JPS6359285B2 - - Google Patents

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JPS6359285B2
JPS6359285B2 JP53102917A JP10291778A JPS6359285B2 JP S6359285 B2 JPS6359285 B2 JP S6359285B2 JP 53102917 A JP53102917 A JP 53102917A JP 10291778 A JP10291778 A JP 10291778A JP S6359285 B2 JPS6359285 B2 JP S6359285B2
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JP
Japan
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initial setting
counter
counter element
input
output
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K23/00Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains
    • H03K23/64Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains with a base or radix other than a power of two
    • H03K23/66Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains with a base or radix other than a power of two with a variable counting base, e.g. by presetting or by adding or suppressing pulses

Landscapes

  • Pulse Circuits (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、計数器、デジタルシンセサイザ等に
用いる低消費電力にして動作速度の速いモノリシ
ツクなプログラマブルカウンタに関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a monolithic programmable counter with low power consumption and high operating speed for use in counters, digital synthesizers, etc.

従来のプログラマブルカウンタは、カウンタ機
能および任意の状態に初期設定を行う機能を有す
るカウンタエレメントからなる第1図に示す構成
をとつており、ここで符号1は入力信号端子、2
は出力信号端子、3−1,3−2,…,3−nは
初期設定入力端子、4−1,4−2,…,4−n
はカウンタエレメントおよび5はカウンタエレメ
ント4−1〜4−nの各出力のナンド論理をと
るナンドゲートである。第1図はカウンタエレメ
ントの動作の態様を次のように定義した時の構成
である。なお、各カウンタエレメントの動作の態
様によつては構成がかわるが、本質的な動作は同
じである。図中の個々のカウンタエレメントにお
いて、R入力が“0”の時は、初期設定動作が行
われ、R入力が“1”の時はカウンタ動作が行わ
れる。初期設定のP入力を“1”とすると、初期
設定時にQ出力は“0”に、出力は“1”にな
り、P入力を“0”とすると、Q出力は“1”に
Q出力は“0”になる。カウンタ動作、即ち状態
の変化は、入力端子1からT入力に加わる入力信
号の“1”から“0”への遷移時におこなわれる
ものとする。
A conventional programmable counter has a configuration shown in FIG. 1, consisting of a counter element having a counter function and a function of initializing to an arbitrary state, where 1 is an input signal terminal, and 2 is an input signal terminal.
are output signal terminals, 3-1, 3-2,..., 3-n are initial setting input terminals, 4-1, 4-2,..., 4-n
is a counter element, and 5 is a NAND gate that takes NAND logic of each output of counter elements 4-1 to 4-n. FIG. 1 shows the configuration when the operation mode of the counter element is defined as follows. Note that although the configuration changes depending on the mode of operation of each counter element, the essential operation is the same. In each counter element in the figure, when the R input is "0", an initial setting operation is performed, and when the R input is "1", a counter operation is performed. If the initial setting P input is “1”, the Q output will be “0” and the output will be “1” at the initial setting, and if the P input is “0”, the Q output will be “1” and the Q output will be “1”. becomes “0”. It is assumed that the counter operation, that is, the change in state, is performed when the input signal applied from the input terminal 1 to the T input transitions from "1" to "0".

第1図において入力パルスを入力端子1に印加
すると、出力に着目し、入力端子1に最も近い
カウンタエレメント4−1の出力をLSB(最下
位ビツト)として順次高次となる桁並びで入力パ
ルスが加算計数される。全てのカウンタエレメン
ト4−1〜4−nの出力が“1”となると、ナ
ンドゲート5の出力が“1”から“0”に反転
し、これが各エレメント4−1〜4−nのR入力
に加わるから、個々のエレメントは初期設定状態
となり、初期設定入力に応じてカウンタの初期設
定が行われる。通常、カウンタエレメント4−1
〜4−nの出力を“0”に初期設定する入力が
1つ以上あるから、それをうけてナンドゲート5
は再び“1”となり、それにより全カウンタエレ
メント4−1〜4−nのR入力は再び“1”とな
つて全カウンタエレメントがカウンタ動作に移行
し、再び加算計数を開始する。従つて、第1図の
カウンタ回路では初期設定終了から再び初期設定
が開始されるまでの入力パルスの個数は、初期設
定入力により任意に指定可能であるから、このカ
ウンタ回路は任意のカウンタ動作を行うことがで
きる。
In Figure 1, when an input pulse is applied to input terminal 1, focusing on the output, the output of counter element 4-1 closest to input terminal 1 is set as the LSB (least significant bit), and the input pulse is sequentially arranged in ascending order of digits. are added and counted. When the outputs of all the counter elements 4-1 to 4-n become "1", the output of the NAND gate 5 is inverted from "1" to "0", and this is applied to the R input of each element 4-1 to 4-n. Since each element is added to the initial setting state, the counter is initialized in accordance with the initial setting input. Usually, counter element 4-1
There is one or more inputs that initialize the output of ~4-n to "0", so in response to that, NAND gate 5
becomes "1" again, so that the R inputs of all counter elements 4-1 to 4-n become "1" again, all counter elements shift to counter operation, and start addition counting again. Therefore, in the counter circuit of FIG. 1, the number of input pulses from the end of the initial setting until the initial setting starts again can be arbitrarily specified by the initial setting input, so this counter circuit can perform any counter operation. It can be carried out.

一連のこのプログラマブルカウンタ動作は2つ
の動作モードに分けることができる。1つは初期
設定が行われてから全カウンタエレメント4−1
〜4−nが“1”となるまで続けられるカウンタ
動作であり、他方は全てのカウンタエレメントが
“1”となつた時のみに行われる初期設定動作で
ある。カウンタ動作については、入力パルスが2
進計数されていくわけであるから、カウンタ段数
を経るに従い、各カウンタエレメント4−1〜4
−nの入力パルスの周期は2倍づつ長くなつてい
く。従つて、各カウンタエレメント4−1〜4−
nのカウンタ動作速度はカウンタ段数を経るにつ
れて2倍づつ遅くなつてもよいことになる。次に
初期設定動作について考えてみると、各カウンタ
エレメント4−1〜4−nの初期設定動作指定信
号(すなわちR入力)はナンドゲート5で得ら
れ、すべてのカウンタエレメントに対して同時に
加えられている。ここで、1つでも初期設定が終
了されるカウンタエレメントがあれば初期設定信
号は消滅してしまうからすべてのカウンタエレメ
ント4−1〜4−nの初期設定動作は同一速度で
行われなければならない。すなわち、計数動作速
度はカウンタ段階を経るに従い、2倍づつ遅くな
つてもかまわないのに対し、ほんの一瞬の初期設
定動作は全カウンタエレメントについて同時間内
に行われる必要がある。
This series of programmable counter operations can be divided into two modes of operation. One is for all counter elements 4-1 after initial settings are made.
This is a counter operation that continues until 4-n becomes "1", and the other is an initial setting operation that is performed only when all counter elements become "1". For counter operation, the input pulse is 2
Since the numbers are counted in digits, as the number of counter stages increases, each counter element 4-1 to 4-4
The period of the -n input pulse becomes twice as long. Therefore, each counter element 4-1 to 4-
This means that the counter operation speed of n may become twice as slow as the number of counter stages increases. Next, considering the initial setting operation, the initial setting operation designation signal (i.e. R input) of each counter element 4-1 to 4-n is obtained from the NAND gate 5, and is applied to all counter elements simultaneously. There is. Here, if there is even one counter element whose initial setting is completed, the initial setting signal will disappear, so the initial setting operation of all counter elements 4-1 to 4-n must be performed at the same speed. . That is, while the counting operation speed may be slowed down by a factor of two as the counter stages progress, the instantaneous initialization operation must be performed for all counter elements within the same time period.

