RU2397610C2 - Digital device for shaping sequencies of control signals - Google Patents

Digital device for shaping sequencies of control signals Download PDF

Info

Publication number
RU2397610C2
RU2397610C2 RU2008124113/09A RU2008124113A RU2397610C2 RU 2397610 C2 RU2397610 C2 RU 2397610C2 RU 2008124113/09 A RU2008124113/09 A RU 2008124113/09A RU 2008124113 A RU2008124113 A RU 2008124113A RU 2397610 C2 RU2397610 C2 RU 2397610C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
blocks
outputs
inputs
state
Prior art date
Application number
RU2008124113/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008124113A (en
Inventor
Николай Иванович Гудко (RU)
Николай Иванович Гудко
Валентин Петрович Литвинов (RU)
Валентин Петрович Литвинов
Original Assignee
Николай Иванович Гудко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Иванович Гудко filed Critical Николай Иванович Гудко
Priority to RU2008124113/09A priority Critical patent/RU2397610C2/en
Publication of RU2008124113A publication Critical patent/RU2008124113A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2397610C2 publication Critical patent/RU2397610C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: device includes in-series connected units having several inputs and outputs, changing their internal state only at the impact of active level on one of the levels and not changing internal state when the active level is changed over from active to passive, in combination with the proposed arrangement of connections between outputs and inputs of neighbouring units so that after the signal at the next input of the next unit switching that unit to internal state "j" in this cycle of the previous unit with the following signal switching the following unit to the following internal state (j+1) in the following cycle of the previous unit is the signal preceding in the cycle of the previous unit to the signal switching the following unit to internal state "j".
EFFECT: economy of the number of equipment, increasing quick operation, providing regular structure.
5 dwg, 7 tbl

Description

Устройство относится к области цифровой техники и может быть использовано в вычислительной технике, системах передачи и обработки информации, при построении различного рода управляющих автоматов циклического действия, то есть устройств, принимающих при воздействии входных сигналов одну и ту же последовательность внутренних состояний (состояний элементов памяти), предназначенных для формирования последовательностей управляющих сигналов.The device relates to the field of digital technology and can be used in computer engineering, information transmission and processing systems, when constructing various kinds of control automatics of cyclic action, that is, devices that receive the same sequence of internal states (states of memory elements) when exposed to input signals intended for the formation of sequences of control signals.

Наиболее типичными, простыми и наиболее исследованными устройствами такого вида являются счетчик и распределители импульсов, а также более сложные управляющие автоматы циклического действия с произвольным алгоритмом функционирования (например, устройства управления процессоров, формирующие на своих выходах последовательности сигналов, управляющие операционными устройствами, генераторы кодов, а также кодирующие и декодирующие устройства систем передачи информации).The most typical, simplest and most studied devices of this type are the counter and pulse distributors, as well as more complex control automatics of cyclic action with an arbitrary functioning algorithm (for example, processor control devices that generate signal sequences at their outputs that control operating devices, code generators, and also encoding and decoding devices of information transmission systems).

Устройства циклического действия традиционно выполняется в виде счетчика импульсов совместно с дешифратором. Наиболее распространенным примером такого подхода являются распределители импульсов. При этом важной является возможность использования логических элементов, входящих в счетчик, для реализации дешифратора, что позволяет уменьшать количество оборудования.Cyclic devices are traditionally implemented as a pulse counter in conjunction with a decoder. The most common example of this approach is pulse distributors. At the same time, the ability to use the logic elements included in the counter to implement a decoder is important, which allows reducing the amount of equipment.

Название предлагаемого изобретения выбрано исходя из того, что предлагаемое устройство при частной реализации может выполнять функции всех вышеперечисленных устройств циклического действия, то есть обладает универсальностью, позволяет строить различные его варианты и выбирать наиболее подходящий с учетом используемой элементной базы (например, с учетом ограничений на реализацию логических элементов и элементов памяти при разработке микросхем), а также других требуемых параметров, отличается оригинальностью структуры. То есть название принято обобщающего характера и не отражает частную функцию (счетчик, распределитель, устройство управления и т.п.), а отражает общее понятие (выражающее функцию), охватывающее разные частные формы его реализации (см. «Правила составления, подачи и рассмотрения заявки…». П.3.3.1(6)).The name of the invention is chosen based on the fact that the proposed device, when privately implemented, can perform the functions of all of the above cyclic devices, that is, has versatility, allows you to build its various options and choose the most suitable taking into account the element base used (for example, taking into account restrictions on implementation logical elements and memory elements during the development of microcircuits), as well as other required parameters, is distinguished by the original structure. That is, the name is adopted of a generalizing nature and does not reflect a particular function (counter, distributor, control device, etc.), but reflects a general concept (expressing a function), covering various private forms of its implementation (see. "Rules for compiling, submitting and reviewing applications ... ”. Clause 3.3.1 (6)).

Показателями технического уровня цифрового устройства циклического действия, как и других видов цифровых устройств, являются используемое для его реализации количество оборудования, быстродействие, а также однородность (регулярность) структуры, которая особенно важна при реализации методами микроэлектроники.Indicators of the technical level of a digital cyclic device, as well as other types of digital devices, are the amount of equipment used for its implementation, speed, as well as the uniformity (regularity) of the structure, which is especially important when implemented using microelectronics methods.

При построении устройств циклического действия часто используется принцип, когда переключается только один триггер в зависимости от состояний других триггеров, кроме переключаемого, при переходе от одного состояния устройства к другому. (Смотри, например: Гудко Н.И. Распределитель импульсов. Авторское свидетельство №423249. Бюллетень изобретений №13, 1974. Это устройство может использоваться и как счетчик импульсов. Выберем его в качестве одного из аналогов.)When constructing cyclic action devices, the principle is often used when only one trigger is switched depending on the states of other triggers, except for the switched one, when switching from one device state to another. (See, for example: Gudko NI Impulse distributor. Copyright certificate No. 423249. Bulletin of inventions No. 13, 1974. This device can also be used as a pulse counter. We will choose it as one of the analogues.)

При этом логические схемы, обеспечивающие переключение триггеров, имеют либо число входов "n", равное числу триггеров в случае, когда число внутренних состояний устройства 2n, так как каждая логическая схема должна учитывать состояния n-1 триггеров, кроме переключаемого, и учитывать состояния тактирующего входа, либо меньшее число входов, если число состояний устройства меньше 2n, но при этом увеличивается число триггеров. Этот принцип, обеспечивая высокое быстродействие, ведет при увеличении количества состояний к слишком большому росту количества оборудования. Структура его не остается однородной при увеличении числа внутренних состояний, так как увеличивается число входов логических схем на входах триггеров.In this case, the logic circuits for switching triggers have either the number of inputs “n” equal to the number of triggers in the case when the number of internal states of the device is 2 n , since each logic circuit must take into account the states of n-1 triggers, except for the switch, and take into account the states clock input, or fewer inputs if the number of device states is less than 2 n , but the number of triggers increases. This principle, providing high performance, leads to an increase in the number of equipment when the number of conditions increases. Its structure does not remain homogeneous with an increase in the number of internal states, since the number of inputs of logic circuits at the inputs of triggers increases.

Для исключения этих явлений применяется разбиение устройства на идентичные блоки, когда каждый блок имеет свой цикл функционирования и последующий блок фиксирует циклы предыдущего блока.To eliminate these phenomena, the device is divided into identical blocks when each block has its own functioning cycle and the next block fixes the cycles of the previous block.

Примером такого устройства является широко распространенная схема счетчика импульсов из последовательно соединенных Т-триггеров (Смотри, например: Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П, Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. Полный курс. - М.: Горячая линия - Телеком. 2000. Рис.17.8, рис.17.31).An example of such a device is the widespread pulse counter circuit from series-connected T-flip-flops (See, for example: Opadchiy Yu.F., Gludkin O.P., Gurov A.I. Analog and digital electronics. Full course. - M.: Hot line - Telecom. 2000. Fig. 17.8, Fig. 17.31).

На Фиг.1 приведена более детальная схема счетчика, в которой раскрыта структура Т-триггеров, использующая RS-триггеры с прямыми входами, в соответствии с указанным источником (Рис 17.4а). Здесь Т1-Т8 - RS-триггеры с прямыми входами, входящие попарно в Т-триггеры ТТ1-ТТ4.Figure 1 shows a more detailed counter diagram, in which the structure of T-flip-flops using RS-flip-flops with direct inputs, in accordance with the indicated source, is disclosed (Fig. 17.4a). Here T1-T8 are RS-triggers with direct inputs that are included in pairs in Т-triggers ТТ1-ТТ4.

