JP2524495B2 - カウンタ回路 - Google Patents

カウンタ回路

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JP2524495B2
JP2524495B2 JP61253332A JP25333286A JP2524495B2 JP 2524495 B2 JP2524495 B2 JP 2524495B2 JP 61253332 A JP61253332 A JP 61253332A JP 25333286 A JP25333286 A JP 25333286A JP 2524495 B2 JP2524495 B2 JP 2524495B2
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秋人 丹治
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力パルスの数をカウントし、ある与えられ
た個数をカウントし終えると再び1からカウントを始め
るn進(nは2あるいは3以上の整数)のカウンタ回路
に関するものである。
〔従来の技術〕
第5図は、例えば、白土義男著「デイジタルICのすべ
て」(東京電機大学出版局、昭和59年)に示された従来
のn進のカウンタ回路の回路図であり、図において、1
はn個のDフリツプフロツプ(以下、D−FFという)DF
i(i=1,2,…,n)で構成されたクロツクカウント用の
シフトレジスタ、5はノア(NOR)ゲートである。
次に動作について説明する。なお、以下の説明におい
てはD−FFはすべてポジテイブ・エツジ・トリガで、リ
セツト信号Rが“1"でリセツトされるものとする。第6
図にこのn進のカウンタ回路のタイムチヤート図を示
す。このカウンタ回路は、n個のD−FF DFi(i=1,
2,…n)でシフトレジスタ1を構成し、最終段を除く
(n−1)個のD−FFの出力Qiがすべて“0"となつた時
に初段のD−FF DF1のデータ入力端D1に“1"が加わる
ようにすることにより、n進カウンタ動作を得るもので
ある。
いま、すべてのD−FF DFiをリセツト信号Rでリセ
ツトし、出力Qi=“0"(QiはDFiのQ出力)とすると、
ノアゲート5の出力は“1"となり、D−FF DF1のデー
タ入力端D1に“1"が加えられる。この“1"はクロツクパ
ルスCPが入力する毎に順に右へシフトしてゆく。出力Q1
〜Qn-1のいづれかが“1"のときノアゲート5の出力は
“0"となるので、1個のD−FFのQ出力のみが“1"とな
り、これが順に右へシフトしていく。クロツクパルスCP
がn発目になると最終段のD−FF DFnのQ出力Qnが
“1"となり、他はすべて“0"となるので、ノアゲート5
の出力が“1"となり、再び初段のD−FF DF1のデータ
入力端D1に“1"が加えられ、以下同じ動作が繰り返され
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のn進のカウンタ回路は以上のように構成されて
いるので、このカウンタ回路の動作最小クロツク周期は
ほぼノアゲート5の伝搬遅延時間分だけD−FFの動作最
小クロツク周期よりも大きくなり、その最高動作周波数
はD−FFのそれよりもかなり低くなるという問題点があ
つた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ほぼD−FFの最高動作周波数まで動作する
高速のカウンタ回路を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る第1の発明のカウンタ回路は、n個
(n=2,3,4,…)のフリツプフロツプでシフトレジスタ
を構成し、初段のフリツプフロツプの入力を“1"に固定
し、最終段のフリツプフロツプの出力をこのシフトレジ
スタを構成している各フリツプフロツプのリセツト信号
とし、第i段(i=1,2,…,n−1)と第(i+1)段及
び初段と最終段のフリツプフロツプの出力の間でそれぞ
れ論理演算n段の論理演算回路でn進のカウンタ出力を
出すようにしたものである。
この発明に係る第2の発明のカウンタ回路は、m個
(2mn−1)のフリツプフロツプで第1のシフト
レジスタを構成し、この第1のシフトレジスタの初段の
フリツプフロツプの入力を“1"に固定し、最終段のフリ
ツプフロツプの出力を遅延回路を通してm個の各フリツ
プフロツプのリセツトパルスとし、第i段と第(i+
1)段(i=1,2,…,m−1)のフリツプフロツプの出力
の間でそれぞれ論理演算する(m−1)段の論理演算回