通常の場合、各カウンタエレメントにおいてカ
ウンタ動作速度に比べ初期設定動作を任意に高速
にすることは不可能であり、同程度の速度である
から、全カウンタエレメントを同一速度性能、同
一消費電力で動作させなけねばならない。つま
り、従来は消費電力の損失が大きいという欠点が
あつた。また、初期設定動作は2段目以降のすべ
てのカウンタエレメントの出力が“1”になつ
ている状態で入力パルスの“1”から“0”の遷
移によつて初段カウンタエレメント4−1が
“0”から“1”に計数されるときに開始される
から、初期設定時間をT1、初段の計数動作時間
をT2、ナンドゲート5の遅延時間をT3、各カウ
ンタエレメントにおいてR入力が入つて状態が反
転するまでの時間をT4とすると、 T1=T2+2T3+T4 となる。これより入力パルスの最小周期は初期設
定時間T1で決定されることがわかる。すなわち、
入力パルスの最小周期はT1となる。従つて、ナ
ンドゲート5の速度性能は入力パルスの最小周期
を決定する要因であつて、カウンタエレメントの
個数が多くなると、ナンドゲート5のフアンアウ
トが増加し、ナンドゲート5の速度性能が劣化し
てしまい、結局は最大カウント周波数を低下させ
るという欠点があつた。本発明は、これらの欠点
を除去することを目的とし、着目するカウンタエ
レメントの初期設定動作速度を、着目するエレメ
ントに加わる入力パルスの周期に応じたカウンタ
動作速度に自由に対応させることができる構成に
して、前段に比べカウンタエレメントの消費電力
をその段の入力パルスの周期に応じて減少させる
ことができるようにしたものである。また、本発
明によれば、個々のカウンタエレメントの初期設
定動作指定信号を分離することが可能となり、カ
ウンタエレメント個数の増加にともなうフアンア
ウト数の増加により最大計数周波数が低下するの
をおさえ、プログラマブルカウンタの高速化を実
現することができる。
Normally, it is impossible to arbitrarily make the initial setting operation faster than the counter operation speed for each counter element, and since the speeds are about the same, all counter elements operate with the same speed performance and the same power consumption. I have to let it happen. In other words, the conventional method had a drawback of high power consumption loss. In addition, in the initial setting operation, the first stage counter element 4-1 is set to "1" by the transition of the input pulse from "1" to "0" while the outputs of all counter elements from the second stage onwards are "1". The initial setting time is T 1 , the counting operation time of the first stage is T 2 , the delay time of the NAND gate 5 is T 3 , and the R input is input to each counter element. If the time it takes for the state to reverse is T 4 , then T 1 = T 2 + 2T 3 + T 4 . From this, it can be seen that the minimum period of the input pulse is determined by the initial setting time T1 . That is,
The minimum period of the input pulse is T 1 . Therefore, the speed performance of the NAND gate 5 is a factor that determines the minimum period of the input pulse, and as the number of counter elements increases, the fan-out of the NAND gate 5 increases, and the speed performance of the NAND gate 5 deteriorates. In the end, this had the disadvantage of lowering the maximum count frequency. The present invention aims to eliminate these drawbacks, and provides a configuration in which the initial setting operating speed of the counter element of interest can be freely made to correspond to the counter operating speed according to the period of the input pulse applied to the element of interest. This makes it possible to reduce the power consumption of the counter element compared to the previous stage according to the period of the input pulse of that stage. Further, according to the present invention, it is possible to separate the initial setting operation designation signal of each counter element, suppressing a decrease in the maximum counting frequency due to an increase in the number of fan-outs accompanying an increase in the number of counter elements, and making it possible to It is possible to increase the speed of the counter.

以下、図面により本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

まず、プログラマブルカウンタの初期設定時の
理想的動作について述べる。一般に、上述した種
類のプログラマブルカウンタでは、個々のカウン
タエレメントにおいて初期設定動作の形態とし
て、初期設定の動作の前後で状態がかわる場合と
かわらない場合の2通りある。第2図A〜Jは第
1図の回路の信号波形によりこの2種類の動作モ
ードを示したものである。状態がかわる場合は第
2図A〜Eに示す“0”初期設定入力がある場合
で、着目しているカウンタエレメントの出力
は、第2図Bに示すように、第2図Aに示すよう
な入力パルス3により“1”となり、R入力が
“0”となつて初期設定動作を開始し、再び“0”
に変化する。初段のカウンタエレメントは次の入
力パルス1により再び1となる。次段のカウンタ
エレメントの初期設定は着目しているカウンタエ
レメント段に“1”から“0”への遷移が生ずる
までに行われればよいから、第2図Bに示すtd
点までに完了すればよい。従つて、次段カウンタ
エレメントの初期設定に許される時間幅は第2図
Bに示すTBの幅となり、前段即ち着目している
カウンタエレメントに許される時間幅TAの2倍
となる。
First, the ideal operation of the programmable counter at initial setting will be described. Generally, in the above-mentioned type of programmable counter, there are two types of initial setting operations for each counter element: a case in which the state changes before and after the initial setting operation, and a case in which the state does not change. 2A to 2J illustrate these two types of operation modes using signal waveforms of the circuit of FIG. 1. When the state changes, there is an initial setting input of "0" as shown in Figures 2A to 2E, and the output of the counter element of interest changes as shown in Figure 2A, as shown in Figure 2B. The input pulse 3 changes to "1", the R input becomes "0", starts the initial setting operation, and becomes "0" again.
Changes to The first stage counter element becomes 1 again by the next input pulse 1. The initial setting of the counter element in the next stage only needs to be performed before the transition from "1" to "0" occurs in the counter element stage of interest, so it should be completed by time t d shown in Figure 2B. Bye. Therefore, the time width allowed for the initial setting of the next-stage counter element is the width T B shown in FIG. 2B, which is twice the time width T A allowed for the previous stage, that is, the counter element of interest.

また、状態がかわらない場合は第2図F〜Jに
示す“1”初期設定入力がある場合で、この場合
には初期設定動作時に状態が変化しないから、こ
の初期設定動作は不用であり、第2図Gに示すよ
うに計数機能だけをもつていればよい。但し前段
での初期設定による“1”から“0”への遷移は
計数してはならない。例えば第2図のIに示すよ
うに第2図Hの破線間の1→0の変化に対する第
2図の信号は計数しない。このようにすれば、
P=“1”のカウンタエレメントは実質上いわゆ
る1/2分周期となるから、次段カウンタエレメン
トの初期設定動作は着目する段のカウンタエレメ
ントへの入力パルスの1周期分前もつて早く開始
することが可能となり、初期設定に許される時間
幅は第2図Gに示す時間幅TCとなる。この場合
の時間幅TCも前段に許される時間幅TAの2倍と
なる。従つて状態がかわらない場合に、着目する
カウンタエレメントが前段での初期設定による動
作の計数を禁止した1/2分周動作を行うようにす
れば、入力パルス周期に応じて初期設定動作時間
を変えても充分動作することになる。
In addition, if the state does not change, there is a "1" initial setting input shown in FIG. 2 F to J. In this case, the state does not change during the initial setting operation, so this initial setting operation is unnecessary. It is only necessary to have a counting function as shown in FIG. 2G. However, the transition from "1" to "0" due to the initial setting in the previous stage must not be counted. For example, the signal in FIG. 2 for a 1→0 change between the dashed lines in FIG. 2H, as shown in FIG. 2I, is not counted. If you do this,
Since the counter element with P = "1" has a period of essentially 1/2, the initial setting operation of the next stage counter element starts one cycle before the input pulse to the counter element of the stage of interest. Therefore, the time width allowed for initial setting becomes the time width T C shown in FIG. 2G. In this case, the time width T C is also twice the time width T A allowed in the previous stage. Therefore, when the state does not change, if the counter element of interest performs a 1/2 frequency division operation that prohibits the counting of operations according to the initial setting in the previous stage, the initial setting operation time can be changed according to the input pulse period. Even if you change it, it will still work fine.