Эта схема использует двухвходовые логические элементы и RS-триггеры для реализации Т-триггеров, требует небольшое количество оборудования, структура ее однородна (регулярна), так как всегда состоит из одних и тех же блоков (Т-триггеров), число которых определяет коэффициент счета. Но такой счетчик имеет невысокое быстродействие, так как триггеры в нем переключаются последовательно, а не одновременно. Это устройство примем в качестве прототипа.This circuit uses two-input logic elements and RS-triggers to implement T-triggers, requires a small amount of equipment, its structure is homogeneous (regular), since it always consists of the same blocks (T-triggers), the number of which determines the counting coefficient. But such a counter has a low speed, since the triggers in it switch sequentially, and not simultaneously. We will take this device as a prototype.

Существуют другие структуры устройств циклического действия, весьма существенно экономящих оборудование и обеспечивающих одновременно быстродействие. (Смотри Рудько В.В. Двоичный потенциальный счетчик. Авторское свидетельство №265588, Бюллетень изобретений, №10, 1970). Это устройство, обеспечивая экономию оборудования и быстродействие, приводит к сложной и неоднородной (нерегулярной) структуре и, следовательно, к сложной топологии соединения элементов, что нежелательно (особенно при реализации средствами микроэлектроники). Используем его в качестве одного из аналогов.There are other structures of cyclic action devices, which significantly save equipment and simultaneously provide speed. (See VV Rudko. Binary potential counter. Copyright certificate No. 266588, Bulletin of inventions, No. 10, 1970). This device, providing equipment savings and speed, leads to a complex and heterogeneous (irregular) structure and, therefore, to a complex topology of the connection of elements, which is undesirable (especially when implemented using microelectronics). We use it as one of the analogues.

Предлагаемое устройство, как будет показано ниже, обеспечивает экономию количества оборудования, повышение быстродействия и повышение однородности (регулярности) структуры по сравнению с аналогами и прототипом.The proposed device, as will be shown below, provides a saving in the amount of equipment, increasing speed and increasing the uniformity (regularity) of the structure in comparison with analogues and prototype.

Достигается это следующим образом:This is achieved as follows:

- используются последовательно соединенные блоки, когда последующий блок фиксирует циклы предыдущего блока, но блоки используются такие, что внутреннее состояние их меняется только при появлении активного уровня на одном из входов и не меняется при переходе активного состояния этого входа в пассивное;- series-connected blocks are used when the subsequent block fixes the cycles of the previous block, but the blocks are used such that their internal state changes only when an active level appears at one of the inputs and does not change when the active state of this input changes to passive;

- выходы предыдущего блока и входы последующего соединяются по определенному правилу.- the outputs of the previous block and the inputs of the subsequent are connected according to a certain rule.

В результате такого принципа построения достигается:As a result of this principle of construction is achieved:

- экономия числа внутренних состояний блоков, необходимых для фиксации изменения состояния входа устройства (тактирующих импульсов), а поэтому экономию и количества оборудования, а также экономию оборудования за счет использования логических цепей триггеров для формирования выходов, что возможно при такой структуре;- saving the number of internal states of the blocks necessary for fixing the change in the state of the input of the device (clock pulses), and therefore the saving and the amount of equipment, as well as the saving of equipment through the use of logical circuits of triggers for generating outputs, which is possible with such a structure;

- повышение быстродействия, так как осуществляется сквозной перенос информации по логическим цепям, не требующий срабатывания триггеров, а при смене внутренних состояний триггеры переключаются одновременно, а не последовательно как в прототипе;- increased performance, since there is an end-to-end transfer of information along logical circuits that does not require triggers, and when internal states change, the triggers switch simultaneously, and not sequentially, as in the prototype;

- однородная (регулярная) структура блоков, так как они строятся по одному принципу, а поэтому и однородная топология соединения элементов.- a homogeneous (regular) structure of blocks, since they are built on the same principle, and therefore a homogeneous topology for connecting elements.

Покажем реализацию этих принципов на примере построения счетчика импульсов, сравнивая его со счетчиком, принятым за прототип (счетчик на Т-триггерах. Фиг.1), и аналогами.We show the implementation of these principles by the example of constructing a pulse counter, comparing it with the counter adopted for the prototype (counter on T-triggers. Figure 1), and analogues.

Для рассмотрения функционирования прототипа и построения блоков счетчика с предлагаемой структурой устройства циклического действия используем таблицы переходов и описание цепей, воздействующих на входы триггеров и на выходы устройства, с помощью функций алгебры логики.To consider the functioning of the prototype and build the counter blocks with the proposed structure of the cyclic device, we use the transition tables and a description of the circuits that act on the inputs of the triggers and on the outputs of the device using the functions of the algebra of logic.

Функционирование каждого из полностью идентичных блоков ТТ1-ТТ4 на Фиг.1 (Т-триггеров) описывается Таблицей 1 переходов применительно к обозначениям блока ТТ1.The operation of each of the completely identical TT1-TT4 blocks in FIG. 1 (T-flip-flops) is described in Table 1 of the transitions as applied to the designations of the TT1 block.

В клетках таблицы в скобках указаны устойчивые внутренние состояния устройства, без скобок - неустойчивые состояния. Каждой строке таблицы соответствует комбинация состояний триггеров Т1 и Т2, то есть внутреннее состояние устройства, которое отображается на прямых выходах этих триггеров Q1 и Q2. Таким образом, каждое устойчивое и неустойчивое состояние устройства образуется из комбинации состояния входа и комбинации состояний триггеров (внутреннего состояния устройства). Справа вверху над каждым состоянием указан индекс, обозначающий выход схемы «И», на котором формируется единица в данном состоянии: I11 - выход схемы «И» на входе R2 триггера; I21 - на входе S1; I31 - на входе S2; I41 - на входе R1. Первая цифра индекса означает номер символа, поступившего на блок в данном состоянии, а вторая - номер блока (в данном случае 1 - блок ТТ1).In the cells of the table in brackets are indicated stable internal states of the device, without brackets - unstable states. Each row of the table corresponds to a combination of the states of the triggers T1 and T2, that is, the internal state of the device, which is displayed on the direct outputs of these triggers Q1 and Q2. Thus, each stable and unstable state of the device is formed from a combination of the input state and a combination of trigger states (internal state of the device). At the top right above each state is an index indicating the output of the “And” circuit, on which a unit is formed in this state: I11 - the output of the “And” circuit at the input R2 of the trigger; I21 - at the input of S1; I31 - at the input of S2; I41 - at the input of R1. The first digit of the index means the number of the character received on the block in this state, and the second - the number of the block (in this case 1 - block TT1).

Из таблицы видно, что Т-триггер делит число входных символов (нулей и единиц) на два. То есть в течение одного цикла работы блока ТТ1, включающего четыре состояния, на вход поступают два символа «0» и два символа «1».The table shows that the T-trigger divides the number of input characters (zeros and ones) by two. That is, during one cycle of operation of the TT1 block, which includes four states, two characters “0” and two characters “1” are input.

Выходные символы могут сниматься с выхода любого триггера. В данном случае они снимаются с выхода Q2 триггера Т2 и подаются на Т-вход триггера ТТ2.Output characters can be removed from the output of any trigger. In this case, they are removed from the output Q2 of the trigger T2 and fed to the T-input of the trigger TT2.

Таблица 1.2 переходов, описывающая работу триггера ТГ2, имеет вид, подобный приведенной выше, но она реагирует на символы, поступающие по выходу Q2, являющемуся ее входом. Полный цикл по Таблице 1.2 реализуется за два цикла изменения Q2, то есть ТТ2 за один цикл фиксирует два цикла ТТ1. Номера состояний в Таблице 1.2 соответствуют номеру символа, поступившему на вход триггера ТТ1, который приводит к этому состоянию. При этом неустойчивое состояние 9/1 означает, что переход к исходному устойчивому состоянию (1) осуществляется 9-м символом, после чего начинается новый цикл, состоящий из восьми символов для Таблицы 1.2 и блока ТТ2, который они описывают. Следующие циклы будут начинаться с интервалами в восемь символов. То есть коэффициент счета Ксч удваивается при добавлении очередного Т-триггера. Общий K=2n, где n - число Т-триггеров. При этом для фиксации цикла ТТ1 в ТТ2 используются два внутренних состояния, так как ТТ2 переходит в новое внутреннее состояние и при появлении единицы на Q2 и при ее переходе в нуль после окончании цикла ТТ1. Точно так же взаимодействуют любой предыдущий и последующий блоки.The transition table 1.2, which describes the operation of the TG2 trigger, looks like the one above, but it responds to the characters that arrive at the output of Q2, which is its input. The full cycle according to Table 1.2 is implemented in two cycles of Q2 change, that is, TT2 in one cycle captures two cycles of TT1. The state numbers in Table 1.2 correspond to the symbol number received at the input of the TT1 trigger, which leads to this state. Moreover, the unstable state 9/1 means that the transition to the initial stable state (1) is carried out by the 9th symbol, after which a new cycle begins, consisting of eight symbols for Table 1.2 and the TT2 block, which they describe. The following cycles will begin at eight-character intervals. That is, the counting coefficient K sc doubles when you add the next T-trigger. The total K sc = 2 n , where n is the number of T-flip-flops. In this case, two internal states are used to fix the TT1 cycle in TT2, since TT2 goes into a new internal state both when a unit appears on Q2 and when it goes to zero after the end of the TT1 cycle. In the same way, any previous and subsequent blocks interact.

