PL67670B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.VI.1973 KI. 21a1,36/22 MKP H03k 23/26 Wspóltwórcy wynalazku: Waldemar Kielek, Jacek Jarkowski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polaka) Licznik szybkoliczacy dziesietny Przedmiotem wynalazku jest szybkoliczacy licz¬ nik dziesietny zlozony z przerzutindików bistabil- nych.Czestotliwosc graniczna dotychczas znanych licz¬ ników dziesietnych (dekad liczacych) zlozonych z czterech przerzutniików jest ograniczona albo przez niedostateczna szybkosc dzialania przerzutników wchodzacych w sklad dekady, albo [poprzez zmniej¬ szenie czestotliwosci granicznej zespolu przerzutni- ków stanowiacych dekade liczaca w stosunku do czestotliwosci granicznej pojedynczego prizerzutnika wskutek opóznien iw wykonaniu operacji logicznych koniecznych dla uzyskania liczenia do dziesieciu.Ogromna wiekszosc dotychczas opisanych liczni¬ ków dziesietnych zlozonych z czterech przerzultni- ków Ibistabilnych cechuje 'mniejsza 'czestotliwosc graniczna pracy zespolu w stosunku do czestotli¬ wosci granicznej pracy pojedynczego przerzutnika.Pojecie liczników dziesietnych „idealnie szybkich" w sensie braku redukcji czestotliwosci granicznej zespolu w stosunku do czestotliwosci granicznej pojedynczego prizerzutnika .pojawilo sie w literatu¬ rze w roku 1964. Dotychczas opisane w literaturze, zrealizowane praktycznie i pozwalajace na osiag¬ niecie czestotliwosci granicznej TO-J-,100 MHz roz¬ wiazania liczników „idealnie szybkich" wykorzysty¬ waly równolegle polajczenie czterech luib trzech przerzutinaków, tj. takie polaczenie, w którym syg¬ nal wejsciowy poprzez system bramek dochodzi do wszystkich przerzutników, lub tez sygnal z 10 15 20 25 30 pierwszego przerzutnika poprzez system bramek dochodzi równolegle do trzech pozostalych przerzut¬ ników.Glówna i powazna wada rozwiazania pierwszego jest niska impedancja wejsciowa wynikajaca z rów¬ noleglego polaczenia wejsc czterech przerzutników.Wada ta wystepuje w znacznym stopniu i w (dru¬ gim rozwiazaniu, w którym wskutek niskiej impe- dancji wejsciowej równoleglego polaczenia trzech przerzutnlilków nie mozna uniknac stosowania trudnego w realizacji wzmacniacza impulsowego o bardzo niskiej impedanlcji wyjsciowej, który sluzy do wzmocnienia sygnalu z pierwszego przerzutnika przed dojsciem tego sygnalu do trzech pozostalych przerzutników polaczonych równolegle.(Wymienione wady znanych rozwiazan powoduja trudnosci techniczne w realizacji liczników o cze¬ stotliwosci granicznej wiejkszej od 50 MHz, które mozlna pokonac jedynie w drodze zwiekszenia mocy zasilania i liczby elementów ukladu.Znany jest licznik, w którym zaszla koniecznosc umieszczenia miedzy wyjsciem pierwszego prze¬ rzutnika a wejsciem trzech pozostalych przerzutni¬ ków zlozonego wzmacniacza impulsowego, zas schemat samego orzerzutnika toistabilnego jest skomplikowany i zawiera stosunkowo duzo elemen¬ tów.Celem wynalazku jest zbudowanie takiego liczni¬ ka dziesietnego (dekady liczacej), w którym ogra¬ niczenie szybkosci liczenia wynikaloby tylko z ogra- 67 67067 670 3 niczenia szybkosci przerzutu pierwszego przerzut¬ nika Micznika, gdyz wplyw opóznien w wykonywa¬ niu operacji logicznych dla uzyskania liczenia do dziesieciu bylby calkowicie wyetomnowany przez opracowanie odpowiedniego .polaczenia przerzutnd- 5 ków i braimelk, przy czym przerzutniki bylyby po¬ laczone miedzy soba glównie szeregowo tak, ze wyjscie poprzedniego przerzutnika byloby dolaczo¬ ne do wejsc tylko jednego nastepnego lub najwyzej dwu przerzutników. Pozwoli to na zbudowanie 10 licznika o wysokiej czestotliwosci granicznej przy uzyciu sitosunkowo malej liczby elementów, bez dodatkowych Wzmacniaczy miedzy przerzutnikami, dzieki stosunkowo duzej impedancji obciazajacej wyjscia przerzutników. 