路で(m−1)進のカウンタ出力を出すようにし、また
この(m−1)段の論理演算回路の出力の1つを初段の
入力とする(n−m−1)段のフリツプフロツプにより
第2のシフトレジスタを構成し、この第2のシフトレジ
スタの各段のフリツプフロツプの出力を残りのカウンタ
出力として出すようにしたものである。
〔作 用〕
この発明の第1の発明におけるシフトレジスタは、そ
の入力が“1"に固定されており、クロツクが入る毎にこ
れを順次後段へシフトして行き、最終段出力が“1"とな
つた時、この信号によりリセツトされて初期状態に戻
り、以下これを繰返し、パルスカウントを行なう。
また、この発明の第2の発明における第1のシフトレ
ジスタは、第1の発明におけるシフトレジスタと同様に
して“1"を転送し、最終段が“1"となると、この信号を
遅延させたリセツトパルスによりリセツトされて初期状
態に戻り、これを繰返すことによりパルスカウントを行
なう。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の第1の発明の一実施例を示したもので、
図において、1はn個のD−FF DFi(i=1,2,…,n)
で構成されたシフトレジスタ、2は初段のD−FF DF1
の出力と最終段のD−FF DFnの出力Qnを入力とす
る2入力オアゲート、AGj(j=1,2,…,n−1)は第j
段のD−FF DFjの出力Qiと第(j+i)段のD−FF D
Fj+1の出力j+1を入力とする2入力アンドゲートであ
る。
次にこの第1の発明の動作について説明する。第2図
はこの第1の発明によるカウンタ回路のタイムチヤート
図を示す。いま、初期状態としてすべてのDFF DFi(i
=1,2,…,n)の出力Qiがすべて“0"になつているものと
する。初段のD−FF DF1のデータ入力D1には常に“1"
が加えられているので、初期状態からクロツクパルスCP
が1発入る毎に出力Qiは第2図に示したように出力Q1
ら順に“1"となつていく。n発目に出力Qnが“1"となる
と、これはすべてのD−FF DFi〜DFnのリセツトパルス
であるのですべての出力Qiは“0"となり、初期状態に戻
る。以下これを繰り返す。
カウンタ出力Ai(i=1,2,…n)は、 Ai= An=Qn+ であるので、カウンタ出力Aiは第2図に示したようにパ
ルス幅が1/fCLK(fCLKはクロツクパルスCPの繰り返し周
波数)、繰り返し周波数fCLK/nのパルス列となり、第5
図に示した従来のn進のカウンタ回路の出力Qiと同一の
パルス列を得る。
第3図はこの発明の第2の発明の実施例を示したもの
で、図において、1はm個(2mn−1)のD−FF
DFi(i=1,2,…,m)で構成された第1のシフトレジ
スタ、3は(n−m+1)個のD−FF DFm+1〜DFn+1
構成された第2のシフトレジスタ、4は遅延時間がτの
遅延回路である。他は第1図と同じである。このカウン
タ回路では、リセツトパルスRを第1図のようにn段の
シフトレジスタ1の最終段出力Qnからとらず、途中の第
m段のD−FF DFmの出力Qm(2mn−1)からと
つており、第1のシフトレジスタ1の段数をm段として
いる。第1図に示した実施例では、リセツトパルスRの
パルス幅Wがクロツク周期1/fCLKよりも小さい場合につ
いて動作するものであるが、この第3図の実施例はリセ
ツトパルス幅Wが1/fCLKにほぼ等しいか、あるいはそれ
以上の場合に動作する。第4図にこのカウンタ回路のタ
イムチヤート図を示す。ここでは、m=n−2,1/fCLK
W2/fCLKの場合について示している。
第1のシフトレジスタ1はクロツクパルスCPがm発目
までは第1図のシフトレジスタ1と全く同じ動作をし、
カウンタ出力Ai(i=1,2,…,m−1)も同様にして得ら
れる。すなわち、 Ai=Qi・i+1(i=1,2,…,m−1)で与えられる。m
発目のクロツクパルスCPでQm=“1"となるが、これによ
り第1のシフトレジスタ1のすべてのD−FF DFi(i
=1,2,…,m)がリセツトされる。このときfCLKが高く、
クロツク周期がD−FFの立上り・立下り時間できまるリ
セツトパルス幅Wよりも小さくなると、m段のD−FF
DFmの出力QmすなわちリセツトパルスRは1クロツク周
期分(1/fCLK)以上のパルス幅をもつ。そこで、リセツ
トパルスRの立下りがn発目のクロツクパルスCPの立下
りと、(n+1)発目のクロツクパルスCPの立上りの間
にくるように第1のシフトレジスタ1の段数mと遅延回
路4の遅延時間τを調整する。これにより(m+1)発
目のクロツクパルスCPからn発目のクロツクパルスCP