С целью экономии числа внутренних состояний последующих блоков, фиксирующих циклы предыдущих блоков, что приведет к увеличению коэффициента счета (экономии количества оборудования), возможно исключить переход к новому состоянию последующего блока (в данном случае блока ТТ2) при окончании цикла предыдущего блока (в данном случае блока ТТ1). Для этого необходимо осуществить переход по некоторому другому специально организованному входу, который будет фиксировать следующий цикл, но не сразу после окончания предыдущего цикла, а через как можно большее число символов, поступивших на вход с момента начала нового цикла.In order to save the number of internal states of subsequent blocks, fixing the cycles of previous blocks, which will lead to an increase in the account coefficient (saving the amount of equipment), it is possible to exclude the transition to a new state of the next block (in this case, block TT2) at the end of the cycle of the previous block (in this case block TT1). For this, it is necessary to make a transition through some other specially organized input, which will fix the next cycle, but not immediately after the end of the previous cycle, but through as many characters as possible received at the input from the moment a new cycle begins.

Это можно сделать применительно к блокам ТТ1 и ТТ2, если переход в новое внутреннее состояние после первого цикла осуществить по появлении единицы на выходе I41, второй цикл фиксировать после появления единицы на выходе I31, третий - на выходе I21, четвертый - на выходе I11 с переходом к исходному состоянию, так как схема из двух триггеров не может фиксировать более четырех состояний.This can be done with respect to the TT1 and TT2 blocks, if the transition to a new internal state after the first cycle is performed upon the appearance of a unit at the output of I41, the second cycle is fixed after the appearance of the unit at the output of I31, the third is at the output of I21, the fourth is at the output of I21 with the transition to the initial state, since a circuit of two triggers cannot fix more than four states.

Таблица 2 переходов отображает такое функционирование второго блока (вместо ТТ2). В таблице номер состояния совпадает с номером символа, поступившего на вход Т первого блока и приведшего к этому состоянию. Таблица 2 фиксирует три цикла предыдущего блока (12 символов) и с наступлением четвертого цикла при формировании единицы на выходе I11 отображает переход вместе с первым блоком в исходное состояние (1).Table 2 transitions displays such a functioning of the second block (instead of TT2). In the table, the status number coincides with the number of the symbol received at the input T of the first block and leading to this state. Table 2 fixes three cycles of the previous block (12 characters) and, with the onset of the fourth cycle, when forming a unit at the output I11, it displays the transition with the first block to the initial state (1).

Таким образом, два блока фиксируют 12 символов в течение одного цикла их работы, то есть 6 импульсов и 6 пауз. Коэффициент счета первого блока 2, а второго 3. Если организовать по такому же принципу связь второго и третьего блоков, третьего и четвертого и т.д., то коэффициент счета такого счетчика при «n» блоках будет Ксч=2·3n-1, то есть каждый блок после первого будет иметь Ксч=3, так как фиксирует три цикла предыдущего блока.Thus, two blocks fix 12 characters during one cycle of their work, that is, 6 pulses and 6 pauses. The counting coefficient of the first block is 2, and the second 3. If we organize according to the same principle the connection of the second and third blocks, the third and fourth, etc., then the counting coefficient of such a counter with "n" blocks will be K sc = 2 · 3 n- 1 , that is, each block after the first will have K sc = 3, since it fixes three cycles of the previous block.

Схема такого счетчика приведена на Фиг.2. Первый блок счетчика Б1 такой же, как на Фиг.1 (обычный Т-триггер). Логические выражения выходов I, являющихся входами триггеров, приведены рядом с Таблицей 1.A diagram of such a counter is shown in FIG. 2. The first block of the counter B1 is the same as in Figure 1 (normal T-trigger). The logical expressions of outputs I, which are trigger inputs, are shown next to Table 1.

Внутренние состояния Таблицы 2 закодированы с использованием двух триггеров Т3 и Т4 с выходами Q3 и Q4. Цепи, воздействующие на входы этих триггеров, описываются логическими выражениями рядом с Таблицей 2 и отображены на Фиг.2 в блоке Б2. Эти цепи (логические схемы «И» на входах Т3 и Т4), в свою очередь, можно использовать как входы следующего (третьего) блока Б3, который должен фиксировать циклы блока Б2 с использованием такого же принципа.The internal states of Table 2 are encoded using two triggers T3 and T4 with outputs Q3 and Q4. The circuits acting on the inputs of these triggers are described by logical expressions next to Table 2 and are displayed in Figure 2 in block B2. These circuits (“AND” logic circuits at inputs T3 and T4), in turn, can be used as inputs of the next (third) block B3, which should fix the cycles of block B2 using the same principle.

Функционирование блока Б3 отображает Таблица 3. В этой таблице, так же как и в Таблице 4, состояние обозначается в виде двух чисел. Число над чертой означает номер символа на входе «Вх.» устройства, по которому происходит переход к этому состоянию, а число под чертой - номер последнего символа, при котором существует это состояние (то есть символа, предшествующего символу, приводящему к следующему внутреннему состоянию). Внутренние состояния Таблицы 3 закодированы комбинациями состояний триггеров Т5 и Т6 с выходами Q5 и Q6. Цепи, воздействующие на входы триггеров блока Б3, описываются логическими выражениями рядом с Таблицей 3. Они же являются одновременно входами блока Б4.The operation of block B3 is displayed in Table 3. In this table, as in Table 4, the state is indicated as two numbers. The number above the bar means the number of the symbol at the input “In” of the device by which the transition to this state occurs, and the number below the bar indicates the number of the last symbol at which this state exists (that is, the symbol preceding the symbol leading to the next internal state) . The internal states of Table 3 are encoded by combinations of the states of triggers T5 and T6 with outputs Q5 and Q6. The circuits that act on the inputs of the triggers of block B3 are described by logical expressions next to Table 3. They are also the inputs of block B4.

Из Таблицы 3 видно, что с помощью 3-х блоков фиксируется 36 входных символов (18 импульсов и 18 пауз), то есть Ксч=2·33-1=18.From Table 3 it can be seen that with the help of 3 blocks 36 input symbols (18 pulses and 18 pauses) are fixed, that is, K sc = 2 · 3 3-1 = 18.

Точно так же строится блок Б4 (Таблица 4). Цепи, воздействующие на входы триггеров блока Б4, описываются логическими выражениями рядом с Таблицей 4. Эти цепи можно использовать в качестве входов следующего блока в случае необходимости дальнейшего увеличения коэффициента счета.Block B4 is constructed in the same way (Table 4). The circuits affecting the inputs of the triggers of block B4 are described by logical expressions next to Table 4. These circuits can be used as inputs of the next block if it is necessary to further increase the counting factor.

Из Таблицы 4 видно, что число символов, фиксируемых с помощью четырех блоков, равно 108 (54 импульса и 54 паузы), то есть Ксч=2·34-1=54.From Table 4 it can be seen that the number of characters recorded using four blocks is 108 (54 pulses and 54 pauses), that is, K cf = 2 · 3 4-1 = 54.

Из сравнения схем Фиг.1 и Фиг.2 видно, что первые блоки у них одинаковы. Остальные блоки Фиг.2 имеют на один вентиль «НЕ» меньше, чем блоки Фиг.1. При этом каждый блок Фиг.2, кроме первого, имеет коэффициент счета Ксч=3, а не Ксч=2. как в схеме Фиг.1. За счет этого достигается экономия количества оборудования, так как при одинаковых коэффициентах счета в двух этих устройствах в предлагаемом устройстве требуется меньшее количество блоков.From a comparison of the schemes of FIG. 1 and FIG. 2, it is seen that the first blocks are the same. The remaining blocks of FIG. 2 have one “NOT” valve less than the blocks of FIG. 1. Moreover, each block of Figure 2, except for the first, has an account coefficient K sc = 3, and not K sc = 2. as in the scheme of FIG. 1. Due to this, savings in the amount of equipment are achieved, since with the same account coefficients in these two devices, the proposed device requires fewer blocks.