さらに、上述の内容を要約すると初期設定によ
り状態がかわる場合、すなわち、P=0の場合、
原理的に後段すなわち当該カウンタエレメントの
初期設定時間は計数動作時間と同様に、前段のカ
ウンタエレメントに比べ2倍の時間が許される。
このため、初期設定信号すなわちR信号を当該カ
ウンタエレメントの初期設定が終了するまで維持
させて、初期設定動作速度が計数動作速度に自動
的に追従するように構成すれば、後段すなわち当
該カウンタエレメントを前段より低速にして正常
の動作が得られる。また、初期設定により状態が
かわらない場合、すなわちP=1の場合は、状態
が変わらないので常時、計数動作だけを行つてい
ることになる。このため常時計数動作を行うよう
に構成することにより当該カウンタエレメントを
前段より低速にして正常の動作が得られる。但
し、当該カウンタエレメントがP=0、P=1の
いずれの場合についても前段のカウンタエレメン
トが初期設定により状態がかわる場合に、その状
態の変化を当該カウンタエレメントが計数してし
まうと正常な動作が得られないので、初期設定動
作中には、カウンタエレメントが初期設定動作中
である旨の計数禁止信号を次段のカウンタエレメ
ントに送出し、前記次段のカウンタエレメントは
前記計数禁止信号を受信中は計数動作を禁止する
ように構成することが必要となる。
Furthermore, to summarize the above content, if the state changes depending on the initial setting, that is, if P = 0,
In principle, the initial setting time of the subsequent stage, that is, the relevant counter element, is allowed to be twice as long as that of the preceding stage counter element, similar to the counting operation time.
Therefore, if the initial setting signal, that is, the R signal, is maintained until the initial setting of the relevant counter element is completed, and the initial setting operation speed is configured to automatically follow the counting operation speed, the subsequent stage, that is, the relevant counter element. Normal operation can be obtained at a lower speed than the previous stage. Further, if the state does not change due to the initial setting, that is, if P=1, the state does not change and only the counting operation is always performed. Therefore, by configuring the counter element to perform constant counting operation, normal operation can be obtained by setting the counter element at a lower speed than the previous stage. However, regardless of whether the relevant counter element is P=0 or P=1, if the state of the preceding stage counter element changes due to the initial settings, if the relevant counter element counts the change in state, normal operation will not occur. Therefore, during the initial setting operation, the counter element sends a count prohibition signal indicating that the initial setting operation is in progress to the next stage counter element, and the next stage counter element receives the count prohibit signal. It is necessary to configure the system so that counting operations are prohibited during the operation.

次に、本発明プログラマブルカウンタのカウン
タエレメント回路の構成を第3図Aに示し、その
初期設定入力“0”のときの等価回路を第3図B
に、および初期設定入力“1”のときの等価回路
を第3図Cに示す。第3図Aにおいて、符号11
は入力信号端子、12は出力信号端子、13は初
期設定入力端子、14は第1図に示したカウンタ
エレメント4と同様のカウンタエレメント、1
5,16および17はナンドゲート、18はセツ
トリセツトフリツプフロツプ、19は初期設定指
定信号を形成するナンドゲート16の出力端子、
20はセツトリセツトフリツプフロツプ18のセ
ツト入力端子、21は前段R入力信号からなる前
段の初期設定動作時の計数禁止信号入力端子、2
2は当該カウンタエレメント回路におけるR入力
信号を次段の計数禁止信号入力端子21へ送給す
るための計数禁止信号出力端子である。
Next, the configuration of the counter element circuit of the programmable counter of the present invention is shown in FIG. 3A, and the equivalent circuit when the initial setting input is "0" is shown in FIG. 3B.
FIG. 3C shows an equivalent circuit when the initial setting input is "1". In FIG. 3A, reference numeral 11
1 is an input signal terminal, 12 is an output signal terminal, 13 is an initial setting input terminal, 14 is a counter element similar to the counter element 4 shown in FIG.
5, 16 and 17 are NAND gates; 18 is a reset flip-flop; 19 is an output terminal of NAND gate 16 for forming an initial setting designation signal;
20 is a set input terminal of the reset flip-flop 18; 21 is a count inhibit signal input terminal for the initial setting operation of the previous stage consisting of the previous stage R input signal;
2 is a count inhibit signal output terminal for sending the R input signal in the counter element circuit to the count inhibit signal input terminal 21 of the next stage.

初期設定入力端子13へのP入力が“0”の場
合の各部のタイミング波形を第3−1図に示す。
この場合には、P=“0”であるから、NANDゲ
ート17の出力は常に“1”となり、NANDゲ
ート15は単純なインバータにNANDゲート1
6も当該カウンタエレメント回路の初期設定動作
を前段のカウンタエレメント回路の初期設定動作
より十分遅く定めておけば単純なインバータとな
るので、第3図Bの等価回路となる。従つて、セ
ツトリセツトフリツプフロツプ18のセツト入力
端子20へセツト信号が入来すると、カウンタエ
レメント14のR入力は“0”となりこのカウン
タエレメント回路は初期設定動作状態となり、カ
ウンタエレメント14の出力がP=“0”入力
に呼応して“0”に設定され、“0”への変化が
完了する。従つて、カウンタエレメント14の初
期設定が完全に終了されて初めてゲート16の出
力が“0”に、セツトリセツトプリツプフロツプ
18がリセツトされ、カウンタ動作に移行する。
このとき各カウンタエレメント14の動作が後段
になるに従い遅くなるので各フリツプフロツプ1
8のリセツトは後段になるに従い遅くなる。従つ
て、初期設定動作速度が計数動作速度に自動的に
追従することになる。
The timing waveforms of each part when the P input to the initial setting input terminal 13 is "0" are shown in FIG. 3-1.
In this case, since P=“0”, the output of the NAND gate 17 is always “1”, and the NAND gate 15 is a simple inverter.
If the initial setting operation of the counter element circuit 6 is set sufficiently later than the initial setting operation of the counter element circuit in the preceding stage, a simple inverter can be obtained, so that the equivalent circuit shown in FIG. 3B is obtained. Therefore, when a set signal is input to the set input terminal 20 of the reset flip-flop 18, the R input of the counter element 14 becomes "0", and this counter element circuit enters the initial setting operation state, and the output of the counter element 14 becomes "0". is set to "0" in response to P="0" input, and the change to "0" is completed. Therefore, only after the initial setting of the counter element 14 is completely completed, the output of the gate 16 becomes "0", the reset flip-flop 18 is reset, and the counter operation is started.
At this time, since the operation of each counter element 14 becomes slower as it goes to the later stages,
The reset of 8 becomes slower as the stage progresses. Therefore, the initial setting operating speed automatically follows the counting operating speed.

