PT93719A - Sistema de circuitos para um contador sincrono - Google Patents

Description

Descrição referente à patente de invenção de SIEMENS AKTIENGESEL-LSCHAFT, alemã, industrial e comercial, com sede em Wittelsbacherplatz 2, D-8000 Munique, República Federal Alemã, (inventor: Peter Preller, residente na Alemanha Ocidental), para: "SISTEMA DE CIRCUITOS PARA UM GONTADOR SÍNCRONO".

DESCRIÇÃO A presente invenção refere-se a: um sistema de circuitos para um contador síncrono de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. É conhecido um sistema de circuitos deste tipo para um contador síncrono, da Siemens Forschungs- und Entwieklungs berichte, Band 5, 1976, Nr, 6, página 324 a 326. Este contador síncrono apresenta andares de contagem ligados em série, cada um com 14 transistores e dois condensadores. As saídas dos vários andares de contagem estão acopladas entre si, sendo cada um dos andares de contagem comandado no mesmo instante com um impulso de cadência. A posição em que os vários flip-flops de contagem basculam, depois de cada período dos impulsos de cadência, é determinada através de quatro transistores ligados em cruz. É em geral conhecido que os impulsos de contagem nos contadores síncronos, em contraste com os contadores assíncronos - nos quais os impulsos de contagem apenas são fornecidos à entrada de impulsos de cadência do primeiro flip-flop de contagem - 1

actuam simultaneamente em todas as entradas de impulsos de cadencia. Nos contadores assíncronos há portanto o inconveniente de que o sinal de entrada para o último flip-flop de contagem só chega quando todos os outros flip-flops de contagem anteriores foram baseulados. Devido ao seu tempo de trânsito longo, é no entanto limitado o uso dos contadores assíncronos. Em compensação, os contadores assíncronos exigem, ao contrário dos contadores síncronos, uma área menor. A presente invenção tem por objecto proporcionar um sistema de circuitos para um contador síncrono que, em comparação com os contadores síncronos até agora conhecidos, apresenta uma utilização substancialmente menor de componentes.

Este problema é resolvido por um sistema de circuitos com as característieas indicadas na reivindicação 1. 0 objecto das reivindicações secundárias são formas de realização aperfeiçoadas da presente invenção. G sistema de circuitos segundo a presente invenção para um contador síncrono apresenta portanto andares de contagem, cada um dos quais contém um circuito em anel constituído por um trajecto de earga de um primeiro transístor, um primeiro inversor, um trajecto de earga de um segundo transístor, bem como um segundo inversor e um terceiro inversor. Estes transístores são suseeptí-veis de ser comandados através de primeiros e segundos impulsos de cadência de comando. Numa saída de impulsos, de cadência de um andar de contagem pode ser recolhido respeetivamente o primeiro impulso de cadência de comando para um andar de contagem imediatamente a seguir, enquanto o segundo impulso de cadência de comando deve ser aplicado, sincronamente a todos os andares de contagem.

Em comparação com o sistema de circuitos atrás descrito p^ra o contador síncrono, pode reduzir-se o custo em componentes de transístores, por andar de contagem, de 30 %. Em vez dos 14 transístores necessários no caso do sistema de circuitos conhecido, são necessários apenas nove transístores no caso do sistema de circuitos segundo a presente invenção, para um contador síncrono. 2

Conforme o terminal de ligação de comando de um terceiro transístor, que está ligado com o seu troço de carga entre o primeiro terminal de entrada e o terminal de saída de impulsos de cadência de um andar de contagem, estiver ligado à saída do segundo inversor ou do terceiro inversor, o contador síncrono pode ser usado eomo contador progressivo ou degressivo. 0 sentido da contagem pode ser realizado de maneira simples por um comutador.

Segundo uma forma de realização aperfeiçoada da presente invenção, cada andar de contagem pode ser operado ajustando- se para frequências de impulsos de cadência até pelo menos 80 MHz. Para que o contador síncrono possa trabalhar a frequências tão elevadas dos impulsos de cadência, previu-se, segundo a presente invenção, a realização de um "transporte" positivo ("carry") quando o andar de contagem anterior apresentar um nível elevado nas saídas.

Uma vantagem essencial do sistema de circuitos segundo a presente invenção consiste no seu modo digital de contagem.