Кроме того, устройство по Фиг.2 обладает большим быстродействием, так как триггеры в нем переключаются практически одновременно, а не последовательно, как в прототипе Фиг.1.In addition, the device of FIG. 2 has high speed, since the triggers in it are switched almost simultaneously, and not sequentially, as in the prototype of FIG. 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Однородность (регулярность) структуры у предлагаемого устройства и прототипа на одинаковом уровне, так как изменение коэффициента счета в обоих случаях происходит за счет изменения количеств одинаковых блоков.The uniformity (regularity) of the structure of the proposed device and prototype is at the same level, since the change in the account coefficient in both cases occurs due to a change in the number of identical blocks.

Произведем сравнительную оценку количества оборудования для обоих случаев. Для получения в прототипе примерно такого же коэффициента счета, как в предлагаемом устройстве по Фиг.2 из 4-х блоков (Ксч=2·34-1=54), необходимо использовать 6 Т-триггеров (Ксч=26=64). То есть на два блока больше. Учитывая почти полную идентичность блоков, экономия составит примерно 6-4/6=1/3≈0,33 (более 30%). При определенных коэффициентах счета эта экономия более существенна.We will make a comparative assessment of the amount of equipment for both cases. To obtain in the prototype about the same account coefficient as in the proposed device of FIG. 2 from 4 blocks (K sc = 2 · 3 4-1 = 54), it is necessary to use 6 T-flip-flops (K sc = 2 6 = 64). That is, two blocks more. Given the almost complete identity of the blocks, the savings will be approximately 6-4 / 6 = 1 / 3≈0.33 (more than 30%). With certain account ratios, this savings is more substantial.

Сравним предлагаемое устройство с аналогом по авторскому свидетельству Рудько В.В. №265588. Для этого воспользуемся научной статьей (Л.Л.Симаков, В.В.Рудько. Синтез потенциальных двоичных счетчиков. Вопросы радиоэлектроники. Серия «Радиоизмерительная техника». Выпуск 8. 1971 г.), в которой авторы приводят методику синтеза счетчиков со структурой по авторскому свидетельству и пример синтеза счетчика с (Ксч=128). Копия статьи прилагается (см. Приложение 1).Compare the proposed device with an analogue according to the copyright certificate of Rudko V.V. No. 265588. To do this, we use a scientific article (L. L. Simakov, V. V. Rudko. Synthesis of potential binary counters. Questions of radio electronics. Series "Radio metering technology. Issue 8. 1971), in which the authors give a method for the synthesis of counters with a structure of copyright certificate and an example of the synthesis of a counter with (K cf = 128). A copy of the article is attached (see Appendix 1).

Для реализации Ксч=128 на основе предлагаемо о устройства необходимо 5 блоков (Ксч=2·35-1=162). Из схемы Фиг.2 видно, что для реализации каждого блока необходимо 4 схемы «И» и 4 схемы «ИЛИ-НЕ» (для реализации 2-х RS-триггеров). Всего 8 двухвходовых вентилей. Общее количество вентилей 5-8=40. В примере, приведенном в статье, используются семь триггеров Ту1у7, являющихся основными, и три триггера Тх1 - Тх3, являющихся вспомогательными. Все триггеры RS-типа. Входы R установки их в нуль обозначены Y1(0)-Y7(0) и X1(0)-Х3(0). Входы S установки их в состояние единицы обозначены Y1(1)-Y7(1) и Х1(1)-Х3(1).To implement K sc = 128 based on the proposed device, 5 blocks are needed (K sc = 2 · 3 5-1 = 162). From the diagram of Figure 2 it is seen that for the implementation of each block, 4 “AND” circuits and 4 “OR-NOT” circuits are needed (for the implementation of 2 RS-triggers). Only 8 two-way valves. The total number of valves is 5-8 = 40. In the example given in the article, seven triggers Т у1у7 , which are the main ones, and three triggers Т х1 - Т х3 , which are auxiliary, are used. All triggers are RS-type. The inputs R of setting them to zero are designated Y 1 (0) -Y 7 (0) and X 1 (0) -X 3 (0). The inputs S of setting them to the unit state are designated Y 1 (1) -Y 7 (1) and X 1 (1) -X 3 (1).

Булевы функции, описывающие цепи, воздействующие на входы триггеров, в статье не минимизированы. Для обеспечения корректного сравнения предлагаемого устройства и аналога необходимо их минимизировать, что приведет к использованию минимального количества оборудования. Ниже приводится минимизация функций Y1(0)-Y7(0) с использованием операции склеивания. Исходные булевы функции приведены в статье (см. Приложение 1). Внизу под конъюнкциями проставлены их условные номера для контроля операций склеивания. Под склеившимися конъюнкциями проставлены номера конъюнкций, из которых они получены путем склеивания.The Boolean functions that describe the circuits that act on the inputs of triggers are not minimized in the article. To ensure correct comparison of the proposed device and the analogue, it is necessary to minimize them, which will lead to the use of a minimum amount of equipment. The following is a minimization of the functions Y 1 (0) -Y 7 (0) using the gluing operation. The initial Boolean functions are given in the article (see Appendix 1). Below, under the conjunctions, their conditional numbers are affixed to control gluing operations. The glued conjunctions are marked with the numbers of the conjunctions from which they were obtained by gluing.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000003
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

В результате получены во много раз более простые функции, чем до минимизации, что привело к уменьшению количества оборудования.As a result, many times simpler functions were obtained than before minimization, which led to a decrease in the number of equipment.

Для функций Х1(1)-Х3(1) минимизация производится путем использования более простых конъюнкций для формирования более сложных конъюнкций, в которые более простые конъюнкции входят в виде составной части. При этом получение более сложных конъюнкций из более простых показано непосредственно на Фиг.3. Это привело к использованию для этих цепей только двухвходовых схем «И» и уменьшению количества оборудования.For functions X 1 (1) -X 3 (1), minimization is done by using simpler conjunctions to form more complex conjunctions, into which simpler conjunctions are included as an integral part. Moreover, obtaining more complex conjunctions from simpler ones is shown directly in FIG. 3. This led to the use of only two-input “I” circuits for these circuits and a reduction in the number of equipment.

Для функций Y1(1)-Y7(1) и функций Х1(0)-Х3(0) минимизация не требуется. Следует отметить, что без проведения минимизации аналог требует неоправданно большого количества оборудования.For functions Y 1 (1) -Y 7 (1) and functions X 1 (0) -X 3 (0) minimization is not required. It should be noted that without minimization, the analogue requires an unreasonably large amount of equipment.

Схема всех цепей, переключающих триггеры, соответствующих логическим функциям, приведена на Фиг.3. Сами триггеры не показаны на схеме с целью уменьшения ее объема без ущерба наглядности. Имеется в виду, что каждый из RS-триггеров реализован на двух элементах «ИЛИ-НЕ» как в предлагаемой схеме, так и в аналогах и в прототипе.A diagram of all the circuits switching triggers corresponding to logical functions is shown in FIG. 3. Triggers themselves are not shown in the diagram in order to reduce its volume without compromising visibility. It is understood that each of the RS-triggers is implemented on two “OR-NOT” elements both in the proposed circuit, and in the analogs and in the prototype.

Из схемы Фиг.3 следует, что в счетчик входят 36 вентилей в цепях переключения RS-триггеров и 20 вентилей для реализации самих 10-ти RS-триггеров, не показанных на схеме. Итого 56 вентилей. Причем многие вентили на Фиг.3 многовходовые, в то время как в предлагаемом устройстве по Фиг.2 они только двухвходовые. Отметим, что до минимизации аналог включал бы 90 вентилей.From the diagram of Figure 3 it follows that the counter includes 36 gates in the switching circuits of the RS-flip-flops and 20 gates for the implementation of the 10 RS-flip-flops themselves, not shown in the diagram. Total 56 gates. Moreover, many of the valves in figure 3 are multi-input, while in the proposed device of figure 2 they are only two-input. Note that, to minimize, the analogue would include 90 gates.

Разница в вентилях 56-40=16. В процентах экономия составляет (16/56≈0,285), то есть порядка 30% (при этом не учитывается то, что в аналоге более сложные вентили и меньший коэффициент счета, чем в предлагаемом устройстве).The difference in valves is 56-40 = 16. The percentage savings is (16 / 56≈0.285), that is, about 30% (this does not take into account the fact that the analog has more complex valves and a lower count coefficient than in the proposed device).

Быстродействие можно принять в обоих случаях одинаковым, так как и в том и в другом случае триггеры переключаются практически одновременно, а не последовательно во времени, как в пртотипе.The speed can be assumed the same in both cases, since in both cases the triggers switch almost simultaneously, and not sequentially in time, as in the prototype.