初期設定入力端子13へのP入力がP=“1”
のときの各部のタイミング波形を第3−2図に示
す。前段のカウンタエレメント回路が計数モード
で動作しているときは、端子21のA入力は
“1”であるから、この着目する段のカウンタエ
レメント回路14においてもP=“1”でNAND
ゲート17の出力が“0”となるからカウンタエ
レメント14のR入力が“1”となり計数モード
で動作する。また、出力端子19の出力も第3−
2図Gに示すように“1”となつて見かけ上1/2
分周器として動作する。すなわち各カウンタエレ
メント14の動作は後段になるに従い遅くなる。
前段のカウンタエレメント回路が初期設定特動作
状態のときには、A入力が“0”となり、
NANDゲート17の出力は“1”となり、
NANDゲート16の出力は“1”なのでセツト
リセツトフリツプフロツプ18はセツト状態にな
つていて、出力は“1”であるから、カウンタエ
レメント回路14のR入力が“0”となり、初期
設定モードとなる。従つて、A入力が“0”の間
は計数モードにならないので、前段の初期設定時
での状態の変化の計数が阻止される。従つて、P
=“1”の場合の第3図Aの回路に対する等価回
路は第3図Cのようになる。
P input to initial setting input terminal 13 is P="1"
Fig. 3-2 shows the timing waveforms of each part when . When the counter element circuit in the previous stage is operating in the counting mode, the A input of the terminal 21 is "1", so in the counter element circuit 14 in the stage of interest, P="1" and NAND
Since the output of the gate 17 becomes "0", the R input of the counter element 14 becomes "1" and operates in counting mode. Also, the output of the output terminal 19 is also
As shown in Figure 2 G, it becomes “1” and appears to be 1/2.
Operates as a frequency divider. That is, the operation of each counter element 14 becomes slower toward the later stage.
When the previous stage counter element circuit is in the initial setting special operation state, the A input becomes “0”,
The output of NAND gate 17 becomes “1”,
Since the output of the NAND gate 16 is "1", the reset flip-flop 18 is in the set state, and since the output is "1", the R input of the counter element circuit 14 is "0", and the initial setting mode is set. becomes. Therefore, since the counting mode is not entered while the A input is "0", counting of changes in state at the initial setting of the previous stage is prevented. Therefore, P
The equivalent circuit for the circuit of FIG. 3A in the case of ="1" is as shown in FIG. 3C.

従つて、初期設定により状態がかわらない場
合、すなわちP=1の場合、前段の初期設定動作
による状態の変化を無視して常時計数動作とな
る。
Therefore, when the state does not change due to the initial setting, that is, when P=1, the constant counting operation is performed, ignoring the change in the state due to the previous initial setting operation.

次に、第3図Aに示したカウンタエレメント回
路をn個縦続接続して構成した1から2nまでの計
数が可能な本発明プログラマブルカウンタの1実
施例を第4図に示す。ここで、第3図Aと同様の
個所には同一符号を付し、カウンタエレメント回
路の各段の位置に応じた添字1〜nを付すものと
する。初段カウンタエレメント回路の入力信号端
子11−1をプログラマブルカウンタの入力信号
端子とし、ナンドゲート出力端子19−1〜19
−nをナンドゲート31の入力端子に接続し、こ
のナンドゲート31の出力を出力信号端子32に
導く。ここで、セツトリセツトフリツプフロツプ
18−1〜18−nにおいては、S=“0”のと
きQ=“1”に、R=“0”のときQ=“0”とな
る動作を行うものとする。
Next, FIG. 4 shows an embodiment of the programmable counter of the present invention, which is constructed by cascading n counter element circuits shown in FIG. 3A and is capable of counting from 1 to 2 n . Here, the same parts as in FIG. 3A are given the same reference numerals, and subscripts 1 to n are given depending on the position of each stage of the counter element circuit. The input signal terminal 11-1 of the first stage counter element circuit is used as the input signal terminal of the programmable counter, and the NAND gate output terminals 19-1 to 19
-n is connected to the input terminal of the NAND gate 31, and the output of this NAND gate 31 is guided to the output signal terminal 32. Here, in the reset flip-flops 18-1 to 18-n, when S="0", Q="1", and when R="0", Q="0" is operated. shall be taken as a thing.

以下にこの動作を説明するが、初段と2段目の
動作を示せば、後段の動作も以下同様に考えられ
るので、3段移行n段までの初期設定入力がすべ
て“1”のときの動作を考える。この場合に初段
と2段目の初期設定入力の組み合せは4通りある
が、その全てについての動作波形を第5図A〜
K、第6図A〜K、第7図A〜Kおよび第8図A
〜Kに示す。第5図A〜KはP1=“0”、P2
“0”、第6図A〜KはP1=“1”、P2=“0”、第
7図A〜KはP1=“0”、P2=“1”、および第8
図A〜KはP1=“1”、P2=“1”の場合をそれぞ
れ示す。第5図〜第8図においてそれぞれAは1
1−1のIN入力、Bは18−1のQ出力、Cは
13−1のP1入力、Dは17−1の出力、Eは
14−1のR入力(A′出力)、Fは14−1のQ
出力、Gは19−1の出力(18−1のRの入
力)、Hは14−1の出力、Iは14−2の
出力、Jは19−2の出力(18−2のR入力)、
Kは31のOUT出力(18−1,18−2のS
入力)である。ここで、P1およびP2は初段およ
び2段目の初期設定入力を示す。
This operation will be explained below, but if the operations of the first and second stages are shown, the operations of the subsequent stages can be considered in the same way, so the operation when all the initial setting inputs up to the nth stage to the third stage are "1" think of. In this case, there are four combinations of initial setting inputs for the first stage and second stage, and the operating waveforms for all of them are shown in Figures 5A to 5A.
K, Figures 6A-K, Figures 7A-K and Figure 8A
- Shown in K. In Fig. 5 A to K, P 1 = “0”, P 2 =
“0”, FIG. 6 A to K are P 1 = “1”, P 2 = “0”, FIG. 7 A to K are P 1 = “0”, P 2 = “1”, and
Figures A to K show the cases where P 1 = "1" and P 2 = "1", respectively. In each of Figures 5 to 8, A is 1
1-1 IN input, B is 18-1 Q output, C is 13-1 P 1 input, D is 17-1 output, E is 14-1 R input (A' output), F is 14-1 Q
Output, G is the output of 19-1 (R input of 18-1), H is the output of 14-1, I is the output of 14-2, J is the output of 19-2 (R input of 18-2) ,
K is the OUT output of 31 (S of 18-1, 18-2)
input). Here, P 1 and P 2 indicate initial setting inputs for the first stage and second stage.

第5図A〜Kに示す場合は最初各エレメントは
カウンタ動作をとり、1(初段出力)=“0”、
2(2段目出力、以下同様にn段まで対応数字
を添字として付すことにする。)=“0”、3
n=“1”に初期設定されている。端子11−1
の入力の“1”から“0”の遷移で各エレメント
は順次に反転していくから、3個の入力パルスに
よつて12=…n=“1”となり、ナンド
ゲート31を通して初段および2段目のセツトリ
セツトフリツプフロツプ18−1および18−2
はセツトされ、初段および2段目のカウンタエレ
メント回路は初期設定動作状態となる。3段目移
行は初期設定入力“1”により常時カウンタ動作
となつている。初段、2段目の各々における初期
設定動作が終了すると、セツトリセツトフリツプ
フロツプがリセツトされ、カウンタ動作となる。
従つて「3」のカウントを行う。図中の矢印は初
期設定が許される時間幅を示している。尚、第5
図Hの最初の立上りパルスが第5図Aの第1パル
スの立下りと第2パルスの立上りのほぼ中間に位
置しているのは、初段のカウンタエレメントの計
数動作時間T2による応答遅れ(遅延)のためで
ある。
In the cases shown in Figure 5 A to K, each element initially operates as a counter, and 1 (first stage output) = "0",
Q 2 (2nd stage output, in the same way, corresponding numbers will be added as subscripts up to n stages) = “0”, 3 ~
Initial setting is n=“1”. Terminal 11-1
Since each element is sequentially inverted as the input transitions from "1" to "0", three input pulses result in 1 = 2 =...n = "1", which is passed through the NAND gate 31 to the first stage and second stage. Row set reset flip-flops 18-1 and 18-2
is set, and the first and second stage counter element circuits enter the initial setting operating state. The transition to the third stage is always a counter operation due to the initial setting input "1". When the initial setting operations in each of the first and second stages are completed, the reset flip-flop is reset and the counter operates.
Therefore, a count of "3" is performed. The arrows in the figure indicate the time range within which initial settings are allowed. Furthermore, the fifth
The reason why the first rising pulse in Figure H is located approximately midway between the falling edge of the first pulse and the rising edge of the second pulse in Figure 5A is due to the response delay due to the counting operation time T2 of the first stage counter element ( This is due to delays.

