Brevet FR2217867A1 — publié le 19740906

La présente invention, due à Dzintar Karlovich ZIBIN, concerne les compteurs et plus particulièrement les compteurs d'im- pulsions destinés aux matériels de calcul de mesures numériques et autres. On connait déjà un compteur d'impulsions réalisé avec des portes logiques du type ET, OU et NON, et leurs combinaisons, qui comporte deux bascules à n étages (où n = 3, 4, 5...) dont la première à ses sorties reliées à travers un groupe de n portes ET, aux entrées de la seconde bascule dont les sorties sont reliées, elles aussi, à travers un autre groupe de n portes ET aux entrées de la première, le reste des entrées des portes ET de chaque groupe étant reunies entre elles pour former les entrées de comptage du compteur. Dans chaque bascule du dispositif connu chaque étage à sa sortie couplée aux entrées du reste (n-l) des étages de ladite bascule. Chacune des entrées de la bascule est réunie, elle aussi, aux entrées de n-l étages. Un tel compteur est donc un montage compliqué, doté d'un pouvoir de charge limité, étant donné que la croissance du nombre n d'étages fait augmenter brutalement le nombre de connexions entre étages dans les bascules et en même temps le nombre d'entrées des éléments logiques constituant les etages. C'est ainsi que, déjà pour n = 5, chaque étage doit disposer de quatre entrées destinées aux couplages entre étages et, en plus, quatre entrées assurant la liaison avec les entrées de la bascule. Ces compteurs sont donc difficiles à fabriquer. En totalité, la sortie d'un seul étage de la bascule se trouve raccordée aux entrees de n autres éléments logiques (de n-1 étages de la bascule et d'une porte ET) ; aussi, le pouvoir de charge de la bascule et, partant, du compteur est-il égal à N-n, N étant le coefficient de ramification à la sortie de L'élément logique formant ltetage de la bascule. Ainsi, le pouvoir de charge du compteur va décroissant avec l'augmentation du nombre n étages : pour N = n il devient nul et pour n N un tel compteur s'avère irrealisable en principe. Le but de la présente invention est de remédier aux incon vénients mentionnés ci-dessus. La présente invention se propose de mettre au point un compteur d'impulsions présentant un petit nombre de couplages tant entre les étages des bascules qu'entre les étages et les en trées des bascules, et qui soit de ce fait réalisable avec des éléments logiques plus simples et suivant un schéma moins compliqué. Le problème posé est résolu par le fait que dans le compteur d'impulsions utilisant des portes du type ET, OU, NON ou leurs combinaisons et comportant deux bascules à n étages (n étant égal à 5, 6...) dont la première a ses sorties reliées, à travers un groupe de n portes ET, aux entrées de la seconde bascule dont les sorties sont réunies, à travers un second groupe de n portes ET, aux entrées de la première, les deuxièmes entrées des portes ET de chaque groupe étant réunies entre elles pour former les entrées de comptage du compteur, selon l'invention, la sortie de chacun des étages, dont se composent les bascules à n étages, est couplée aux entrées de S autres étages d'une mdme bascule, chacune des entrées des bascules étant reliée aux entrées de S étages d'une même bascule, où 2 ç S gn-3 Le compteur d'impulsions selon l'invention présente une réduction considérable des couplages internes par rapport à celui décrit ci-dessus. Comme les couplages sont moins nombreux entre ses bascules, le compteur selon l'invention peut employer des éléments logiques plus simples, avec un nombre d'entrées moindre et un coefficient de ramification plus faible. Le pouvoir de charge du compteur connu est égal à N-n aussi, le nombre n maximum possible d'étages dans les bascules du compteur se trouve-t-il limité à la valeur de N. Or, dans le cas du compteur selon l'invention, le pouvoir de charge, par exemple pour S = 3, est égal à N-(S+1)=N-4, c'est-à-dire qu'il ne dépend pas de n ; le nombre maximum d'étages dans les bascules n'est donc pas limité à la valeur de N. La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples de réalisation et des dessins, sur lesquels la fig. 1 représente, selon l'invention, le schéma d'un compteur d'impulsions biphasé utilisant des bascules à cinq étages, et Les fig. 2a à 2 1 sont des chronogrammes représentatifs du fonctionnement du compteur d'impulsions représenté sur la fig. 1 . Le compteur d'impulsions représenté sur la fig. 1 comprend deux bascules 1 et 2? composées chacune de cinq étages 3, 4, 5, 6 et 7. Chacun des étages 3, 4, 5, 6 et 7 constitue une porte logique OU-NON. Les étages 3, 4, 5, 6 et 7 sont interconnectés de la façon suivante : la sortie de l'étage 3 est reliée aux entrées des étages 5 et 6 3 la sortie de l'étage 4 est couplée aux entrées des étages 6 et 7 ; la sortie de l'étage 5 est couplée aux entrées des étages 7 et 3 ; la sortie de l'étage 6 est réunie aux entrées des étages 3 et 4 t la sortie de l'étage 7 est reliée aux étages 4 et 5. Les entrées 8, 9, 10, Il et 12 des bascules 1 et 2 sont couplées aux étages 3 à 7 de la manière suivante : entrée 8 est reliée aux entrées des étages 3 et 4 ; l'entrée 9 est reliée aux entrées des étages 4 et 5 ; l'entrée 10 est reliée aux entrées des étages 5 et 6 ; l'entrée Il est reliée aux entrées des étages 6 et 7 et l'entrée 12 aux entrées des étages 7 et 3. Les sorties des étages 3 à 7 constituent- les sorties 13, 14, 15, 16, 17, des bascules 1 et 2. Le compteur comporte encore deux groupes de cinq portes logiques ET chacun : 18, 19, 20, 21, 22 et 23, 24, 25, 26, 27 respectivement. Le couplage entre les bascules 1 et 2 et les portes ET 18 & 27 est effectué comme suit s les sorties des portes ET 18 i 22 sont reliées respectivement aux entrées 8 d 12 de la bascule 1 t les sorties 13 & 17 de la bascule 1 sont couplées aux entrées des portes ET 23 d 27 respectivement ; les sorties des portes ET 23 C 27 sont réunies aux entrées 8 d 12 de la bascule 2 respectivement les sorties 13 d 17 de la bascule 2 sont reliées respectivement aux entrées des portes ET 18 à 22 (ces dernières connexions n'ont pas été représentées en détail sur la fig. 1). Le reste des entrées des portes ET 18 d 22, réunies entre elles, servent de première entrée de comptage 28 du compteur. D'une manière analogue, le reste des entrées des portes ET 23 d 27 sont reliées à un point commun qui constitue la seconde entrée de comptage 29 du compteur. Dans l'exemple ci-dessus on a considéré un compteur d'impulsions biphasé, réalisé avec des bascules X cinq étages. La même conception peut etre adoptée pour le compteur utilisant deux quelconques bascules équivalentes classiques à n étages (n - 5, 6, 7...). On appelle équivalentes des bascules qui ont des états stables identiques. Dans toutes les bascules à n étages, utilisées dans ledit compteur, la sortie de chaque étage est en couplage avec les entrées de S autres étages, où 2 s S Fn-3. C'est ainsi que dans le cas du compteur de la fig. 1, S est égal à 2. Le nombre n est choisi en fonction du facteur d'échelle du compteur à réaliser. Le compteur polyphasé pour un nombre de phases m est conçu par analogie avec le compteur biphasé ci-dessus, à cette différence qu'il comprend m bascules, m groupes de portes logiques ET et m entrées de comptage. Quoique réalisé avec un nombre plus grand d'éléments logiques que le compteur biphasé, il peut trouver des applications surtout comme convertisseur du nombre de phases, distributeur d'impulsions, etc. Le compteur biphasé que l'on vient de décrire peut servir de base à un compteur d'impulsions monophasé. C'est ainsi que le compteur monophasé peut etre construit en ajoutant un inverseur ion représenté) audit compteur biphasé. L'entrée de l'inverseur est reliée à l'une des entrées du compteur, l'autre entrée de celui-ci étant réunie à la sortie de l'inverseur. Ce compteur débouche sur un domaine d'applications plus vaste, la plupart des matériels étant dotés de compteurs monophasés. Le compteur biphasé ci-dessus permet aussi d'en dériver un compteur d'impulsions multipositionnel . A cet effet, il convient de relier deux sorties semblables (par exemple, la sortie 