15 Cel zostal osiagniety przez opracowanie i zbudo¬ wanie szybkoliczacego licznika dziesietnego wedlug wynalazku, który sklada sie z czterech przerzutni- ków bistabilnych i dwóch bramek. Pierwszy z prze- rzultników od wejscia licznika jest wyposazony w 20 wejscie dla sygnalu zliczanego. Licznik ten jest za¬ opatrzony w dwie bramki pierwsza i druga, przy czym wyjscie normalne pierwszego przerzutnika polaczone jest z wejsciem zerujacym drugiego przerzutnika i wejsciem glównym pierwszej bramki 25 oraz wejsciem jedynkowyim trzeciego przerzultniika.Wyjscie normalne drugiego przerzutnika polaczo¬ ne jesit z wejsciem glównym drugiej braimki i wejsciem jedynkowym czwartego przerzutnika, a wyjscie pierwszej bramki polaczone jesit z wej- 30 sciem jedynkowym drugiego przerzutnika, nato¬ miast wyjscie drugiej bramki polaczone jest z wejsciem zerujacym trzeciego przerzutnika, zas wyjscie komplementarne itrzecieigo przerzutnika po¬ laczone jest z wejsciem sterujacym pierwszej 35 bramki. Wyjscie inonmalne trzeciego przerzutnika polaczone jest z wejsciem zerujacym czwartego przerzutnika, a wyjscie koinpflemehtarne czwartego przerzutnika polaczone jest z wejsciem sterujacym drugiej braimki, przy czym jedno z wyjsc trzeciego 40 lub czwartego przerzutnika jest polaczone na przy¬ klad ze wspólpracujacym z licznikiem kolejnym nastepnym ogniwem lancucha liczników.Wyjscia wszystkich przerzutiniików sa polaczone na przyklad poprzez deszyfrator z urzadzeniem « indykujacyin stan licznika. W wynalazku opraco¬ wano takie polaczenia czterech przerzutników bista- bilnych i dwu bramek, które zapewniaja istnienie w procesie zliczania jedynie dziesieciu kombinacji stanów przerzutników, a w którym petle polaczen 50 zwrotnych miedzy przerzutnlikami i bramkami ko¬ nieczne dla uzyskania licznika dziesietnego sa mak- symaMe skrócone w sensie obejmowania przez jed¬ na petle mozliwie malej liczby przerzutników i bra¬ mek. W ten sposób nieuniknione opóznienia w wy- 55 konywaniu operacji logicznych koniecznych dla uzyskania liczenia do "dziesieciu sa zmniejszone do tego stopnia, ze przy normalnie spotykanych cza¬ sach opóznienia dzialania przerzutników, czasach martwych przerzutników i czasach przelaczenia 60 bramek nie daja one zadnej redukcji predkosci dzialania licznika w stosunku do predkosci dzia¬ lania pierwszego przerzutnika.Wynalazek ten eliminujac wplyw ukladu pola¬ czen przerzutnika na czestotliwosc graniczna deka- 65 4 dy liczacej umozliwia lepsze wykorzysitanie czesto¬ tliwosciowe uzytych w przerzutnifcach elementów czynnych, na przyklad tranzystorów i podnosi czestotliwosc graniczna dekad (w zbudowanym modelu osiagnieto czestotliwosc graniczna liczenia 70 MHz). iSchiemat blokowy licznika wedlug wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia licznik dziesietny, fig. 2 — odmiane liczn^ca, fig.3, 4, 5, 6i7 przedstawiaja tabele stanów bramek i przerzutni- ków. Zobrazowany na fig. ii licznik dziesietny siklada sie z pierwszego przerzutnika 2, liczacego do dwóch oraz przerzutników 3, 4, 5 i bramek pierwszej 