Descreve-se a seguir com mais pormenor a presente invenção, com referência aos desenhos anexos1, cujas, figuras representam: A fig. 1, um exemplo de realização de um sistema de circuitos segundo a presente invenção para um contador síncrono com dois andares de contagem; A fig. 2, o diagrama de impulsos referente à fig. 1 A fig. 3, um exemplo de realização de um sistema de circuitos de contagem segundo .a presente invenção segundo a fig. 1, com a possibilidade adicional de ajustamento dos andares de contagem, bem como um outro transístor para aumentar a frequência de contagem; e A fig. 4, um exemplo de realização de um contador síncrono segundo a presente invenção, com 8 andares de contagem e • dispositivo de "transporte" positivo. 3

A fig. 1 representa um exemplo de realização de um sistema de circuitos segundo a presente invenção para um contador síncrono com dois andares de contagem (Zl) e (Z2). Cada um dos andares de contagem (Zl) e (12) apresenta pelo menos quatro, terminais: um primeiro terminal de entrada. (El), um segundo terminal dè entrada (E2), um terminal de saída dos impulsos de cadência (TA) e um primeiro terminal dé saída (AI) para o primeiro sinal de saída (Ql) ou (Q2). Além disso, previu-se em cada um dos andares de contagem (Zl) e (Z2) vantajosamente um segundo terminal de saída (A2) para um sinal de saída (Ql) ou (Q2), respeetivamente, invertidos (QT) ou (Q2). Ao primeiro terminal de entrada (EI) do primeiro andar de contagem (Zl) pode aplicar-se um primeiro sinal de cadência de comando (TM1), um denominado impulso de cadência principal. 6 primeiro, terminál de entrada (El) do segundo andar de contagem (Z2) está ligado ao terminal de saída dos impulsos de cadência (TA) do primeiro andar de contagem (Zl). 0 primeiro impulso de cadência de comando para o segundo andar de contagem (Z2) pode ser derivado do primeiro andar de contagem (Zl) e tem a designação (TM2). No segundo terminal de entrada (E2) dos primeiro e segundo andares de contagem (Zl) e (Z2) pode aplicar-se sinerona mente um segundo impulso de comando.. (TS). Este segundo impulso de cadência de comando é θ' impulso -de cadência secundário.

Em cada um dos andares de eontagem (Zl) e (Z2), previu-se um circuito em a.nèl eonstituido pelo troço de carga de um primeiro, transístor (TI), um primeiro inversor (II), um troço de carga de um segundo transistor (T2), um segundo inversor (12), bem como um terceiro inversor (13). A ligação de comando do primeiro transistor. (Tl) está ligada com o primeiro terminal de entrada (El) e o segundo terminal de entrada (E2) com o terminal de ligação de comando do segundo transistor (T2) . 0 primeiro terminal de saída (Al) está ligado com a saída do segundo inversor (12), o segundo terminal de saída (A2) com a saída do terceiro inversor (13). Além disso, entre o primeiro terminal de entrada • (El) e o terminal de saída (TA), está ligado o trajecto de carga • de um terceiro transistor (T3). Neste exemplo de realização, os - A -

terminais de ligação de comando dos terceiros transístores (T3) dos andares de contagem (Z1) e (Z2) estão ligados com a saída do segundo inversor (12) do andar de contagem (Zl) e (Z2) respectivo. 0 contador, síncrono trabalha assim como contador progressivo.

Se, pelo contrário se ligassem os terminais de ligação de comando dos terceiros transístores à saída do terceiro inversor respectivo (13), o contador síncrono trabalharia como contador regressivo.

Em comparação com os contadores síncronos até agora conhecidos, bastam ao todo, para um andar de contagem, nove transístores, se cada um dos inversores (II), (12) e (13) for formado por dois transístores. A realização do contador síncrono como sistema de circuitos integrados é particularmente apropriada. 0 sistema de circuitos para o contador síncrono segundo a fig. 1 pode por exemplo ser realizado na tecnologia de canal N com transis tores MOS. 0 modo de funcionamento do contador síncrono representado na fig. 1 é descrito com base no diagrama de impulsos da fig. 2. Designa-se por (TS), na fig. 2, o segundo impulso de cadência de comando a aplicar ao terminal de entrada (E2) do primeiro e do segundo andares (Zl) e (Z2). 0 primeiro impulso de cadência de comando (TM1) no primeiro terminal de entrada (El) do primeiro andar de contagem ( 21.), pode ver-se por baixo, não podendo sobrepor-se com o impulso de cadência de comando (TS), isto é o primeiro impulso de cadência de comando (TM1) só pode ser positivo quando o impulso de cadência de comando (TS) se encontrar no nível baixo. 0 processo de contagem é earaeterizado pela aplicação alternada dos sinais positivos do primeiro sinal de. cadência de comando (TM1) e do segundo impulso de cadência de comando (TS). 0 primeiro sinal de cadência de comando (TMl) chega em primeiro lugar ao primeiro andar de contagem (21), que baseula após cada período completo do segundo impulso de cadência de comando (TS). 0 segundo andar de cadência de comando (22) recebe o primeiro impulso de cadência de comando (TM2) no primeiro: terminal de entrada (El) , através do primeiro andar de contagem (Zl). 0 primeiro impulso de 5