第5図Kのナンドゲート31のOUT出力が1
→0のときに、プリセツト動作が開始する。そし
て、第4図において全ての各プリツプフロツプ1
8−nがセツトされる。各フリツプフロツプ18
−nのQが0→1、が1→0になると(第5図
Bのタイミングに相当)、各ナンドゲート15−
nの出力が1→0となり、各カウンタエレメント
14−nのR端子に入力される。このとき、P=
0のカウンタエレメントで初期設定動作がはじま
り、初期設定モードになる。第4図のカウンタエ
レメント14−nの動作は後段のカウンタエレメ
ントほどおそくなり、最初のカウンタエレメント
14−1では第5図HのTA以内に初期値が設定
されるが、後段のカウンタエレメント14−2〜
nでは後段になるほど長い時間の後にが1→0
に変化して初期値が設定される。次に、各ナンド
ゲート16−nの出力が後段になるほどおそい時
間に1→0に変化し、初期設定モードの終了信号
を出力する。この終了信号は各フリツプフロツプ
18−nのR端子に入力され、さらに各ナンドゲ
ート15−nに入力される。これにより、各カウ
ンタエレメント14−nのR端子への入力が0→
1となり、初期設定モードからカウントモードに
自動的に移行する。カウンタエレメント14−2
のR入力を第5図Lに示す。第5図Iの14−2
の出力の1→0の変化、すなわち初期値はTB
以内に設定され、初期値の設定に遅れて第5図L
のR入力、すなわちカウントモードへの自動移行
がなされる。このように初段のカウンタエレメン
トに対して次段のカウンタエレメントは初期値の
設定及びカウンタモードへの移行が遅くなる。ま
た、各カウンタエレメントの出力が次段のカウ
ンタエレメントのT入力になることから、3段目
以後の初期値の設定及びカウントモードへの移行
は前段のカウンタエレメントに比して遅くなる。
そして、第5図Hのt4でカウンタエレメント14
−1はカウントを開始し、各カウンタエレメント
はカウントモードへの移行後カウントを開始す
る。
The OUT output of NAND gate 31 in Figure 5 K is 1
→When the value is 0, the preset operation starts. In FIG. 4, all the flip-flops 1
8-n is set. Each flip-flop 18
- When the Q of -n changes from 0 to 1 and from 1 to 0 (corresponding to the timing in Figure 5B), each NAND gate 15-
The output of n changes from 1 to 0 and is input to the R terminal of each counter element 14-n. At this time, P=
The initial setting operation starts with a counter element of 0, and the initial setting mode is entered. The operation of the counter element 14-n in FIG. 4 becomes slower as the counter element in the later stage is set, and in the first counter element 14-1, the initial value is set within T A of H in FIG. -2~
In n, the later the stage, the longer the time goes from 1 to 0.
The initial value is set. Next, the output of each NAND gate 16-n changes from 1 to 0 at a later stage, and outputs an initial setting mode end signal. This termination signal is input to the R terminal of each flip-flop 18-n, and further input to each NAND gate 15-n. As a result, the input to the R terminal of each counter element 14-n changes from 0 to
1, and the initial setting mode automatically shifts to the counting mode. Counter element 14-2
The R input of is shown in FIG. 5L. Figure 5 I, 14-2
The change from 1 to 0 in the output of , that is, the initial value is T B
Figure 5 L after the initial value is set.
R input, that is, automatic transition to count mode is performed. In this way, the initial value setting and transition to the counter mode of the next stage counter element is slower than that of the first stage counter element. Furthermore, since the output of each counter element becomes the T input of the counter element in the next stage, the setting of the initial value and the transition to the count mode in the third and subsequent stages are slower than in the counter element in the previous stage.
Then, at t 4 in FIG. 5H, the counter element 14
-1 starts counting, and each counter element starts counting after transitioning to counting mode.

第6図A〜Kの場合は初段が初期設定入力
“1”でカウンタ動作を常におこなうから、2段
目に入力信号を1/2にカウンタダウンした信号が
入来する。従つて、P1=“0”、P2=“0”の場合
の初段の動作と同じである。図中に初期設定に許
される時間幅を矢印で示すが、初段および2段目
とも第5図A〜Kの場合を同じである。ここでカ
ウント数は「2」である。第7図A〜Kの場合
は、これまでの説明から動作は明らかなのでその
説明は省略する。カウント数は「1」である。2
段目は常にカウンタ動作となつているからその
状態が初期設定入力には何の影響も及ぼさずに
図に示すようにカウンタ動作をつづける。
In the case of FIGS. 6A to 6K, since the first stage always performs a counter operation with the initial setting input "1", a signal obtained by counting down the input signal by half is input to the second stage. Therefore, the operation is the same as that of the first stage when P 1 = "0" and P 2 = "0". In the figure, the time width allowed for the initial setting is indicated by an arrow, and the cases in FIGS. 5A to 5K are the same for both the first stage and the second stage. Here, the count number is "2". In the case of FIGS. 7A to 7K, the operations are clear from the previous explanation, so the explanation thereof will be omitted. The count number is "1". 2
The stages are always in counter operation, so
2 state continues the counter operation as shown in the figure without any effect on the initialization input.

第8図A〜Kの場合は、実際には意味がない
が、全カウンタエレメントが計数動作即ち、2進
カウンタとして動作している。出力は、全て
“1”であるから、出力OUTは常に“0”のまま
である。以上のように、本発明プログラマブルカ
ウンタにおいては、初期設定により状態が変化す
る場合は当該カウンタエレメントの初期設定動作
速度がその計数動作速度に自動的に追従し、また
は初期設定により状態が変化しない場合は常時計
数動作を行い、また、これらいづれの場合につい
ても前段の初期設定による状態の変化を計数しな
いように動作することにより、カウンタエレメン
トの段数に応じて初期設定のための時間幅を前段
の約2倍にすることができる。
In the cases shown in FIGS. 8A to 8K, all the counter elements operate as a counting operation, that is, as a binary counter, although this is actually meaningless. Since all outputs are "1", the output OUT always remains "0". As described above, in the programmable counter of the present invention, when the state changes due to the initial settings, the initial setting operation speed of the counter element automatically follows the counting operation speed, or when the state does not change due to the initial settings. performs a constant counting operation, and in any of these cases, by operating so as not to count the change in state due to the initial setting of the previous stage, the time width for initial setting is set according to the number of stages of the counter element. It can be approximately doubled.