6 i drugiej 7 stanowiacych zespól liczacy do pieciu. Calosc polaczona jest w sposób zapew¬ niajacy liczenie do dziesieciu. Wejscie dla impulsów zliczanych 1 stanowi symetryczne wejscie 8 prze¬ rzutnika 2. iWejscie normalne 9 pierwszego od wejscia prze¬ rzutnika 2 polaczone jest z wejsciem zerujacym 10 drugiego przerzutnika 3 oraz wejsciem glównym 11 pierwszej bramki 6, jak i wejsciem jedynkowym 12 trzeciego przerzutnika 4. Wyjscie normalne 13 dru¬ giego przerzutnika 3 jest polaczone z wejsciem glównym 14 drugiej bramki 7 i wejsciem jedynko¬ wym 15 czwartegoi przerzutnika 5. Wyjscie M pierwszej bramki 6 polaczone jest z wejsciem jedyn¬ kowym 17 drugiego przerzutnika 3.Wyjscie 22 drugiej bramki 7 polaczone jest z wejsciem zerujacym 23 trzeciego przerzutnika 4, natomiast wyjscie komplementarne 18 tego prze¬ rzutnika polaczone jest z wejsciem sterujacym 19 pierwszej bramki 6. Wyjscie normalne 20 trzeciego przerzutnika 4 polaczone jesit z wejsciem zeruja¬ cym 21 czwartego przerzutnika 5. Wyjscie komple¬ mentarne 24 czwartego przerzutnika 5 polaczone jest z wejsciem sterujacym 25 drugiej bramki 7.Dekada liczaca przedstawiona na fig. 2 posiada wejscie dla impulsów zliczanych 1 w postaci sy¬ metrycznego wejscia 8 pierwszego przerzutnika 2.Wyjscie normalne 9 pierwszego przerzutnika 2 polaczone jest z wejsciem zerujacym 10 drugiego przerzutnika 3 oraz wejsciem glównym 11 pierw¬ szej bramki 6 jak i wejsciem jedynkowym 12 trze¬ ciego przerzutnika 4. Wyjscie normalne 13 drugiego przerzutnika 3 polaczone jest z wejsciem glównym 14 drugiej bramki 7 i wejsciem jedynkowym 15 czwartego przerzutnika 5. Wyjscie 16 pierwszej bramki 6 polaczone jest z wejsciem jedynkowym 17 drugiego przerzutnika 3.Wyjscie 22 drugiej bramki 7 polaczone jest z wejsciem zerujacym 23 trzeciego przerzutnika 4.Wyjscie normalne 20 trzeciego przerzutnika 4 po¬ laczone jest z wejsciem sterujacym 19 pierwszej bramki 6 i wejsciem zerujacym 21 czwartego prze¬ rzutnika 5. Wyjscie normalne 26 czwartego prze¬ rzutnika 5 polaczone jest z wejsciem sterujacym 25 drugiej bramki 7. W licznikach z fig. 1 i 2 przebiegi o czestotliwosci obnizonej dziesieciokrotnie mozna pobierac do dalszej czesci lancucha liczników na przyklad z wyjscia 27 licznika bedacego wyjsciem normalnym 26 czwartego przerzutnika 5. Wyjscia wszystkich przerzutników sa na przyklad polaczone«7 670 € poprzez deszyfrator (inae (pokazany na rysunku) z urzadzeniem indykujacym stan dekady.Na fig. 1 i 2 przerztftniki bLstabOne oznaczano czworokatami, w których zaznaczono dwa wyjscia: normalne a oraz komplementarne a i dwa wejscia: jeldynkowe oznaczone b oraz zerujace oznaczone b.Przerzutnik znajdujacy sie w stanie .0 podaje na swe wyjscie normalne a stan 0, zas na swe wyjscie komplementarne a stan 1. Zmiana staniu przerzut- nika z 0 na 1 nastapi jezeli na wejsciu jedynko- wym b nastapi zmiana sygnalu z 1 na 0. Przerzut¬ nik znajdujacy sie w stanie ,1 podaje na wyjscie normalne a stan 1, zas na wyjscie komplementarne a stan 0.Stan przerzutnika znajdujacego sie w stanie 1 zmieni sde na 0, jezeli na wejsciu zerujacym b nastapi zmiana sygnalu z 1 na 0. W przypadku zmiany sygnalu z 1 na 0 jednoczesnie na obu wejs¬ ciach jedynkowym b i zerujacym b przerzutnika, stan przerzutnika zmieni sie na przeciwny. Sa to wiec przerziutnikii typoi J — K. Zmiana sygnalu z 1 na 0 na wejsciu symetrycznym 8 przerzutnika 2 powoduje zmiane stanu tego przerzutnika