17 de la bascule 1 et la sortie 17 de la bascule 2) d'un compteur biphasé aux entrées de comptage d'un deuxième compteur similaire et deux sorties semblables de celui-ci, aux entrées de comptage d'un troisième compteur et ainsi de suite. Dans le cas considéré, les bascules sont constituées par des portes logiques OU-NON. Pourtant, le même compteur est réalisable avec des bascules dont les étages comportent des portes logiques ET-NON. Le choix de la nature de la porte logique est déterminé par le coft et les paramètres électriques des portes. Les fig. 2a à 21 donnent les chronogrammes des tensions en divers points du montage compteur: la fig. 2a représente les signaux à l'entrée 28 du compteur; la fig. 2b montre les signaux à l'entrée 29 du compteur la fig. 2c montre les signaux à la sortie 13 de la bascule 1; la fig. 2d montre les signaux à la sortie 14 de la bascule 1 La fig. 2e montre les signaux à la sortie 15 de la bascule 1 la fig. 2f montre les signaux à la sortie 16 de la bas cule i. 1 la fig. 2q montre les signaux à la sortie 17 de la bascule 1;; la fig. 2h montre les signaux à la sortie 13 de la bascule 2 la fig. 2i montre les signaux à la sortie 14 de la bascule 2 la fig. 2i montre les signaux à la sortie 15 de la bascule 2 la fig. 2k montre les signaux à la sortie 16 de la bascule 2 la fig. 21 montre les signaux à la sortie 17 de la bascule 2. Dans tous ces chronogrammes, le temps est porté en abscisse et les tensions (sous forme de signaux binaires) en ordonnée. On considérera le fonctionnement du compteur représenté sur la fig. 1. Tous les signaux électriques en entrées et en sorties du compteur (tout comme ceux en entrées et en sorties des éléments logiques constituant le compteur) prennent l'une ou l'autre de deux valeurs désignées dans ce qui suit sous forme conventionnelle par "O" et 1 , c'est-à-dire qu'ils sont des signaux binaires. Le compteur fait appel à des éléments logiques du type classique réalisant les fonctions booléennes suivantes porte ET : Z = X.Y porte ET-NON : Z = X.Y porte OU-NON : Z = où X et Y sont les signaux binaires aux entrées de la porte et Z le signal binaire à la sortie de la porte ; les signes . , et - sont respectivement les signes de conjonction, de disjonction et du complément. Les bascules 1 et 2 possèdent les états stables suivants 11000, 01100, 00011, 10001 et 00110, les chiffres binaires traduisant respectivement les signaux aux sorties 13, 14, 15, 16 et 17. Le fonctionnement de n'importe laquelle des bascules 1, 2 s'explique par le tableau de vérité 1 dont la première ligne contient toutes les combinaisons possibles de signaux venant respectivement sur les entrées 8, 9, 10, Il et 12 de la bascule du compteur, la seconde ligne comportant les états que prend ladite bascule à l'arrivée desdites combinaisons de signaux d'entrée. Tableau 1 Entrées 11000 01100 00110 00011 10001 00000 Sorties 00011 10001 11000 01100 00110 Qi C'est ainsi que la première colonne 11000 0011 du tableau 1 signifie que les signaux Il 000, appliqués aux entrées 8, 9, 10, 11 et 12 de la bascule 1, mettent les sorties de celle-ci en état 00011, quel que soit son état précédent. D'une manière analogue, la dernière colonne montre qu'à l'arrivée des signaux d'entrée 00000 la bascule garde son état premier Q i établi pAr les signaux d'entrée précédents. Au départ, lorsque les signaux aux entrées 28 et 29 sont nuls, les signaux aux sorties de la totalité des portes logiques ET 18 à 27, c'est-à-dire aux entrées 8, 9, 10, 11 et 12 des bascules 1 et 2, sont également nuls. Dans ce cas chacune des bascules 1 et 2 peut avoir l'un quelconque des cinq états stables qui lui sont possibles. Supposons, pour fixer les idées, que la bascule 2 se trouve en état 11000. Un signal "1", appliqué à l'entrée 28 du compteur, déclenche les portes logiques ET 18 et 19, ce qui fait apparaitre sur les entrées 8, 9, 10, Il et 12 de la bascule 1 les signaux 11000 qui, en conformité du tableau 1, mettent ladite bascule 1 en état 00011. Cet état se maintient jusqu'à l'arrivée du signal d'entrée suivant.Le signal