По однородности (регулярности) структуры предлагаемое устройство значительно выигрывает, так как его блоки полностью идентичны независимо от коэффициента счета и состоят из более однотипных вентилей. В схеме данного аналога структура, состав вентилей и число их входов меняются при изменении коэффициента счета.By the uniformity (regularity) of the structure, the proposed device wins significantly, since its blocks are completely identical regardless of the counting coefficient and consist of more similar valves. In the circuit of this analogue, the structure, composition of the valves and the number of their inputs change when the count coefficient changes.

Далее проведем сравнение со схемой аналога по авторскому свидетельству Гудко Н.И. №423249. Эта схема, как было изложено выше, имеет высокое быстродействие, но требует большего количества оборудования при достаточно больших коэффициентах счета и имеет неоднородную (нерегулярную) структуру. Так, уже при K=6 она использует 4 RS-триггера (8 вентилей «ИЛИ-НЕ»), 8 двухвходовых схем «ИЛИ» на входах триггеров, 12 четырехвходовых схем «И» для организации переходов от одного из двенадцати состояний к другому. Итого 28 вентилей (без учета того, что они не все двухвходовые).Next, we will compare with the analogue scheme according to the copyright certificate of N. Gudko. No. 423249. This scheme, as described above, has high speed, but requires more equipment with sufficiently large account coefficients and has an inhomogeneous (irregular) structure. So, already at K cch = 6, it uses 4 RS-flip-flops (8 “OR-NOT” gates), 8 two-input “OR” circuits at the inputs of triggers, 12 four-input “I” circuits for organizing transitions from one of twelve states to another . A total of 28 gates (excluding the fact that they are not all two-input).

Предлагаемое устройство использует 2 блока. В первом блоке 9 двухвходовых вентилей, во втором 8. Итого 17 вентилей. Выигрыш 28-17/28=11/28=0.39. То есть порядка 40%. При возрастании коэффициента счета выигрыш будет возрастать. При коэффициенте счета 18 выигрыш составит более 60%.The proposed device uses 2 blocks. In the first block there are 9 two-input gates, in the second 8. Total 17 gates. Winning 28-17 / 28 = 11/28 = 0.39. That is about 40%. As the coefficient of the account increases, the gain will increase. With an account ratio of 18, the gain will be more than 60%.

В данном аналоге структура неоднородна и изменяется при изменении коэффициента счета.In this analogue, the structure is heterogeneous and changes when the counting coefficient changes.

За основу блоков предлагаемого устройства можно брать известные и широко применяемые устройства или их модификации. Объединяя их в соответствии с предлагаемой структурой, можно получить устройства циклического действия, превосходящие известные по экономии количества оборудования, быстродействию и более однородные (регулярные) по структуре.The basis of the blocks of the proposed device, you can take the well-known and widely used devices or their modifications. By combining them in accordance with the proposed structure, it is possible to obtain cyclic devices that are superior to the equipment known in terms of economy, speed, and more uniform (regular) in structure.

Это по существу и сделано при построении схемы Фиг.2, когда за основу взята повсеместно применяемая структура Т-триггера, используемая в прототипе Фиг.1. Проведена ее модификация. Исключен Т-вход. Введены 4 входа, выполняющие ту же функцию перевода блока из одного внутреннего состояния в другое, но только при появлении активного уровня (в данном случае единицы) на одном из входов, и не изменяющие состояние блока при переходе активного уровня в пассивный (в нуль). Введены 4 выхода, каждый из которых формирует активный уровень (единицу), соответствующий одному из состояний блока. Эта модификация проведена путем устранения связей между вентилями и без организации новых связей. При этом устранен вентиль «НЕ». Далее организованы связи между выходами и входами блоков в соответствии с принципом, описанным выше, являющимся отличительным для предлагаемого устройства.This is essentially what was done when constructing the circuit of FIG. 2, when the commonly used T-trigger structure used in the prototype of FIG. 1 was taken as the basis. Modified. T-input excluded. 4 inputs have been introduced that perform the same function of transferring a block from one internal state to another, but only when an active level (in this case, a unit) appears at one of the inputs, and do not change the state of the block when the active level goes to passive (to zero). 4 outputs have been introduced, each of which forms an active level (unit) corresponding to one of the block states. This modification was carried out by eliminating the connections between the valves and without organizing new connections. At the same time, the “NOT” valve has been eliminated. Next, organized communication between the outputs and inputs of the blocks in accordance with the principle described above, which is distinctive for the proposed device.

В результате каждый блок, кроме первого, обеспечивает увеличение коэффициента счета в 3 раза, вместо 2-х при добавлении блока (Т-триггера) в прототипе Фиг.1. И при этом модифицированный блок проще (исключен элемент «НЕ»). При равных коэффициентах счета обеспечивается значительная экономия количества оборудования за счет меньшего количества блоков в устройстве с предлагаемой структурой.As a result, each block, except the first, provides an increase in the account coefficient by 3 times, instead of 2 when adding a block (T-trigger) in the prototype of Figure 1. And at the same time, the modified block is simpler (the “NOT” element is excluded). With equal account factors, significant savings are achieved in the amount of equipment due to the fewer blocks in the device with the proposed structure.

Это можно проиллюстрировать также на примере построения устройства, в котором за основу взят широко известный счетчик Джонсона (счетчик Мебиуса). Описание счетчика Джонсона приведено, например, в книге Е.П.Угрюмов. Цифровая схемотехника. Санкт-Петербург, «БХВ-Петербург», 2004 г.This can also be illustrated by the example of constructing a device in which the well-known Johnson counter (Moebius counter) is taken as the basis. A description of Johnson's counter is given, for example, in the book of E.P. Ugryumov. Digital circuitry. St. Petersburg, BHV-Petersburg, 2004

Построим счетчик импульсов из блоков, представляющих собой модифицированные счетчики Джонсона, в которых переход из одного состояния в другое осуществляется под воздействием многих входов, являющихся выходами предыдущего блока (кроме первого блока, который работает непосредственно от тактовых импульсов).We construct a pulse counter from blocks representing modified Johnson counters, in which the transition from one state to another is carried out under the influence of many inputs that are outputs of the previous block (except for the first block, which works directly from clock pulses).

Это такая же задача, как и в случае блоков из Т-триггеров, когда для переключения RS-триггеров в их составе при переходе к предлагаемой структуре используются те же вентили, но на входы которых подаются сигналы не от одного и того же выхода предыдущего блока, являющегося для последующего блока таковым, а от многих выходов предыдущего блока, которые соединяются со входами последующего, а точнее со входами вентилей, переключающих триггеры в соответствии с заявляемым, описанным ранее порядком соединения.This is the same task as in the case of blocks from T-triggers, when the same gates are used to switch RS-triggers in their composition when moving to the proposed structure, but the inputs of which are not from the same output of the previous block, which is for the subsequent block such, and from many outputs of the previous block, which are connected to the inputs of the subsequent, and more precisely, to the inputs of the gates that switch the triggers in accordance with the claimed connection procedure described earlier.

В случае счетчика Джонсона структура блоков сохраняется, но для каждой схемы «И» на входах триггеров добавляется один вход, что обеспечивает формирование на этих схемах «И» выходных сигналов распределителя импульсов (счетчик превращается в распределитель, в котором цепи переключения триггеров выполняют одновременно роль дешифратора, формирующего выходные сигналы распределителя импульсов, отображающие состояния блока и воздействующие на последующий блок в соответствии с предлагаемым порядком соединения блоков. Каждый последующий блок, на который воздействует предыдущий, переходит в следующее внутреннее состояние при появлении единицы на одном из входов и не меняет его при переходе ее в нуль (в общем случае нужно говорить об активном уровне, переводящем блок в следующее внутреннее состояние, и о сохранении прежнего внутреннего состояния при смене активного уровня на пассивный).In the case of the Johnson counter, the block structure is preserved, but one input is added to the inputs of the triggers for each And circuit, which ensures the formation of the output signals of the pulse distributor (the counter turns into a distributor, in which the trigger switching circuits act simultaneously as a decoder generating the output signals of the pulse distributor, displaying the state of the block and acting on the subsequent block in accordance with the proposed order of connection of the blocks. ok, which is affected by the previous one, goes into the next internal state when a unit appears on one of the inputs and does not change it when it goes to zero (in general, we need to talk about the active level that transfers the block to the next internal state, and about maintaining the previous internal state when changing the active level to passive).

Счетчик реализован на RS-триггерах для обеспечения возможности наиболее корректного сравнения с аналогами и прототипом, схемы которых реализованы в RS-триггерах. При этом счетчик должен иметь коэффициент счета, больший или равный 128.The counter is implemented on RS-flip-flops to provide the most correct comparison with analogs and prototypes, circuits of which are implemented in RS-flip-flops. At the same time, the counter must have an account coefficient greater than or equal to 128.