第9図は、高速化に主眼をおいて場合の本発明
プログラマブルカウンタの実施例であつて、図中
の符号41は入力信号端子、42は出力信号端
子、43−1〜43−nは初期設定入力端子、4
4−1〜44−nは、カウンタエレメント、45
〜53はナンドゲートである。ここで、端子43
−1のP1入力をナンドゲート47を介してナン
ドゲート45および48に供給する。初段カウン
タエレメント44−1のQ出力をもナンドゲート
48に供給し、そのナンド出力をナンドゲート5
1に加える。2段目〜n段目のカウンタエレメン
ト44−2〜44−nの各出力をナンドゲート
49に加え、そのナンド出力をナンドゲート50
を介してナンドゲート51に加える。ナンドゲー
ト51の出力を出力信号端子42より取り出す。
更に、ナンドゲート51の出力をナンドゲート4
6を介して上述したナンドゲート45の他方の入
力端子にも供給する。このナンドゲート45のナ
ンド出力を初段カウンタエレメント44−1のR
入力とする。更に、ナンドゲート50および53
の出力をナンドゲート52に加え、ナンドゲート
51および52の出力をナンドゲート53に加え
る。ナンドゲート52の出力を各カウンタエレメ
ント44−2〜44−nのR入力とする。
FIG. 9 shows an embodiment of the programmable counter of the present invention in a case where the main focus is on high speed. Setting input terminal, 4
4-1 to 44-n are counter elements, 45
~53 is a NAND gate. Here, terminal 43
A P 1 input of -1 is supplied via NAND gate 47 to NAND gates 45 and 48 . The Q output of the first stage counter element 44-1 is also supplied to the NAND gate 48, and the NAND output is supplied to the NAND gate 5.
Add to 1. The respective outputs of the second to nth counter elements 44-2 to 44-n are added to the NAND gate 49, and the NAND output is applied to the NAND gate 50.
Add to NAND gate 51 via. The output of the NAND gate 51 is taken out from the output signal terminal 42.
Furthermore, the output of the NAND gate 51 is transferred to the NAND gate 4.
6 to the other input terminal of the NAND gate 45 mentioned above. The NAND output of this NAND gate 45 is connected to the R of the first stage counter element 44-1.
Use as input. Furthermore, Nand gates 50 and 53
The outputs of NAND gates 51 and 52 are applied to NAND gate 53. The output of the NAND gate 52 is used as the R input of each counter element 44-2 to 44-n.

本実施例の動作タイミング図を第9−1図に示
す。本図Aは初段の初期設定入力P1が“0”の
場合、本図Bは“1”の場合である。本図Aの場
合について説明する。説明の都合上2段目及び3
段目のカウンタエレメント回路の初期設定入力は
それぞれ“0”と“1”とする。計数動作が進
み、2段目以降が全て“1”となつた時点でイン
バータ50の出力は“0”から“1”にかわる。
さらに入力パルスが端子51に入来し、初段を含
め全てのカウンタエレメント回路が“1”となる
とNANDゲート47の出力は常に1であるから、
NANDゲート51の出力は“1”から“0”に
変化し、NANDゲート45の出力は“0”とな
つて初段のカウンタエレメント回路は初期設定動
作モードとなる。同時に、NANDゲート52と
53により構成されるセツトリセツトフリツプフ
ロツプの出力は“1”から“0”に変化し、2段
目以降のカウンタエレメント回路も初期設定動作
モードとなる。
An operation timing diagram of this embodiment is shown in FIG. 9-1. This figure A shows the case where the initial setting input P1 of the first stage is "0", and this figure B shows the case where it is "1". The case of A in this figure will be explained. For convenience of explanation, 2nd and 3rd row
The initial setting inputs of the counter element circuits in the second stage are "0" and "1", respectively. As the counting operation progresses, the output of the inverter 50 changes from "0" to "1" when all of the second and subsequent stages become "1".
Furthermore, when an input pulse enters the terminal 51 and all the counter element circuits including the first stage become "1", the output of the NAND gate 47 is always 1.
The output of the NAND gate 51 changes from "1" to "0", the output of the NAND gate 45 becomes "0", and the first stage counter element circuit enters the initial setting operation mode. At the same time, the output of the reset flip-flop constituted by NAND gates 52 and 53 changes from "1" to "0", and the counter element circuits in the second and subsequent stages also enter the initial setting operation mode.

初期設定動作に入つた初段の出力は“0”に初
期設定されこれをうけてNANDゲート51の出
力は再び“1”となり初段カウンタエレメントは
計数動作モードに移行する。初段のこの一連の初
期設定動作は、第9−1図中のTA時間即ち入力
パルスの周期内に完了するように設計する。
The output of the first stage that has entered the initial setting operation is initialized to "0", and in response to this, the output of the NAND gate 51 becomes "1" again, and the first stage counter element shifts to the counting operation mode. This series of initial setting operations at the first stage is designed to be completed within the TA time shown in FIG. 9-1, that is, within the period of the input pulse.

2段目以降については同図Tc時間内に完了す
ればよいので、NANDゲート51の出力が“1”
となつて初段の初期設定動作信号が消えても2段
目以降の初期設定信号はNANDゲート52と5
3により構成されるセツトリセツトフリツプフロ
ツプで維持される。2段目のカウンタエレメント
回路の初期設定が完了した時点でNANDゲート
50の出力は“0”となり、セツトリセツトフリ
ツプフロツプの出力は“1”となり2段目以降の
カウンタエレメント初期設定モードから計数モー
ドに以降する。従つて2段目以降を低速とするこ
とが可能となる。
The second and subsequent stages only need to be completed within the time Tc in the figure, so the output of the NAND gate 51 is “1”.
Therefore, even if the initial setting operation signal of the first stage disappears, the initial setting signals of the second and subsequent stages are transmitted to NAND gates 52 and 5.
The reset flip-flop is maintained by a reset flip-flop consisting of 3. When the initial setting of the second stage counter element circuit is completed, the output of the NAND gate 50 becomes "0", and the output of the reset flip-flop becomes "1", and the second stage and subsequent stage counter element initial setting mode is started. After that, go to counting mode. Therefore, it is possible to lower the speed of the second and subsequent stages.

第9−1図Bの場合は初段のP入力が1である
からインバータ47の出力は常に“0”、NAND
ゲート48と45の出力は常に“1”となるので
初段は常に計数動作しか行わない。タイミング図
に示したように2段目以降は1クロツク前に全て
“1”となりリセツトフリツプフロツプの出力、
即ち初期設定モード指定信号は1クロツク前に
“0”となつて初期設定動作が開始され、図中に
示すようにTcの時間内に終了すればよい。
In the case of Figure 9-1B, the P input of the first stage is 1, so the output of the inverter 47 is always "0", NAND
Since the outputs of gates 48 and 45 are always "1", the first stage always performs only a counting operation. As shown in the timing diagram, the second and subsequent stages all become "1" one clock before, and the output of the reset flip-flop,
That is, the initial setting mode designation signal becomes "0" one clock before, the initial setting operation is started, and the initial setting operation is completed within the time Tc as shown in the figure.

従つて第9−1図Aと同様に2段目以降を低速
とすることが可能となる。
Therefore, similarly to FIG. 9-1A, it is possible to reduce the speed of the second and subsequent stages.

ここでは、前の段に比較して着目するカウンタ
エレメントの初期設定動作速度を遅らせることが
できることを利用して、初段の初期設定動作指定
信号がフアンインおよび配線の寄生容量の影響な
しに最小遅延で加わるようにする。本例では、2
段目以降を従来と同様の構成としているが、これ
はカウンタエレメントを構成する場合の素子の増
加を極力おさえるようにしたためである。
Here, by taking advantage of the fact that the initial setting operation speed of the counter element of interest can be delayed compared to the previous stage, the initial setting operation designation signal of the first stage has a minimum delay without being affected by the parasitic capacitance of the fan-in and wiring. Let them join. In this example, 2
The structure after the first stage is the same as that of the conventional one, and this is because the increase in the number of elements when forming the counter element is suppressed as much as possible.

第10図はフアンアウト効果が顕著でしかも、
素子数の増加がIC(集積回路)としてのチツプ面
積を大きく増加させない特徴をもつI2L(インテグ
レーテツドインジエクシヨンロジツク)ゲートを
用いて本発明プログラマブルカウンタを構成した
例を示す。ここで多入力のI2Lゲートは第11図
Aに示す回路構成をもち、その論理シンボルを第
11図Bのように表現するものとする。
In Figure 10, the fan-out effect is noticeable, and
An example will be shown in which a programmable counter of the present invention is constructed using an I 2 L (Integrated Injection Logic) gate, which has the characteristic that an increase in the number of elements does not significantly increase the chip area as an IC (Integrated Circuit). Here, the multi-input I 2 L gate has the circuit configuration shown in FIG. 11A, and its logic symbol is expressed as shown in FIG. 11B.