cadência de comando (TM2) para o segundo andar de comando (Z2) aparece sempre quando o terminal de comando do terceiro transístor (T3) no primeiro andar de contagem (Z1) está ao nível elevado. Deste modo, no segundo andar de contagem (Z2) resulta, relativamente ao primeiro andar de contagem (Zl) uma outra divisão de frequência. 0 sinal de saída (Q2) que pode captar-se no primeiro terminal de saída (AI.), do Segundo andar, de contagem (Z2) pode também ver-se na fig. 2. No terminal de saída do impulso de cadência (TA) do segundo andar de contagem (Z2) previu-se o primeiro sinal de cadência (TM3) para outro andar de contagem a ligar a seguir, se for necessário. A fig. 3 representa um sistema de circuitos para um contador síncrono como o apresentado na fig. 2, mas com a possibilidade adicional de ajustamento, e um outro transístor para aumentar a frequência de contagem. Utilizam-se aqui as mesmas referências que na fig. 2, para as partes iguais. A fim de poder ajustar os andares de contagem individuais (Zl) e (Z2), isto é, associar no início da contagem ao sinal de saída (Ql) ou (Q2) um 0 ou um 1, cada andar de contagem (Zl) e (Z2) apresenta um quarto transístor (TA), que está ligado com o seu trajeeto de ear.ga entre o ponto de ligação do primeiro inversor (II) e o primeiro transístor, (TI) e um terceiro terminal de entrada (E3), ao qual pode aplicar:-se um sinal de dados (Dl) ou (D2). Estes quartos transístores (TA) podem ser comandados em conformidade com um sinal de ajustamento (S) que pode ser aplicado aos seus terminais de comando.

Para aumentar a frequência dos' impulsos de cadência do contador síncrono, cada. um dos andares de contagem (Zl) e (Z2) apresenta um quinto transístor (T5), cujo terminal de ligação de comando está ligado com o segundo terminal de entrada (E2) e cujo trajeeto de carga está ligado entre o primeiro terminal de entrada. (El) e o potencial de referêneia.

Na fig. A está representado ura exemplo de realização de um contador síncrono de 8 bits segundo a presente invenção. • Utilizam-se novamente as mesmas referências já conhecidas para as 6

X

andar Os partes iguais. Para uma representação mais elara, apenas o. de contagem (Z8), o oitavo, está representado em pormenor . andares de contagem (Zl) a. (17) têm uma construção análoga. Cada um dos andares de contagem (Zl) a (Z8) pode ser ajustado por um sinal de dados (Dl) a (D8), através do seu terceiro terminal de entrada (E3). Além disso, o exemplo de realização apresenta um dispositivo de comutação (SE), por exemplo sob a forma de um transístor MOS, que está ligado com o seu trajeeto de earga, por exemplo, entre o primeiro terminal de entrada (EI) do·primeiro andar de contagem (Zl) e o primeiro terminal de entrada (El) do sexto andar de contagem (Zé). Este dispositivo de comutação (SE) pode ser comandado em função *dos sinais de saída dos andares anteriores (Zl) a (15).