Возьмем за основу два первых блока по четыре RS-триггера и третий блок, имеющий три RS-триггера. Следует отметить, что в рамках принципа построения заявляемого устройства циклического действия, как правило, возможны разные варианты разбиения на блоки, из которых можно выбрать наиболее удовлетворяющие заданным в каждом случае критериям.We take as a basis the first two blocks of four RS-flip-flops and the third block, which has three RS-flip-flops. It should be noted that within the framework of the principle of constructing the inventive device of cyclic action, as a rule, different options for splitting into blocks are possible, from which you can choose the most satisfying criteria specified in each case.

Таблица 5 переходов описывает работу блока 1, который имеет один тактовый вход, обозначенный буквой «а». Первый блок является обычным счетчиком Джонсона, работающим как распределитель импульсов. Блок принимает 8 внутренних состояний, число которых равно в данном случае числу состояний в клетках таблицы. Номер состояния в клетке таблицы соответствует номеру символа на входе, вызвавшем это состояние. Внутренние состояния, соответствующие строкам таблицы, кодируются кодом Джонсона, комбинации которого образуют последовательность типа «волна единиц и волна нулей». Комбинации отображаются четырьмя RS-триггерами с прямыми выходами Q1-Q4. Каждое состояние декодируется, и в результате на выходах I11-I81 формируются последовательно единицы. Первая цифра в обозначении выхода - это номер выхода, на котором появляется единица при поступлении на вход символа с таким же номером, и одновременно номер внутреннего состояния, в котором формируется этот выход. Вторая цифра - номер блока. F(R) и F(S)-функции алгебры логики, отображающие цепи, воздействующие на входы установки триггеров соответственно в состояние нуль и состояние единица. Функции алгебры логики, описывающие цепи, воздействующие на выходы "I", обозначены как сами выходы. Все эти функции приведены справа от Таблицы 5.The transition table 5 describes the operation of block 1, which has one clock input, indicated by the letter "a". The first block is a regular Johnson counter, operating as a pulse distributor. The block accepts 8 internal states, the number of which is equal in this case to the number of states in the cells of the table. The state number in the table cell corresponds to the symbol number at the input that caused this state. The internal states corresponding to the rows of the table are encoded by the Johnson code, combinations of which form a sequence of the “wave of units and wave of zeros” type. Combinations are displayed by four RS-flip-flops with direct outputs Q1-Q4. Each state is decoded, and as a result, units are formed sequentially at the outputs I11-I81. The first digit in the designation of the output is the number of the output on which the unit appears when a symbol with the same number arrives at the input, and at the same time the number of the internal state in which this output is formed. The second digit is the block number. F (R) and F (S) -functions of the algebra of logic, mapping circuits that act on the inputs of the installation of triggers, respectively, to the state zero and state one. The functions of the algebra of logic that describe the circuits that act on the outputs of "I" are designated as the outputs themselves. All these functions are shown to the right of Table 5.

Таблица 6 переходов описывает работу блока 2, входы которого I11-I81 являются выходами блока 1. Его внутренние состояния закодированы четырехразрядным кодом Джонсона, отображаемым четырьмя RS-триггерами с прямыми выходами Q5-Q8. Выходы этого блока I12-I82 являются выходами распределителя и входами блока 3. Все обозначения сделаны по такому же принципу, как и в блоке 1. Блок 2 фиксирует семь циклов блока 1 и обеспечивает фиксацию 56 символов (коэффициент счета 28). Функции алгебры логики, описывающие цепи, воздействующие на выходы распределителя и на входы триггеров, приведены ниже Таблицы 6.The transition table 6 describes the operation of block 2, the inputs of which I11-I81 are the outputs of block 1. Its internal states are encoded by a four-digit Johnson code displayed by four RS-triggers with direct outputs Q5-Q8. The outputs of this block I12-I82 are the outputs of the distributor and the inputs of block 3. All designations are made according to the same principle as in block 1. Block 2 captures seven cycles of block 1 and provides a fixation of 56 characters (account ratio 28). The functions of the algebra of logic that describe the circuits that act on the outputs of the distributor and on the inputs of the triggers are shown below in Table 6.

Таблица 7 переходов описывает работу блока 3. На его входы подаются сигналы с выходов блока 2 I12-I82. Состояния блока в каждой клетке, определяемые состоянием входа и состоянием триггеров (внутренним состоянием), обозначены номером символа, который определяет переход к этому состоянию. Возврат блока к исходному состоянию происходит 281-м символом, который является первым символом в новом цикле. То есть блок 3 фиксирует 280 символов (5 циклов блока 2) и обеспечивает коэффициент счета 140. Шесть внутренних состояний кодируются 3-х разрядным кодом Джонсона (триггеры Т9-Т11 с выходами Q9-Q11).The transition table 7 describes the operation of block 3. Signals from the outputs of block 2 I12-I82 are supplied to its inputs. The states of the block in each cell, determined by the state of the input and the state of the triggers (internal state), are indicated by the number of the symbol that determines the transition to this state. The block returns to its initial state by the 281st character, which is the first character in the new cycle. That is, block 3 captures 280 characters (5 cycles of block 2) and provides a count coefficient of 140. Six internal states are encoded with a 3-digit Johnson code (T9-T11 triggers with outputs Q9-Q11).

Цепи на входах триггеров описываются логическими функциями справа от Таблицы 7. Конъюнкции в них содержат две переменные, так как не требуется формирования выходов распределителя для управления следующим блоком.The circuits at the inputs of the triggers are described by logical functions to the right of Table 7. The conjunctions in them contain two variables, since it is not necessary to form the outputs of the distributor to control the next block.

Всего для реализации счетчика требуется для 11-ти триггеров 22 схемы «ИЛИ-НЕ», для входных цепей триггеров и выходов блоков 16 трехвходовых схем «И» и 6 двухвходовых схем «И». Итого 44 вентиля, что немного превышает количество оборудования в предлагаемом устройстве по Фиг.2, но меньше, чем в аналогах и прототипе.In total, for the implementation of the counter, for 11 triggers, 22 “OR-NOT” circuits are required, for input circuits of triggers and outputs of blocks 16 of three-input “I” circuits and 6 two-input “I” circuits. Total 44 valves, which slightly exceeds the amount of equipment in the proposed device according to Figure 2, but less than in analogues and prototype.

Однородность меньше, чем в прототипе Фиг.2, но выше, чем у аналога Фиг.3 и аналога по авт. свидетельству Гудко Н.И. №423249, но в принципе может быть повышена за счет другого выбора блоков. Быстродействие примерно такое же, как в структуре Фиг.2 и Фиг.3.The homogeneity is less than in the prototype of FIG. 2, but higher than that of the analogue of FIG. 3 and the analogue according to ed. testimony Gudko N.AND. No. 423249, but in principle it can be increased due to a different choice of blocks. The performance is approximately the same as in the structure of FIG. 2 and FIG. 3.

Таким образом, выигрыш во многих случаях очевиден. Если же реализовать счетчик Джонсона с таким коэффициентом счета в виде одного блока, то потребуется 280 внутренних состояний, так как блок будет менять внутреннее состояние на каждое изменение входа. При использовании кода Джонсона это потребует 140 триггеров!Thus, the gain in many cases is obvious. If you implement a Johnson counter with such an account coefficient in the form of a single block, then 280 internal states will be required, since the block will change the internal state for each input change. Using Johnson's code, this will require 140 triggers!

В случае использования нескольких блоков, организованных по принципу счетчика Джонсона и имеющих соединение выходов и входов в соответствии с предлагаемым принципом, может в несколько раз сократиться количество оборудования и практически полностью сохраняются достоинства счетчика Джонсона (быстродействие, однородность структуры, простая организация выходов распределителя).In the case of using several units organized according to the Johnson counter principle and having a combination of outputs and inputs in accordance with the proposed principle, the amount of equipment can be reduced several times and the advantages of the Johnson counter can be almost completely preserved (speed, uniformity of structure, simple organization of distributor outputs).

Таким же образом в соответствии с предлагаемым принципом можно организовать разбиение на блоки и при использовании структуры аналога по авт. свидетельству Гудко Н.И. №423249, сохраняя в значительной степени ее достоинство (быстродействие) и значительно сокращая количество оборудования и добиваясь однородности структуры.In the same way, in accordance with the proposed principle, it is possible to organize the division into blocks when using the analog structure according to ed. testimony Gudko N.AND. No. 423249, preserving to a large extent its dignity (speed) and significantly reducing the amount of equipment and achieving uniform structure.