na prze¬ ciwny. Zmiana sygnalu z l na 0 na wejsciu glów¬ nym 11 pierwszej bramki 6 z fig. 1 powoduje chwilowa luib stala zmiane sygnalu z 1 na 0 ma jej wyjsciu 16 jedynie wówczas, gidy na wejsciu sterujacym 19 bramki 6 panuje sygnal 0. Wszystkie inne kombinacje sygnalów na wejsciach glównym 11 i sterujacym 19 pierwszej bramka 6 z fig. 1 nie daja na wyjsciu 16 bramki 6 sygnalu, który zmienil¬ by stan przerzutnika 3. Bramka 7 z fig. 1 dziala analogicznie do bramlki 6 z flig. 1, przy czym role wejscia 11 pelni wejscie 14, zas role wejscia 19 pelni wejscie 25. Stany wejsc i wyjsc pierwszej bramki 6 z fig. 1 podano w tabeli na fig. 3, zas drugiej bramki 7, z fig. 1 podano w tabeli na fig. 4 rysunku.Zmdana sygnalu z 1 na 0 na wejsciu glównym 11 pierwszej bramki 6 z fdg. i2 powoduje chwilowa lub stala zmiane sygnalu z 1 na 0 na jej wyjsciu 16 jedynie wówczas, gdy na wejsciu sterujacym 19 bramki 6 panuje sygnal 1. Wszystkie inne kombi¬ nacje sygnalów na wejsciach glównym 11 i steru¬ jacym 19 bramlki 6 z fig. 2 nie daja na wyjsciu 16 bramlki 6 sygnalu, który zmienilby stan przerzutni¬ ka 3. Bramka 7 z fig. 2 dziala analogicznie do bramki 6 z fig. 2, przy czym role wejscia 11 pelni wejscie 14, zas role wejscia 19 pelni wejscie 25.Stany wejsc i wyjsc pierwszej bramki 6 z fig. 2 podano w 'tabeli na fig. 5, zas drugiej bramki 7 — w tabeli na fig. 6.Licznik dziesietny przedstawiony na fig. 1 i fig. 2 pracuje w sposób podany ponizej. Przed przyjsciem na wejscie licznika 1 impulsów- wejsciowych wszystkie przerzutniki znajduja sie w stanie 0.Pierwszy impuls na wejsciu 1 licznika zmienia stan pierwszego przerizutnika 2 z 0 na 1, zas nastepny z 1 na 0. Pierwsza bramka 6 jest jeszcze zamknie¬ ta, wobec czego drugi przerzutnik 3 nie zmienia stanu. Przy drugim impulsie wejsciowym stan trzeciego przerzutnika 4 zmienia sie z 0 na 1.Trzeci impuls wejsciowy zmienia stan tylko pierw¬ szego przerzutnika 2 z 0 na 1. Czwarty impuls 15 20 25 30 45 50 55 wejsciowy zmienia stan pierwszego przerzutnika 2 z 1 na 0, a to z kolei zmienia stan drugiego prze¬ rzutnika 3 z 0 na 1. Piaty impuls wejsciowy zmie¬ nia stan 'pierwszego przerzutnika 2 z 0 na 1, zas szósty z 1 na 0. To z kolei zmienia stan drugiego przerzutnika 3 z 1 na 0 i czwantego przerzutnika 5 z 0 na 1. Trzeci przerzutnik 4 nie moze zmienic stanu, gdyz druga bramka 7 jest zamknieta.Siódmy impuls wejsciowy -zmienia stan pierwsze¬ go przerzutnika 2 z 0 na 1, zas ósmy z 1 na 0. Przy ósmym impulsie wejsciowym drugi przerzutnik 3 zmienia stan z 0 na 1. iDziewiaty impuls wejsciowy zmienia stan pierw¬ szego przerzutnika 2 z 0 na 1, zas dziesiaty z 1 na 0. Przy dziesiatym impulsie iwjscdowytó przerzut¬ niki drugi 3, trzeci 4 i czwarty 5 zmieniaja stan z 1 na 0. Po dziesiatym impulsie wejsciowym wszystkie przerzutniki dekady znajduja «fe w sta¬ nie 0 i cykl pracy dekady moze irozpocfcac sie od nowa. Sygnal pofwtftajacy w wynaku zmiany stanu przerzutników trzeciego 4 luib czwartego 5 przy dziesiatymi impulsie wejsciowym moze byc wyko¬ rzystany do pobudzenia nastepnego dziesietnego licznika w lancuchu.'Wyzej opisane zmiany stanu przerzutników w czasie cyklu pracy dekady podano na fig. 7. 