Em pormenor, para isso o terminal de comando do transístor MOS que forma o dispositivo de comutação (SE) é ligado com a saída de uma porta NOR' (Θ.1), cujas entradas estão ligadas eom os segundos terminais de saída dos andares de contagem (Zl) a (Z5). Se nestes segundos terminais de saída (A2) estiver aplicado o nível baixo, isto é, se existir nos primeiros terminais de saída (Al) dos andares de contagem (Zl) a (Z5) o nível lógico elevado, o transístor MOS que forma o dispositivo de comutação (SE) torna-se condutor e portanto o primeiro impulso de cadência de comando (TM1) que emite no primeiro terminal de entrada (El) do primeiro andar de contagem (Zl) é também aplicado no primeiro terminal de entrada (El) do sexto andar de contagem (Zé). Deste modo, o contador síncrono.trabalha com uma frequência de cadência mais elevada, porque se interrompe a cadeia dos transístores (T3), ligados em série, dos andares de contagem (Zl) a (78). Entre o quinto andar de contagem (Z5) e o sexto andar de contagem (16) efeetua-se portanto um "transporte" positivo quando os sinais de saída (Ql) a (Q5) nos primeiros terminais de saída. (Al) dos andares de contagem (Zl) a (Z3) estão no nível, lógico elevado. 0 circuito NOR (Gl) é formado pelos transístores (Ml) a - (M5) ligados em paralelo, cujos terminais de fonte estão ligados ao potencial de referencia e cujos terminais de dreno estão ligados entre o 7

- terminal de comando do dispositivo de comutação (SE) e uma resistência (R), ligada com o seu segundo terminal a uma fonte de tensãc (Upp)-. Os terminais de comando destes transístores MOS (Ml) a (M5) estão respectivamente ligados aos terminais de saída (A2) dos andares de contagem (Zl) a (15). 0 sistema de circuitos.segundo a presente invenção representado na fig. A para um contador síncrono de 8 bits funciona da seguinte maneira: 0'contador síncrono pode ser carregado em paralelo através do sinal de dados (Dl) a (D8) existente nos terceiros terminais de entrada(E3), por aplicação simultânea ou sucessiva de um sinal de ajustamento (S) nos quartos terminais de entrada (E^) e do segundo impulso de cadência de comando (TS) nos segundos terminais de entrada ( Έ2) dos andares de contagem (Zl) a (Z8). 0 primeiro impulso de cadência de comando (TM1) tem neste caso de manter-se no nível baixo. Como se mencionou na introdução, o primeiro impulso de comando (TM1) não deve sobrepor-se com o segundo impulso de cadência de comando (TS) nem tão pouco com o sinal de ajustamento (S). A operação de contagem faz-se por aplicação alternada do primeiro impulso de cadência de comando (TM1) no primeiro andar de contagem e o segundo impulso de cadência de comando (TS). Θ primeiro impulso de cadência de comando (TM1) chega primeiro ao primeiro andar de contagem, que bascula depois de cada período TM.l-TS. Θ andar de contagem (Z2) recebe o primeiro impulso de cadência de comando (TM2) sempre apenas quando o terminal de ligação de comando do terceiro transístor (T3) no primeiro andar de contagem (Zl) está no nível elevado. Resulta deste modo no segundo andar de contagem (Z2), relativamente ao primeiro andar de contagem (Zl), uma divisão de frequência. 0 primeiro impulso de cadência de comando a aplicar ao primeiro terminal de entrada (EI) para o segundo andar de contagem (Z2) está designado por (TM2). No primeiro terminal de entrada (EI) do terceiro andar de contagem (Z3) existe um primeiro impulso de cadência de comando (TM3) que é função do estado de comutação dos. terceiros transistores (T3) no primeiro andar de . contagem (Zl) e do segundo andar de contagem (Z2). Portanto, o 8

Claims (1)