При построении устройства циклического действия с предлагаемой структурой можно использовать в качестве его блоков другие известные устройства, подвергая их модификации так же, как это было сделано в вышеприведенных примерах и, получая выигрыш в количестве оборудования, быстродействии, однородности (регулярности) структуры. Например, в качестве таких блоков можно использовать счетчик в коде Грея, что даст экономию количества оборудования, увеличение однородности (регулярности) структуры при сохранении высокого быстродействия и отсутствия паразитных импульсов на выходе дешифратора, что является достоинством этих счетчиков.When constructing a cyclic device with the proposed structure, other known devices can be used as its blocks, subjecting them to modifications in the same way as was done in the above examples and gaining in the amount of equipment, speed, uniformity (regularity) of the structure. For example, a counter in the Gray code can be used as such blocks, which will save equipment quantity, increase the structure uniformity (regularity) while maintaining high speed and the absence of spurious pulses at the decoder output, which is the advantage of these counters.

Figure 00000009
Figure 00000009

Следует отметить также положительное свойство предлагаемого устройства в части высоких возможностей использования логических схем, воздействующих на входы триггеров, для реализации выходов (в частности выходов распределителя импульсов), что ведет к снижению количества оборудования. Это видно из приведенных примеров. Каждый блок в предлагаемой структуре является по существу распределителем импульсов. Это позволяет дополнительно снижать количество оборудования при реализации таких широко распространенных в цифровой технике устройств, как кодирующие устройства и устройства управления процессоров ЭВМ.It should also be noted the positive property of the proposed device in terms of high possibilities of using logic circuits that act on the inputs of triggers for implementing outputs (in particular, outputs of the pulse distributor), which leads to a decrease in the number of equipment. This can be seen from the above examples. Each block in the proposed structure is essentially a pulse distributor. This allows you to further reduce the amount of equipment during the implementation of such devices widely used in digital technology as encoders and computer processor control devices.

Функционирование схемы, приведенной на Фиг.2, было проверено путем моделирования на ПЭВМ с использованием программы Electronics Worckbench 6.0.(схема Фиг.5). На Фиг.5 приводится распечатка схемы, построенной с использованием принципа, предлагаемого в заявке, и схемы прототипа (для сравнения по количеству оборудования), которые обе подверглись моделированию, с изображением логических элементов в соответствии с международными стандартами, раскрытой структурой RS-триггеров на основе двух элементов «ИЛИ-НЕ» и с переключателем S1 для формирования входных сигналов для обеих схем, а также с индикаторами состояния триггеров (обозначены буквой X).The operation of the circuit shown in Figure 2 was tested by modeling on a PC using the Electronics Worckbench 6.0 program (diagram of Figure 5). Figure 5 shows a printout of the circuit constructed using the principle proposed in the application, and the prototype circuit (for comparison by the number of equipment), which both underwent modeling, with the image of logic elements in accordance with international standards, the disclosed structure of RS-triggers based on two elements “OR-NOT” and with switch S1 for generating input signals for both circuits, as well as with trigger status indicators (indicated by the letter X).

Схема по заявке состоит из трех блоков, полностью идентичных по структуре блокам Б1-БЗ на Фиг.2. Первый блок (аналог Б1) состоит из 2-х RS-триггеров на элементах «ИЛИ-НЕ» U1A и U1B (первый RS-триггер) и U1C и U1D (второй RS-триггер) и является Т-триггером. Второй и третий блоки (аналоги Б2 и БЗ) состоят также каждый из 2-х таких же RS-триггеров (U4A, U4B и U4C, U4D - второй блок; U6A, U6B и U6C, U6D - третий блок), но не являются Т-триггерами.The application circuit consists of three blocks that are completely identical in structure to blocks B1-BZ in FIG. 2. The first block (analogue B1) consists of 2 RS-triggers on the elements "OR-NOT" U1A and U1B (first RS-trigger) and U1C and U1D (second RS-trigger) and is a T-trigger. The second and third blocks (analogues of B2 and BZ) also consist of each of 2 of the same RS triggers (U4A, U4B and U4C, U4D - the second block; U6A, U6B and U6C, U6D - the third block), but are not T -triggers.

Схема прототипа состоит из 3-х Т-триггеров (таких же, как в первом блоке схемы по заявке).The prototype circuit consists of 3 T-triggers (the same as in the first block of the circuit upon request).

Схема по заявке имеет коэффициент счета K=2·32=18. В схеме прототипа K=23=8.The application scheme has an account coefficient K cc = 2 · 3 2 = 18. In the prototype scheme K cch = 2 3 = 8.

Для обеспечения Ксч=18 в прототипе необходимо добавить 2 блока. Таким образом, экономия оборудования составляет примерно 2/5=0,4=40% (без учета вентилей «НЕ», отсутствующих в блоках по заявке, кроме первого блока).To ensure K SCH = 18 in the prototype, you must add 2 blocks. Thus, the equipment savings is approximately 2/5 = 0.4 = 40% (excluding the “NOT” valves, which are absent in the blocks on request, except for the first block).

Представим предлагаемое устройство в виде обобщенной схемы Фиг.4. Устройство содержит блоки 1,2,…Р, каждый из которых имеет порядковые номера входов 0i,1i,2i,…ni и выходов 0i', 1i',2i',…n'i (где i - номер блока).Imagine the proposed device in the form of a generalized diagram of Fig.4. The device contains blocks 1,2, ... P, each of which has serial numbers of inputs 0 i , 1 i , 2 i , ... n i and outputs 0 i ', 1 i ', 2 i ', ... n' i (where i - block number).

Каждый выход предыдущего блока соединен с одним из входов последующего блока, как показано на Фиг.4 на примере соединения блоков 1 и 2. Остальные блоки соединяются по такому же принципу. То есть число выходов предыдущего блока равно числу входов последующего блока ni'=ni. Выходы 0i' и входы 0i+1 соединяются между собой (0i' - выход, соответствующий исходному состоянию предыдущего блока, 0i+1 - вход, переводящий последующий блок в исходное состояние). Каждый из выходов предыдущего блока соединяется с зеркально расположенным относительно него входом последующего блока. Зеркальность определяется относительно мнимой горизонтальной линии, расположенной так, чтобы по обе стороны от нее располагалось одинаковое число выходов и входов блоков без учета выхода 0i' и входа 0i+1, соответствующих исходному состоянию блоков. То есть выходы и входы образуют соединенные пары. Например, для блоков 1 и 2 это 11' с n2, 2'1 с (n2-1),…(i'1-1) с (j2+1), i'1 с j2, (i'1+1) с (j2-1), (n1'-1) с 22, n1' с 12.Each output of the previous block is connected to one of the inputs of the subsequent block, as shown in Fig. 4 using the example of connecting blocks 1 and 2. The remaining blocks are connected in the same way. That is, the number of outputs of the previous block is equal to the number of inputs of the next block n i ' = n i . The outputs 0 i ' and the inputs 0 i + 1 are interconnected (0 i ' is the output corresponding to the initial state of the previous block, 0 i + 1 is the input that transfers the subsequent block to the initial state). Each of the outputs of the previous block is connected to the input of the next block that is mirrored relative to it. Mirroring is determined with respect to an imaginary horizontal line located so that on both sides of it there is the same number of outputs and inputs of blocks without taking into account output 0 i ' and input 0 i + 1 , corresponding to the initial state of the blocks. That is, the outputs and inputs form connected pairs. For example, for blocks 1 and 2, this is 1 1 ' with n 2 , 2 ' 1 s (n 2 -1), ... (i ' 1 -1) s (j 2 +1), i ' 1 with j 2 , ( i ' 1 +1) s (j 2 -1), (n 1 ' -1) s 2 2 , n 1 ' s 1 2 .

Выходы 1,2… блоков соединяются со входом Р выходного блока с целью использования выходов логических элементов блоков для формирования выходов устройства 0р',1р',…np'.The outputs 1,2 ... of the blocks are connected to the input P of the output block in order to use the outputs of the logic elements of the blocks to form the outputs of the device 0 p ' , 1 p ' , ... n p ' .