d'entrée suivant, égal à 1, se présente sur l'entrée 29 du compteur, ce qui a pour effet l'intervention des portes logiques ET 26 et 27 et l'apparition sur les entrées 8, 9, 10, Il et 12 de la bascule 2 de signaux 00011 qui, selon le tableau 1, positionnent sur 01100 ladite bascule 2. La troisième impulsion d'entrée attaque de nouveau l'entrée 28 et la bascule passe en état 10001. Le processus se poursuit d'une manière analogue, comme le montrent les chronogrammes des fig. 2a à 2 1. Les états des bascules 1, 2 du compteur se succèdent de la façon suivante Etat initial ler temps 2ème temps 3ème temps 4ème temps O-Qi 1-00011 0-0001 10001 0-10001 0-11000 0-11000 1-01100 0-01100 1-00110 poème temps 11sème temps 0-00110 1-00011 1-11000 0-11000 Au poème temps, c'est-à-dire après la dixième impulsion d'entrée, le compteur revient dans son état de départ et le cycle de fonctionnement reprend. Ainsi, lorsque toutes les impulsions d'entrée sont comptes, le compteur compte part 2.5 = 10 et dans le cas général par 2.n.A un autre régime de fonctionnement, quand seules les impulsions appliquées à une entrée unique sont comptées, celles arrivant sur la seconde entrée étant auxiliaires (comme c'est le cas, par exemple, dudit compteur monophasé à entrée inverseuse) le compteur compte par 5 (dans le cas général par n). Ainsi qu'il est apparent sur les fig. 2c à 2 1, le compteur délivre des séries d'impulsions à dix phases (du fait qu'un cyclone complet de fonctionnement est constitué par dix temps), les impulsions de deux phases voisines étant décalées d'un temps l'une par rapport à l'autre. Il est possible bien entendu d'utiliser les sorties d'une seule de deux bascules 1 ou 2 et de n'avoir de ce fait que cinq séquences, les impulsions des séquences voisines présentant alors un décalage de deux temps. Dans le cas général, le compteur fournit des séries d'impulsions à m.n phases. Le dispositif est donc utilisable comme générateur de trains d'impulsions ou comme convertisseur du nombre de phases, le nombre de phases àl la sortie étant différent de celui de lsen- trée. Dans le compteur ci-dessus, le basculement des bascules s'effectue à un pas h = 1, par exemple, si Qi = 11000, Qi+1 = 01100. Par un changement très simple du montage compteur, on peut obtenir h = 2, 3 et 4 pour avoir dans le cas général h = 1, 2 ... n-l. C'est ainsi que si les sorties 13 à 17 de la bascule 2 sont reliées aux portes logiques ET 18 à 22 de la façon suivante t 13 à 18, 14 d 19, 15 à 20, 16 à 21 et 17 å 22, comme c'est le cas de l'exemple ci-dessus, h - 1. Or, si cers liaisons s'effectuent d'une manière quelque peut différente : 13 à 19, 14 à 20, 15 à 21, 16 à 22, 17 à 18, h = 2 et, alors, pour Qi = 11000, on a Qi+1 = 00110, Qi+2 = 10001, etc. Dans le compteur selon l'invention, à chaque état stable des bascules 1 ou 2, au moins deux étages sont positionnés sur nln, Si le dispositif doit délivrer le code 1-sur-n, cela con duit à avoir un décodeur supplémentaire en sorties 13 à 17 du compteur. La réalisation de ce décodeur ne pose aucun problème et est à la portée de tout homme de 1'art. C'est ainsi que pour l'exemple considéré ce décodeur doit comporter cinq portes logiques ET à deux entrées. Aussi peut-on ne pas entrer ici en détail sur la question. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATION Compteur d'impulsions, réalisé avec des portes logiques du type ET, OU et NON et leurs combinaisons et comportant deux bascules à n étages, n étant au moins égal à 5, dont la première a ses sorties reliées à travers un groupe de n portes ET aux entrées de la seconde dont les sorties sont réunies à travers un second groupe de n portes ET aux entrées de la première, les deuxièmes entrées des portes ET de chaque groupe étant réunies entre elles pour former les entrées de comptage du compteur, caractérisé par le fait que la sortie de chacun de n étages dont se composent les bascules est reliée aux entrées de S autres étages d'une même bascule et que chacune des entrées des bascules est couplée aux entrées de S étages d'une même bascule, avec 2 - S