taktes T, der an den Takteingang C des JK-Kippglieds 9 geschaltet ist, dieses JK-Kippglied 9 zurück bzw. das JK-Kippglied 9 bleibt in dem rückgesetzten Zustand. Hat die Eingangsvariable A den logischen Zustand H und die Eingangsvariable B den logischen Zustand L, so nimmt der mit dem ersten Setzeingang J des JK-Kippglieds 9 verbundene Ausgang des NAND-Glieds 5 den logischen Zustand H ein und das JE-Eippglied 9 wird nach dem Eintreffen eines Taktimpulses gesetzt bzw. bleibt im gesetzten Zustand.
  • In den beiden anderen möglichen Kombinationen der logischen Zustände der Eingangsvariablen A und 3, - die Eingangsvariable A und B haben den logischen Zustand L bzw. die Eingangsvariable A hat den logischen Zustand L und die Eingangsvariable B hat den logischen Zustand H -, stehen am ersten Setzeingang J und am ersten Rücksetzeingang K des JK-Kippglieds 9 jeweils der logische Zustand H an und das JE-Eippglied 9 nimmt nach Eintreffen eines Takt impulses seinen komplementären Zustand sn, sofern am zweiten Setzeingang S oder am zweiten Rücksetzeingang R der logische Zustand H ansteht. Da der zweite Setzeingang S und der zweite Rücksetzeingang R jeweils negiert sind, werden diese Eingänge nur mit einem anliegenden logischen Zustand L aktiviert. Hat die Eingangsvariable A den logischen Zustand L, die Eingangsvariable B den logischen Zustand H und ist das JK-Kippglied 9 schon vor dem Eintreffen des Taktimpulses gesetzt, so wird durch die Verknüpfung der negierten Eingangsvariable , der Eingangsvariablen B und des am Ausgang Q des JK-Kippglieds 9 anstehenden Signals (alle haben den logischen Zustand H) in dem dritten NAND-Glied 7 der logische Zustand L an den zweiten Setzeingang S des JK-Kippglieds 9 gelegt und so das Rücksetzen des JK-Kippglieds 9 verhindert.
  • Durch die Verknpfung der negierten EingangsvariaSe , der negierten Eingangsvariablen § und dem negierten Ausgang V des JK-Kippglieds 9 im vierten NAND-Glied 8 wird ein Setzen des JK-Kippglieds 9 beim Eintreffen eines Taktimpulses nur dann verhindert, wenn die Eingangsvariable A den logischen Zustand L, die Eingangsvariable B den logischen Zustand L hat und das JE-Eippglied 9 bereits vor Eintreffen des Taktes T rückgesetzt ist.
  • In der Wahrheitstabelle in Fig. 4 sind in den ersten beiden Spalten wie in Fig. 2 die möglichen Kombinationen der logischen Zustände der EinganTsvariablen A und B eingetragen. In den weiteren vier Spalten sind die logischen Zustände der Ausgänge der vier NAND-Glieder 5 bis 8 und in der letzten unterteilten Spalte das Ausgangssignal X (entspricht dem Signal am Ausgang Q des JK-Kippglieds) eingetragen.
  • "alt" bzw. "neu" bedeutet hier ebenfalls wie in Fig. 2 den logischen Zustand des Ausgangssignals X vor bzw.
  • nach Eintreffen eines Taktimpulses.
  • Die mit " - " gekennzeichneten Felder der Wahrheitstabelle deuten an, daß der logische Zustand des Ausgangsaignale X in diesem Fall beliebig sein kann.
  • Aus der ersten Zeile der Wahrheitstabelle, in der beide Eingangsvariablen A und 3 den logischen Zustand L haben, ist ersichtlich, daß der logische Zustand des Ausgangs des vierten NAND-Glieds 8 vom logischen Zustand des Ausgangssignals X (vor Eintreffen des Taktimpulses) abhängig ist.
  • Ebenso ergibt sich eine Abhängigkeit des logischen Zustands des Ausgangs des dritten NAND-Glieds 7 vom logischen Zustand des Ausgangssignals X, wenn die Eingangsvariable A den logischen Zustand L und die Eingangsvariable B den logischen Zustand H haben (siehe zweite Zeile der Wahrheitstabelle).
  • In einem Versuchsaufbau mit Bausteinen der Schottky-TTL-Familie (nach Datenbuch CC-401 der Firma Texas Instruments sind f des JK-Kippglieds 74S112: 125 MHz und tp der NAND-Glieder 74S00 bzw. 74S10: 3 ns typisch) konnte die Vergleicherschaltung nach der Erfindung mit maximal 85Nbit/s betrieben werden. Unter Einsatz der angekündigten , noch schnelleren Advanced-Schottky-TTL-Familie erscheinen somit Schaltgeschwindigkeiten bis 140 Mbit/s möglich.
  • Diese Schaltgeschwindigkeit entspricht der vierten PCM-Hierarchie-Stufe.

Claims (1)

  1. Digitale getaktete Vergleicherschaltung (1) Patentanspruch Digitale, getaktete Vergleicherschaltung für hohe Taktfrequenzen mit der Grundfunktion eines "axklusiv"-ODE Glieds für eine erste und eine zweite Eingangsvariable bzw. für deren negierte Werte da durch gekennzeichnet, a - daß die erste Eingangsvariable (A) und die zweite Eingangsvarisble (B) an die Eingänge eines ersten NAND-Glieds (5 in Fig. 3) geschaltet sind, dessen Ausgang an den ersten Setzeingang (J) eines JK-Kippglieds (9) angeschlossen ist, b - daß die erste Eingangsvariable (A) und die negierte zweite Eingangsveriable (§) an die Eingänge eines zweiten NAND-Glieds (6) geschaltet sind, dessen Ausgang an den ersten Rücksetzeingang (K) des JK-Kippglieds (9) angeschlossen ist, c - daß die negierte erste Eingangsvariable (K), die zweite Eingangsvariable (B) und der Ausgang (Q) des JK-Kippglieds (9) (gleichzeitig Ausgang für Ausgangssignal (X) der Vergleicherschaltung) an die Eingänge eines dritten NAND-Glieds (7) geschaltet sind, dessen Ausgang an den zweiten Setzeingang (S) des Jg-Kippglieds (9) angeschlossen ist, d - daß die negierte borste Eingangsvariable (in), die negierte zweite Eingangsvariable (§) und der negierte Ausgang (Q) des JE-Kippglieds (9) an die Eingänge eines vierten NAND-Glieds (8) geschaltet sind, dessen Ausgang an den zweiten Rücksetzeingang (R) des JK-Eippglieds (9) angeschlossen ist und e - daß der Takt (T) an den Takteingang (C) des JK-Kippglieds (9) geschaltet ist.
DE19813102662 1981-01-28 1981-01-28 Digitale getaktete vergleicherschaltung Withdrawn DE3102662A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3225785A1 (de) * 1981-07-10 1983-02-03 Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa Exklusive oder-schaltung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3225785A1 (de) * 1981-07-10 1983-02-03 Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa Exklusive oder-schaltung

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