Блок 1 переходит в очередное внутреннее состояние при любом изменении состояний входов. Каждому очередному состоянию соответствует активный уровень на очередном выходе из числа 01',11'…n1'. Блоки 2…P имеют внутренние состояния, переключаемые в одной заданной очередности, образующей замкнутый цикл, и переключаются в очередное внутреннее состояние при подаче активного уровня на очередной вход 0i,1i,2i,…ni, каждому из которых соответствует одно очередное состояние, и не меняют своего внутреннее состояния при переходе активного уровня в пассивный. При числе фиксируемых циклов, большем числа входов, один и тот же вход может вызывать переход в разные внутренние состояния в разных циклах. Каждому очередному состоянию этих блоков так же, как и в блоке 1, соответствует активный уровень на очередном выходе из числа 0i',1i',2i'… ni'.Block 1 goes into the next internal state with any change in the state of the inputs. Each successive state corresponds to an active level at the next exit from the number 0 1 ' , 1 1 ' ... n 1 ' . Blocks 2 ... P have internal states that are switched in one given sequence, forming a closed loop, and switch to the next internal state when the active level is applied to the next input 0 i , 1 i , 2 i , ... n i , each of which corresponds to one next state, and do not change their internal state during the transition of the active level to the passive. With the number of fixed cycles greater than the number of inputs, the same input can cause a transition to different internal states in different cycles. Each next state of these blocks, like in block 1, corresponds to an active level at the next output from the number 0 i ' , 1 i ' , 2 i ' ... n i ' .

Вышеописанный порядок соединения блоков означает, что выходы предыдущего блока соединены со входами последующего блока таким образом, что после сигнала на очередном входе последующего блока, переводящем этот блок в очередное состояние «j» в данном цикле предыдущего блока, следующим сигналом, переводящим блок в следующее состояние (j+1) в следующем цикле предыдущего блока, является сигнал, предшествующий по циклу предыдущего блока сигналу, переводящему последующий блок в состояние «j».The above-described order of connection of the blocks means that the outputs of the previous block are connected to the inputs of the next block so that after the signal at the next input of the next block, which transfers this block to the next state “j” in this cycle of the previous block, the next signal that transfers the block to the next state (j + 1) in the next cycle of the previous block, is the signal preceding the cycle of the previous block to the signal that transfers the next block to the state "j".

За счет такого соединения блоков с указанной организацией обеспечивается экономия количества оборудования, так как не расходуются внутренние состояния блока на отображение перехода от активного уровня входа к пассивному. Блок с одним и тем же количеством внутренних состояний может фиксировать большее количество циклов предыдущего блока, то есть при одном и том же количестве оборудования обеспечивается больший коэффициент счета или при одинаковых коэффициентах счета обеспечивается экономия количества оборудования.Due to such a connection of the blocks with the specified organization, the amount of equipment is saved, since the internal states of the block are not spent on displaying the transition from the active input to the passive level. A block with the same number of internal states can record a larger number of cycles of the previous block, that is, with the same amount of equipment, a greater counting factor is provided or with the same counting coefficients, the amount of equipment is saved.

Быстродействие достигается за счет одновременного, а не последовательного срабатывания триггеров при переходе от состояния к состоянию.Performance is achieved due to the simultaneous, rather than sequential triggering of triggers during the transition from state to state.

Регулярность структуры обеспечивается за счет идентичности блоков. Все это подтверждается обоснованиями и конкретными схемами, приведенными выше.The regularity of the structure is ensured by the identity of the blocks. All this is confirmed by the justifications and specific schemes given above.

Claims (1)

Цифровое устройство для формирования последовательностей управляющих сигналов, выполненное на потенциальных логических элементах, включающее тактирующие входы, выходы, на которых формируются управляющие сигналы, два или более последовательно соединенных блоков, являющихся последовательными устройствами; при этом один из блоков входной, к которому подключены тактирующие входы, выполнен таким образом, что имеет внутренние состояния, переключаемые в одной заданной очередности, образующей замкнутый цикл, при этом любое изменение уровня тактирующего сигнала переключает блок в очередное внутреннее состояние, а каждому его внутреннему состоянию соответствует выход, на котором появляется активный уровень при переключении в это состояние; один выходной с выходами управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью экономии количества оборудования, повышения быстродействия, повышения регулярности структуры каждый из блоков, кроме входного, выполнен таким образом, что имеет внутренние состояния, переключаемые в одной заданной очередности, образующей замкнутый цикл, активный уровень на каждом из его очередных входов, соответствующем очередному внутреннему состоянию, переключает блок в это очередное внутреннее состояние, а переход активного уровня в пассивный не вызывает изменения внутреннего состояния; каждый блок, кроме выходного, имеет выходы, активный уровень на каждом из которых соответствует одному из внутренних состояний блока, а выходной блок имеет выходы, учитывающие состояния этого блока и других блоков; выходы предыдущего блока соединены со входами последующего блока таким образом, что после сигнала на очередном входе последующего блока, переключающем этот блок в очередное внутреннее состояние «j» в данном цикле предыдущего блока, следующим сигналом, переключающим последующий блок в следующее внутренне состояние (j+1) в следующем цикле предыдущего блока, является сигнал, предшествующий по циклу предыдущего блока сигналу, переключающему последующий блок во внутреннее состояние «j». A digital device for generating sequences of control signals made on potential logic elements, including clock inputs, outputs on which control signals are generated, two or more series-connected blocks that are serial devices; in this case, one of the input blocks, to which the clock inputs are connected, is made in such a way that it has internal states that are switched in one predetermined order, forming a closed loop, while any change in the level of the clock signal switches the block to the next internal state, and to each of its internal the state corresponds to the output at which the active level appears when switching to this state; one output with outputs of control signals, characterized in that, in order to save the amount of equipment, improve performance, increase the regularity of the structure, each of the blocks, except the input, is made in such a way that it has internal states that are switched in the same given sequence, forming a closed loop, the active level at each of its next inputs, corresponding to the next internal state, switches the unit to this next internal state, and the transition of the active level to passive does not cause changes in internal state; each block, except the output, has outputs, the active level on each of which corresponds to one of the internal states of the block, and the output block has outputs that take into account the states of this block and other blocks; the outputs of the previous block are connected to the inputs of the subsequent block in such a way that after a signal at the next input of the next block, which switches this block to the next internal state “j” in this cycle of the previous block, the next signal switches the next block to the next internal state (j + 1 ) in the next cycle of the previous block, is the signal preceding the cycle of the previous block to the signal that switches the next block to the internal state "j".
RU2008124113/09A 2008-06-19 2008-06-19 Digital device for shaping sequencies of control signals RU2397610C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008124113/09A RU2397610C2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Digital device for shaping sequencies of control signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008124113/09A RU2397610C2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Digital device for shaping sequencies of control signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008124113A RU2008124113A (en) 2009-12-27
RU2397610C2 true RU2397610C2 (en) 2010-08-20

Family

ID=41642323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008124113/09A RU2397610C2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Digital device for shaping sequencies of control signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2397610C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475954C2 (en) * 2011-03-22 2013-02-20 Николай Иванович Гудко Digital device to generate sequences of control signals with parallel transfer
RU2642395C2 (en) * 2016-06-15 2018-01-24 Николай Иванович Гудко Digital device for forming sequences of control signals with sequential transfer of information

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОПАДЧИЙ Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника. - М.: Горячая линия - Телеком, 2000, рис.17.4а. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475954C2 (en) * 2011-03-22 2013-02-20 Николай Иванович Гудко Digital device to generate sequences of control signals with parallel transfer
RU2642395C2 (en) * 2016-06-15 2018-01-24 Николай Иванович Гудко Digital device for forming sequences of control signals with sequential transfer of information

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008124113A (en) 2009-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0242599A2 (en) Method and apparatus for simulating memory arrays in a logic simulation machine
US4780894A (en) N-bit gray code counter
EP0240546A4 (en) Random sequence generators
RU2397610C2 (en) Digital device for shaping sequencies of control signals
CN100576751C (en) Be used to produce the method for even numbered reduced gray codes and comprise the device of simplifying Gray code
AU6842800A (en) Parallel turbo coder implementation
WO2008008297A2 (en) Glitch-free clock switcher
US4354188A (en) Device for dividing a recurrent input signal by a non-integer divisor f, notably by f=N-1/2
RU2475954C2 (en) Digital device to generate sequences of control signals with parallel transfer
US3787669A (en) Test pattern generator
US6725245B2 (en) High speed programmable counter architecture
RU2642395C2 (en) Digital device for forming sequences of control signals with sequential transfer of information
Felsenthal et al. The condorcet‐efficiency of sophisticated voting under the plurality and approval procedures
US3054059A (en) Pattern suppressed counter circuit
RU2319192C2 (en) Device for building programmable digital microprocessor systems
Manning et al. Synchronous counters constructed entirely of JK flip-flops
RU2761135C1 (en) Counter with saving the number of units
SU1016778A1 (en) Code comparison circuit
KR200155054Y1 (en) Counter circuit
Rompis A Logic Circuit Simulation for Choosing a Group or a Question using Register and Encoder
RU2207612C2 (en) Device for numeric control of electric drives, elrectronic switches, and alarms
US7742598B2 (en) Shrinking key generator for parallel process
SU949654A1 (en) Square rooting device
SU1456978A1 (en) Device for normalizing images
RU2024057C1 (en) Petry-net analyzer