第10図において、51は入力端子、52は出
力端子、53−1〜53−nはそれぞれ1
入力を供給される初期設定入力端子、54−1〜
54−nはカウンタエレメント、55〜60はナ
ンドゲート、61〜77は上述したI2Lゲートで
ある。ここで、1〜入力をそれぞれI2Lゲート
63,67,71等に加えて、P1〜Pn信号を取
り出し、各カウンタエレメント54−1〜54−
nの各P入力端子に加えると共に、第4図示のナ
ンドゲート17−1〜17−nに対応するI2Lゲ
ート62,66,70等にも供給する。I2Lゲー
ト61,64等およびナンドゲート58は第4図
示のナンドゲート51−1〜15−nに対応し、
ナンドゲート56およびI2Lゲート68,72等
は第4図示のナンドゲート16−1〜16−nに
対応する。更に、ナンドゲート57とI2Lゲート
65とは第4図のフリツプフロツプ18−2に対
応し、ナンドゲート59とI2Lゲート69とは第
4図。フリツプフロツプ18−nに対応する。
I2Lゲート73は第4図示のナンドゲート31に
対応するI2Lゲート73の第1のコレクタ出力を
ナンドゲート55を介してI2Lゲート61に供給
し、同じく第2のコレクタ出力を出力端子52に
加え、第3のコレクタ出力を多段接続のI2Lゲー
ト74〜77等を介し更にナンドゲート60等を
経て各カウンタエレメント54−2〜54−nの
I2Lゲート65,69等より当該カウンタエレメ
ントのR入力に加える。本構成はI2Lゲートを用
いているので多少ゲート構成が異なるが第4図の
実施例と論理的には全く等価であるので動作タイ
ミング図は第5図〜第8図と同一となるので省略
する。通常、I2Lゲートではフアンアウト数はコ
レクタ数で決まり、3〜5程度と大きくないの
で、I2Lゲートを多段に接続して大きいフアンア
ウトを得ている。また、コレクタ数による速度依
存性は極めて顕著であり、このコレクタ数を増や
すと速度性能は劣化する。従つて、フアンアウト
を多くとろうとすると、速度劣化が非常に大きく
なる。そこで、第10図の本発明プログラマブル
カウンタでは、高速性が要求される入力端子51
に近いカウンタエレメントから順にそのR入力を
初期設定指定信号のフアンアウトを増やす過程で
適宜取り出した信号のうち遅れの少ないものから
順次に供給して、フアンアウトによる劣化を最大
限に軽減する構成としている。
In FIG. 10, 51 is an input terminal, 52 is an output terminal, and 53-1 to 53-n are 1 to 53-n, respectively.
Initial setting input terminals to which input is supplied, 54-1~
54-n is a counter element, 55-60 are NAND gates, and 61-77 are the above-mentioned I2L gates. Here, 1 to inputs are respectively applied to the I2L gates 63, 67, 71, etc., P1 to Pn signals are taken out, and each counter element 54-1 to 54-
It is supplied to each P input terminal of n, and also to I 2 L gates 62, 66, 70, etc. corresponding to NAND gates 17-1 to 17-n shown in FIG. The I 2 L gates 61, 64, etc. and the NAND gate 58 correspond to the NAND gates 51-1 to 15-n shown in the fourth figure,
The NAND gate 56, I 2 L gates 68, 72, etc. correspond to the NAND gates 16-1 to 16-n shown in the fourth figure. Further, NAND gate 57 and I 2 L gate 65 correspond to flip-flop 18-2 in FIG. 4, and NAND gate 59 and I 2 L gate 69 correspond to flip-flop 18-2 in FIG. It corresponds to flip-flop 18-n.
The I 2 L gate 73 supplies the first collector output of the I 2 L gate 73 corresponding to the NAND gate 31 shown in the fourth figure to the I 2 L gate 61 via the NAND gate 55, and also supplies the second collector output to the output terminal 52, the third collector output is sent to each counter element 54-2 to 54-n via multi-stage connected I 2 L gates 74 to 77, etc., and further to a NAND gate 60, etc.
It is added to the R input of the corresponding counter element from the I 2 L gates 65, 69, etc. This configuration uses an I 2 L gate, so the gate configuration is slightly different, but it is logically equivalent to the embodiment shown in Figure 4, so the operation timing diagrams are the same as those in Figures 5 to 8. Omitted. Normally, in an I 2 L gate, the fanout number is determined by the number of collectors and is not large, about 3 to 5, so I 2 L gates are connected in multiple stages to obtain a large fanout. Furthermore, speed dependence on the number of collectors is extremely significant, and as the number of collectors is increased, speed performance deteriorates. Therefore, if an attempt is made to increase the fan-out, the speed will deteriorate significantly. Therefore, in the programmable counter of the present invention shown in FIG.
The configuration is such that the R inputs are sequentially supplied to the counter elements that are closest to each other in the process of increasing the fan-out of the initial setting designated signal, starting with the one with the least delay among the appropriately extracted signals, thereby maximizing the reduction of deterioration due to fan-out. There is.