間は出力Qi(i=1,2,…,m)は“0"となり、カウンタ出
力Ai(i=1,2,…,m−1)も“0"となる。そしてこの間
においてはカウンタ出力Am-1を(n−m+1)個のD−
FF DFm+1〜DFn+1で構成される第2のシフトレジスタ3
に入力し、カウンタ出力Am-1を順次シフトしていくこと
によりカウンタ出力Aj(j=m,m+1,…,n)を得る。そ
して(n+1)発目のクロツクパルスCPが入つた時点で
は、リセツト信号Rは既に“0"となつているので、再び
Q1=“1"となり、以上の動作を繰り返す。
なお、上記2つの実施例においては、カウンタ出力Ai
を得るのに第1の発明の実施例ではAi=Qi・i+1(i
=1,2,…,n−1)、 、第2の発明の実施例ではAi=Qi・i+1(i=1,2,…,
m−1)、Aj=DR(Am-1)〔j=m,m+1,…,n;R=j−m
+1;DR(A)はAをRクロツク遅延させた信号〕とした
が、Qi・i-1(i=1,2,…,n−1(第1図)、i=1,
2,…,m−1(第3図)〕をイクスクルーシブ オアによ
りQiQi+1としても同じ結果を得る。
また遅延回路4はクロツクパルスCPと出力Qmとの位相
差によつては不要となる場合があることはいうまでもな
い。
〔発明の効果〕
以上のように第1の発明によれば、クロツクカウント
のためのシフトレジスタのリセツト信号をこのレジスタ
の最終段出力とするように構成したので、帰還による遅
延が極めて小さく、従来の帰還系にゲートを挿入したカ
ウンタよりも高速で動作するという利点がある。
また第2の発明によれば、所望のカウント数よりも少
ない段数でクロツクカウント用の第1のシフトレジスタ
を構成し、その最終段出力を該第1のシフトレジスタを
構成するフリツプフロツプの遅延時間,立上り・立下り
時間及びカウント数を考慮して遅延させ、この第1のシ
フトレジスタをリセツトするように構成したので、この
第1のシフトレジスタを構成するフリツプフロツプの最
高動作周波数まで動作可能なカウンタが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の発明の一実施例によるカウン
タ回路の回路図、第2図はそのタイムチヤート図、第3
図はこの発明の第2の発明の実施例によるカウンタ回路
の回路図、第4図はそのタイムチヤート図、第5図は従
来のカウンタ回路の回路図、第6図はそのタイムチヤー
ト図である。 1はクロツクカウント用シフトレジスタ、2はオアゲー
ト、3は第2のシフトレジスタ、4は遅延回路、5はノ
アゲート、DFi(i=1,2,…,n)はDフリツプフロツ
プ、AGj(j=1,2,…,n−1)はアンドゲート。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力パルス数をカウントするn進(n=2,
    3,4…)のカウンタ回路において、n段のフリップフロ
    ップにより構成されていて初段の前記フリップフロップ
    の入力が“1"に固定されておりかつ最終段の前記フリッ
    プフロップの出力が“1"になったとき前記各段のフリッ
    プフロップをリセットするシフトレジスタと、前記シフ
    トレジスタのシフト方向に前後する前段の前記フリップ
    フロップの出力とその後段の前記フリップフロップの出
    力とを入力とし最終段の前記フリップフロップでは該最
    終段のフリップフロップの出力と前記初段のフリップフ
    ロップの出力とを入力としてそれぞれカウンタ出力を出
    すn段の論理演算回路とを備えたカウンタ回路。
  2. 【請求項2】入力パルス数をカウントするn進(n=3,
    4,5…)のカウンタ回路において、m段(2≦m≦n−
    1)のフリップフロップにより構成され初段の前記フリ
    ップフロップの入力が“1"に固定され、かつ最終段の出
    力が“1"になったとき遅延回路を経て前記各段のフリッ
    プフロップをリセットする第1のシフトレジスタと、前
    記第1のシフトレジスタのシフト方向に前後する前段の
    前記フリップフロップの出力とその後段の前記フリップ
    フロップの出力を入力としてそれぞれカウンタ出力を出
    す(m−1)段の論理演算回路と、前記論理演算回路の
    出力の1つを初段の入力として各段の出力をカウンタ出
    力とする(n−m+1)段のフリップフロップにより構
    成された第2のシフトレジスタとを備えたカウンタ回
    路。
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