66 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Licznik dziesietny szybkoliczacy, skladajacy sie z czterech przerzutników bistafbilnych, z któ¬ rych pierwszy jest wyposazony w wejscie dla syg¬ nalu zliczanego, przy czym stan przerzutnika znaj¬ dujacego sie w stanie 0 zmienia sie -na 1, jezeli na jego wejsciu jedynkowym nastapi zmiana syg¬ nalu z 1 na 0, zas stan przerzutnika znajdujacego sie w stanie 1 zmieni sie na 0, jezeli na jego wejs¬ ciu zerujacym nastapi zmiana sygnalu z 1 na 0, oraz stan przerzutnika zmieni sie na przeciwny, jezeli zmiano sygnalu z 1 na 0 nastapi jednoczesnie na obu wejsciaich, jedynlkowym i zenujacym prze¬ rzutnika, znamienny tym, ze jest zaopatrzony w dwie bnatmki pierwsza (6) i dnuga (7), przy czym wyjscie normalne (9) ^pierwszego przerzutnika (2) polaczone jest z wejsciem zerujacym (10) drugiego przerzutniifca (3) i "Ipejlciem !Równym (11) pierw¬ szej b*amki; (6) oraz "wejsciem jedynkowym (12) trzeciego przeSpuiteiika (4), zas! wyjscie normalne (13) drugiego przeriutni^a <3) polaczone jest z wejsciem glównym 014} jftPugi^j bramki (7) i wejsciem jedyn- kowyni (15).cWar pierwszej bramki (6) polaczone jest z wejsciem jedynkowym (17) drugiego przerzutnika (3), nato¬ miast wyjscie (22) drugiej bramki (7) polaczone jest z wejsciem zerujacym (23) trzeciego przerzutnika (4), oraz wyjscie normalne (20) /trzeciego przerzut¬ nika (4), polaczone jest z wejsciem zerujacym (21) czwartego przerzutnika (5), przy czym jedno z wyjsc trzeciego (4) lub czwartego przerzutnika (5) jest polaczone najkorzystniej ze wspólpracujacym z licz¬ nikiem kolejnym nastepnym licznikiem lancucha, zas wyjscia wszystkich przerzutndków sa najko¬ rzystniej polaczone popnzez de&zyfrator z urzadze¬ niem indykujacym stan licznftka.67 670

2. Licznik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wyjscie komplementarne (18) trzeciego przerzutni¬ ka (4) polaczone jest z wejsciem sterujacym (19) pierwszej bramki (6), zas wyjscie komplementarne (24) czwartego przerzutnika (5) polaczone jest z wejsciem sterujacym (25) drugiej bramki (7). 8 3, Licznik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wyjscie normalne (20) trzeciego przerzutnika (4) po¬ laczone jest z wejsciem sterujacym (19) pierwszej bramki (6), zas wyjscie normalne (26) czwartego przerzutnika (5) polaczone jest z wejsciem steru¬ jacym (25) drugiej bramki (7). N f ¦a o T\^ * A M N 4f Ci OL ^U?^ N a er T b Fta. 1 i a a , 9 IC \± v a . 4* Z a a TT a 6 6 27 Fig. 2KI. 21a1,36/22 67670 MKP H03k 23/26 Taizeiostanów/ewej fram/ri Szfig 2 Wejscie ii 1 ° 0 0 — / \ 0 — / / / / -—0 i —~0 Wejscie i9 0 1 0 1 0 1 0 1 Wy/sc/e 15 1 1lubO 1 / / | / / | / — tf \ Taóe/asianów /e/rej 6/a/nJc/j[ z/ig 1 Wejscie ii 0 0 0 —/ 0 — / / / / —0 / ^0 Wejscie 19 0 / 0 1 0 1 0 1 Wyjscie i5 I tub 0 1 1 i 1 1 1 —- 0 1 fig,3 fy5 Me/a sianówprairejicam/ri 7 zfig. 2 I Wejscie 14 \ ° 0 0~- t 0 —- / / / / —- 0 1 — 0 Wejscie 25 0 i 0 1 0 1 0 1 Wyjscie 22 1 1 LubO 1 1 1 \ 1 \ 1 | / ^0 \ Taóelasianówprawejóramfri 7 zfig. / Wejscie 14 0 0 0^1 0 —/ / / /— 0 \ 1^0 Wejscie 25 0 f 0 / 0 1 0 1 Wyjscie 22 HubO f 1 1 1 1 f-~0 1 figA fig. 621a1,36/22 67670 MKP H03k 23/26 TaMaitmóirprze/zl/t/?/fióHf/frameAdMa/y 1 -Lp; impulsu wejsciowego n " uskasowan/u t i 2 3 4 5 6 7 8 9 to Stan przerzutników 2 0 / 0 1 0 i 0 / 0 1 0 3 0 0 0 0 i f 0 0 / / 0 4 0 0 i 1 f / f / / / 0 5 0 0 0 0 0 0 1 ( / / 0 bramek 6 zamknieto zamknieta otwarta otwarta otwarta otwarta otwarta otwarta otwarto otwarta zamknieta 7 zamknieta zamknieta zamknieta zamknieta zamknieta zamknieta otwarta otwarta otwarta otwarta zamkn/eiiz etekatty 0 / 2 3 4 5 6 7 8 9 W iv? 7 Cena zl 10,— RZG — 219/73 105 egz. A4 PL PL