以上説明したように、本発明では初期設定のた
めの時間幅を前段の約2倍まで許容できる構成に
したため、通常は、カウント動作速度と初期設定
動作速度はその消費電力によつて同じようにかわ
るから、第5図A〜Kから第8図A〜Kまでに示
した例では、追加した機能による速度および電力
の増加がないとするとそれぞれ前段の半分に消費
電力を減少させることができる。従つて、初段の
電力を1とすると。2段目以降は順次に1/2、1/
4、1/8、…1/2nとなるのでどんな段数のものでも
従来カウンタエレメントの2個分の電力より小さ
な電力で動作が可能となる。実際の場合でも、例
えば10段のエレメントからなる構成のものについ
て考えると、従来のものではエレメント1個の消
費電力を1とすると10の電力消費となるのに対
し、本発明プログラマブルカウンタでは、追加機
能によりエレメントの電力が2倍になつても、全
体では2+1+1/2+1/4+1/8+1/16+1/32+1/6
4+1/128+1/256であつて4より小さい値となる。
このように本発明には大幅な低消費電力が速度性
能を劣化せずに達成されるという利点がある。ま
た、第9図に示した例では、初期設定指定信号を
分離しており、カウンタエレメントが増加しても
実質的にフアンアウトの増加、布線容量の増加に
よる影響をなくし最大カウント周波数の低下がお
こらず、従つて、カウンタエレメントが多い場合
は従来のものに比べ、消費電力を増加することな
くしかも素子数をあまり増加させることなく、高
速化がはかれるという利点がある。更に加えて、
本発明は素子数の増加と消費電力の改善の程度と
のかねあいで自由に構成することができるという
利点をも有する。
As explained above, the present invention has a configuration that allows the time width for initial setting to be approximately twice that of the previous stage, so normally, the counting operation speed and the initial setting operation speed are the same depending on the power consumption. Therefore, in the examples shown in FIGS. 5A to 8K to FIGS. 8A to 8K, if there is no increase in speed or power due to the added functions, the power consumption can be reduced to half that of the previous stage. Therefore, if the power of the first stage is set to 1. From the second stage onward, 1/2, 1/
4, 1/8, . . . 1/2 n , so any number of stages can be operated with less power than the power of two conventional counter elements. Even in an actual case, for example, if we consider a configuration consisting of 10 stages of elements, in the conventional counter, if the power consumption of one element is 1, then the power consumption is 10, whereas in the programmable counter of the present invention, the power consumption is 10 times. Even if the power of the element is doubled due to the function, the total is 2 + 1 + 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/6
The value is 4+1/128+1/256, which is smaller than 4.
Thus, the present invention has the advantage that significantly lower power consumption is achieved without degrading speed performance. In addition, in the example shown in Figure 9, the initial setting designation signal is separated, so that even if the number of counter elements increases, the effects of an increase in fan-out and an increase in wiring capacity are eliminated, and the maximum count frequency is reduced. Therefore, when there are a large number of counter elements, there is an advantage over the conventional method that the speed can be increased without increasing power consumption or increasing the number of elements. In addition,
The present invention also has the advantage that it can be configured freely while balancing the increase in the number of elements and the degree of improvement in power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のプログラマブルカウンタの構成
を示すブロツク線図、第2図A〜Jはプログラマ
ブルカウンタの初期設定時の理想的な動作および
初期設定動作時間幅の説明用に第1図の回路の信
号波形を示した信号波形図、第3図Aは本発明プ
ログラマブルカウンタにおけるカウンタエレメン
ト回路の論理回路図、第3図BおよびCはその初
期設定入力Pが“0”および“1”の場合の各等
価回路図、第3−1図A〜Jはその初期設定入力
Pが“0”の場合の第3図Aの回路の信号波形
図、第3−2図A〜Jはその初期設定入力Pが
“1”の場合の第3図Aの回路の信号波形図、第
4図は本発明プログラマブルカウンタの1実施例
を示す論理回路図、第5図A〜L、第6図A〜
K、第7図A〜Kおよび第8図A〜Kは本発明プ
ログラマブルカウンタの入力パルス、初段カウン
タエレメント、2段目カウンタエレメントおよび
出力の動作波形をそれぞれの初期設定入力の4通
りの組合わせの場合についてそれぞれ示す信号波
形図、第9図は高速化に主眼を置いた場合の本発
明の実施例を示す論理回路図、第9−1図A,B
は第9図の回路の動作タイミングを示す信号波形
図、第10図は高速化に主眼を置いたI2Lゲート
による本発明の実施例を示す論理回路図、第11
図AはI2Lゲートの回路図および第11図BはI2L
ゲートの論理シンボルを示す図である。 1……入力信号端子、2……出力信号端子、3
−1〜3−n……初期設定入力端子、4−1〜4
−n……カウンタエレメント、5……ナンドゲー
ト、11,11−1,41,51……入力信号端
子、12,32,42,52……出力信号端子、
13,13−1〜13−n,43−1〜43−
n,53−1〜53−n……初期設定入力端子、
14,14−1〜14−n,44−1〜44−
n,54−1〜54−n……カウンタエレメン
ト、15,16,17,15−1〜15−n,1
6−1〜16−n,17−1〜17−n,31,
45〜53,55〜60……ナンドゲート、1
8,18−1〜18−n……セツトリセツトフリ
ツプフロツプ、19,19−1〜19−n……出
力端子、20……セツト入力端子、21……計数
禁止信号入力端子、22……計数禁止信号出力端
子、61〜77……I2Lゲート。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional programmable counter, and FIGS. 2A to 2J are diagrams showing the circuit diagram of FIG. FIG. 3A is a logic circuit diagram of the counter element circuit in the programmable counter of the present invention, and FIGS. 3B and C are signal waveform diagrams showing signal waveforms when the initial setting input P is "0" and "1". Each equivalent circuit diagram, Figures 3-1 A to J is a signal waveform diagram of the circuit in Figure 3 A when its initial setting input P is "0", and Figures 3-2 A to J are its initial setting inputs. A signal waveform diagram of the circuit of FIG. 3A when P is "1", FIG. 4 is a logic circuit diagram showing one embodiment of the programmable counter of the present invention, FIGS. 5A-L, and FIGS. 6A-
K, FIGS. 7 A to K and FIGS. 8 A to K show four combinations of the input pulse, first stage counter element, second stage counter element, and output operation waveforms of the programmable counter of the present invention, respectively, with initial setting inputs. FIG. 9 is a logic circuit diagram showing an embodiment of the present invention when the main focus is on high speed, and FIGS. 9-1 A and B.
9 is a signal waveform diagram showing the operation timing of the circuit in FIG. 9, FIG. 10 is a logic circuit diagram showing an embodiment of the present invention using an I 2 L gate that focuses on high speed, and FIG.
Figure A is the circuit diagram of the I 2 L gate and Figure 11B is the I 2 L gate circuit diagram.
FIG. 3 is a diagram showing logic symbols of gates. 1...Input signal terminal, 2...Output signal terminal, 3
-1~3-n...Initial setting input terminal, 4-1~4
-n... Counter element, 5... NAND gate, 11, 11-1, 41, 51... Input signal terminal, 12, 32, 42, 52... Output signal terminal,
13,13-1~13-n,43-1~43-
n, 53-1 to 53-n...Initial setting input terminal,
14, 14-1 to 14-n, 44-1 to 44-
n, 54-1 to 54-n... Counter element, 15, 16, 17, 15-1 to 15-n, 1
6-1 to 16-n, 17-1 to 17-n, 31,
45-53, 55-60...Nand Gate, 1
8, 18-1 to 18-n... Set reset flip-flop, 19, 19-1 to 19-n... Output terminal, 20... Set input terminal, 21... Counting inhibit signal input terminal, 22... ...Counting prohibition signal output terminal, 61-77... I2L gate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 複数個のカウンタエレメントを縦続接続し、
全てのカウンタエレメントの出力が最終値に達し
た時、分周もしくはカウント動作の初期設定制御
信号を該複数個のカウンタエレメントに送出する
構成を有し、初期設定動作と計数動作が相互に自
動的に切替えられて、任意の分周もしくはカウン
ト動作が可能となるように構成されたモノリシツ
クプログラマブルカウンタにおいて、上記カウン
タエレメントの少なくとも1つが初期設定制御信
号が送出された時点に上記カウンタエレメントの
初期値入力と、上記カウンタエレメントの出力と
により、初期設定が必要であるか否かを判断する
構成を上記カウンタエレメントが有し初期設定が
不要な場合は計数動作を継続するように、又、初
期設定が必要な場合は初期設定動作を行なう旨の
信号を発生し、初期設定動作を行なうと共に、該
初期設定動作を行なう旨の信号を次段のカウンタ
エレメントに送出し、該次段のカウンタエレメン
トが前段の初期設定動作にかかわる前段のカウン
タエレメントの出力変化を計数しないように構成
し、かつ上記カウンタエレメントに比して上記次
段のカウンタエレメントの上記計数動作時及び上
記初期設定動作時の動作速度が、低速であること
を特徴とするプログラマブルカウンタ。
1 Connect multiple counter elements in cascade,
When the output of all counter elements reaches the final value, the initial setting control signal for dividing or counting operation is sent to the plurality of counter elements, and the initial setting operation and counting operation are mutually automatic. In a monolithic programmable counter configured to enable arbitrary frequency division or counting operations, at least one of the counter elements changes to the initial value of the counter element at the time when an initial setting control signal is sent. The counter element has a configuration that determines whether initial setting is necessary based on the input and the output of the counter element, and if initial setting is not necessary, the counting operation is continued. If necessary, it generates a signal to perform the initial setting operation, performs the initial setting operation, and sends a signal to the next stage counter element to perform the initial setting operation, so that the next stage counter element The configuration is such that output changes of the previous stage counter element involved in the initial setting operation of the previous stage are not counted, and the operating speed of the next stage counter element during the counting operation and the initial setting operation is higher than that of the counter element. However, it is a programmable counter that is characterized by low speed.
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JPS5222505A (en) * 1975-08-11 1977-02-19 Coffer Lynn Wallace Process for recovery of metallic compound

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