1. X rimeiro terminal ehega ao sistores de eontag

   impulso de cadência de comando (TM1) aplicado no primeiro de entrada (El) do primeiro andar de contagem (Z1) só terceiro andar de contagem (Z3) quando os terceiros tran-(T3) no primeiro andar de contagem (Zl) e no segundo andar em (12) estão condutores; Para os andares de contagem seguintes são válidas as mesmas considerações. No. terminal de saída (AI) do terceiro andar de eontagem (Z3) pode portanto captar-se um sinal de saída (Q3), que só se liga quando os sinais de saída (Ql) e(Q2) do primeiro andar de contagem (Zl) e do segundo andar de contagem (12) estão ao nível elevado, como tem de ser de acordo com a sequência de contagem binária. Tem aqui ainda que notar-se que ó conveniente que se escolham os terceiros transístores (T3) nos andares de eontagem (Zl) a (Z8) de modo tal que a sua tensão de corte seja igual a 0 V. Consegue-se com isso que o impulso de cadência de comando existente nos terminais de entrada (El) dos andares de contagem de ordem elevada ainda apresentem.um bom nível elevado. Feia mesma razão, o transístor MOS que pode formar o dispositivo de comutação (SE), deveria ser um transístor com uma tensão de corte de 0 V. 0 sistema de circuitos segundo a presente invenção para um contador síncrono pode ser integrado num corpo semicondutor por exemplo na tecnologia MOS. REIVINDICAÇÕES - lâ - Sistema de circuitos para um contador síncrono com uma série de andares de eontagem ligados em série (Z1,Z2), cada um dos quais apresenta um primeiro terminal de entrada (El), para primeiros impulsos de cadência de comando (TM1,TM2) de cada • andar de contagem (Z1,Z2), e pelo menos um primeiro terminal de - 9 - saída (Al), para um sinal.de saída (Q1) do andar de contagem (Z1,Z2), bem como um segundo terminal de entrada (E2) para segundos impulsos de cadência (TS) e um terminal de saída de impulsos de cadência (TA) ao qual pode ligar-se o primeiro terminal dê entrada (EI) de um andar de contagem (Z1,Z2) imediatamente seguinte (Z2, 13), caraeterizado pelas caraeturísticas seguintesí - possui um circuito em anel constituído por um trajecto de carga de um primeiro transístor (TI), um primeiro inversor (II), um trajecto de carga de um segundo transístor (T2), bem como um segundo inversor (12) e um terceiro inversor (13); - o primeiro terminal de entrada (El) está.ligado com o terminal de eomando do primeiro transistor (TI); - o segundo terminal de entrada (E2) está ligado com o terminal de ligação de eomando do segundo transistor (T2); - possui um terceiro transistor (T3) ligado com o seu trajecto de carga entre o primeiro terminal de entrada (El) e o terminal de saida dos impulsos de cadência (TA), cujo terminal de comando está ligado com a saída do segundo inversor (12) ou do terceiro inversor (13), e - o primeiro terminal de saída (Al) está.ligado com uma saída do segundo inversor (12). 2ã - Sistema de circuitos de acordo com a reivindicação 1, caraeterizado por o terminal de eomando do terceiro transistor (T3) estar ligado com a saída do segundo inversor (12) e o contador sínerono poder deste modo funcionar como contador progressivo. - 33 - Sistema tíe circuitos de acordo com a reivindicação 1, caraeterizado por o terminal de eomando do terceiro transistor (T3) estar ligado com a saída do terceiro inversor (13) e o contador sínerono poder assim funcionar como contador .degressivo. _ _ Sistema de circuitos de acordo com qualquer das reivindicações la 3, caraeterizado por o contador síncrono ser 10

   realizado com p os andares de c ossibilidade de se ajustar, apresentando para isso ontagem (Z1,Z2) adieionalmente um quarto transistor (T4) que, com o seu trajeeto de carga, está ligado entre um terceiro terminal de entrada (Έ3) e o ponto de ligação do primeiro inversor (II) com o primeiro transistor (TI) e cujo terminal de comando pode ser comandado por um sinal de ajustamento (S). - 5 a - Sistema de circuitos de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4·, earaeterizado por um quinto transistor (T5), com o seu trajeeto de carga, estar ligado entre o potencial de referência e o primeiro terminal de entrada (EI) e cujo terminal de comando está ligado com o segundo terminal de entrada (E2). - 6§ - Sistema de circuitos de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, earaeterizado por o primeiro terminal de entrada (El) de andar de contagem de valência elevada (Z6) poder ser ligado através de um dispositivo interruptor (SE) com o primeiro terminal de entrada (El) de um andar de contagem anterior (Zl), quando todos os. andares de contagem de valência inferior apresentarem um nível lógico elevado. - 7^ - Sistema de circuitos de acordo com a reivindicação 6, earaeterizado por o dispositivo interruptor (SE) apresentar um transistor com uma tensão de corte de 0 V. , 8§ - Sistema de circuitos de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, earaeterizado por ser formado por integração num corpo semicondutor. A requerente reivindica a prioridade do pedido de 11 f patente europeia apresentado em 11 de Abril de 1989, n2 89106358.8. f sob o Lisboa, 10 de Abril de 1990 O AfflSITE OHCIáL ®A EffiOraiEiliiABJB ΙΪ» USTMMi