Brevet FR2725327A1 — publié le 19960405

Circuit compteur ayant une fonction de chargement La présente invention concerne des circuits compteurs syn- chronisés qui fonctionnent en synchronisme avec des signaux d'horloge, et plus particulièrement des circuits compteurs ayant des fonctions de chargement avec lesquelles des valeurs de début de compte peuvent être fixées. Des procédés d'agencement de circuits compteurs dans les- quels deux ou plusieurs circuits compteurs sont "connectés en plusieurs chiffres" sont connus pour être utiles lorsque le nombre de chiffres des valeurs comptées est grand. La "connexion à plusieurs chiffres" est un procédé de connexion dans lequel des circuits compteurs sont connectés en étages multiples de telle manière qu'une sortie de retenue d'un cir- cuit compteur de chiffre de poids faible soit connectée à une borne de validation de comptage d'un circuit compteur de chiffre de poids plus fort. De plus, pour permettre au comptage des valeurs de compte de commencer à une valeur arbitraire, un procédé classique consiste à introduire une valeur de début de compte dans le circuit compteur au moyen d'un signal de chargement et à com- mencer l'opération de comptage lors de la désactivation du si- gnal de chargement. Un tel circuit compteur classique ayant une fonction de chargement pour compter des valeurs à partir d'une valeur arbi- traire est représenté sur la figure 5 sous la forme d'un schéma synoptique. Sur la figure 5, les références numériques 1-1 à 1-N désignent des circuits compteurs, la référence 4 désigne une borne d'entrée du signal de chargement, la référence 5 dé- signe une borne d'entrée de la valeur de chargement, la réfé- rence 6 désigne une borne de validation de comptage, et la ré- férence 7 désigne une borne de sortie de la valeur de compte. Le fonctionnement des circuits compteurs 1-1 à 1-N de la figure 5 est expliqué ci-après en relation avec la figure 3. Chacun des circuits compteurs 1-1 à 1-N fonctionne en synchro- nisme avec un signal d'horloge d'entrée et, lorsque la borne d'entrée du signal de chargement 4 est au niveau logique bas, ou "niveau bas", la valeur fournie en entrée est appliquée à la borne d'entrée de la valeur à charger au passage du front mon- tant de l'impulsion d'horloge. De plus, lorsque la borne d'entrée du signal de chargement 4 est au niveau haut et que la borne EP et la borne ET sont également au niveau haut, chacun des circuits compteurs 1 passe à l'état de comptage et commence une opération de comptage à la réception de l'impulsion d'horloge à l'entrée du signal d'horloge CK (de "clock"). La sortie de retenue CO (de "carry output") de chaque cir- cuit compteur 1 fournit un signal de sorite à niveau haut lorsque la valeur du compte est telle que l'impulsion d'horloge suivante fera passer le compte au chiffre suivant, c'est-à-dire lorsqu'une valeur de compte complet est fournie en sortie. Lors que soit la borne EP, soit la borne ET est au niveau logique bas, ou "niveau bas", le circuit compteur passe à un état d'inhibition de comptage et reste dans cet état sans exécuter d'opération de comptage, même si un signal d'horloge est reçu en entrée. En particulieur, lorsque la borne ET est au niveau bas, la sortie de retenue fournit toujours un signal à niveau bas. Comme cela est représenté sur la figure 5, le circuit compteur 1-1 compte le chiffre de poids le plus faible dans le signal de sortie de valeur de compte issu de la borne de sortie de valeur de compte 7. Ensuite, le signal de sortie de retenue du circuit compteur 1-1 est appliqué aux bornes EP des circuits compteurs des chiffres de poids plus forts 1-2 à 1-N. Par ail- leurs, la borne d'entrée de validation de comptage 6 est connectée à la borne EP et à la borne ET du premier circuit compteur 1-1, et la borne ET du circuit compteur 1-2 est tou- jours maintenue au niveau haut. En outre, le signal de sortie de retenue du chiffre de poids immédiatement inférieur est ap- pliqué aux bornes d'entrée des circuits compteurs 1-3 à 1-N correspondant à chacun des chiffres de poids plus fort. Pendant le fonctionnement normal du compteur, une opéra- tion de comptage est exécutée lorsque le circuit compteur 1-1 passe à l'état de compte complet et émet un signal de retenue pendant qu'un signal de retenue est émis par le circuit comp- teur du chiffre de poids immédiatement supérieur pour chaque circuit compteur 1-2 à 1-N. Un exemple du fonctionnement de ce circuit est donné ci- après en relation avec l'organigramme de la figure 6. L'orga- nigramme de la figure 6 représente un exemple dans lequel le compteur 1-1 à 1-N de chaque chiffre compte les chiffres 0 à F en notation hexadécimale avec un compteur progressif à 4 élé- ments binaires, ou "binaires" ou "bits". Pour commencer, le circuit compteur avec une fonction de chargement est mis dans un état "prêt à compter" lorsque la borne d'entrée du signal de validation de comptage 6 est mise au niveau haut. La valeur de chargement "OFFE" (hexadécimal) est fournie à la borne d'entrée de valeur de chargement 5 et, lorsque la borne d'entrée du signal de chargement 4 est mise au niveau bas, une valeur de chargement est chargée dans chaque circuit compteur 1-1 à 1-N à la réception d'une impulsion d'horloge. A ce moment, un passage au chiffre suivant se pro- duit dans le circuit compteur 1-2 avec le compte suivant, et un signal de retenue CO est fourni en sortie parce que la borne ET est au niveau haut. Bien qu'un passage au chiffre suivant se produise aussi dans le circuit compteur 1-3 avec le compte suivant, un signal de retenue CO n'est pas fourni en sortie tant qu'un signal à niveau haut est appliqué à la borne ET de ce circuit compteur. C'est-à-dire que si l'on désigne par tdl l'intervalle de temps compris entre l'impulsion d'horloge et le signal de sortie de retenue CO, et td2 l'intervalle de temps compris entre le si- gnal appliqué à la borne ET et le signal de retenue CO, l'intervalle de temps écoulé entre l'application du signal d'horloge et la sortie du signal de retenue pour le compteur 1-3 est égal à tdl + td2. Par conséquent, si un circuit compteur ayant une fonction de chargement est composé de N circuit compteurs individuels, lorsqu'une valeur telle que le compte suivant a pour résultat un passage au chiffre suivant est lue dans les circuits comp- teurs 1-2 à 1-(N-1), le temps écoulé entre l'impulsion d'horloge et l'application du signal de retenue CO du circuit compteur 1-(N-l) à la borne ET du circuit compteur 1-N est égal à tdl + td2 * (N-3). Après que le signal appliqué à la borne ET de chaque cir- cuit compteur 1-1 à 1-N s'est stabilisé, le circuit compteur ayant une fonction de chargement compte 1 chaque fois que la borne d'entrée du signal de chargement 4 passe au niveau haut et qu'une impulsion d'horloge est appliquée à l'entrée. C'est pourquoi, dans le cas o la valeur de chargement est "OFFF" (hexadécimal), si cette valeur de chargement est chargée dans les circuits compteurs 1-1 à 1-N correspondant aux différents chiffres, il est possible qu'un passage au chiffre de poids im- médiatement supérieur se produise dans le circuit compteur 1-4 ayant le signal d'horloge désactivé juste après qu'un signal de retenue CO a été fourni par le circuit compteur du chiffre de poids le plus faible 1- 1. Pour que les circuits compteurs 1-1 à 1-N correspondant aux différents chiffres fonctionnent correc- tement après que les valeurs de chargement ont été chargées, le signal d'entrée appliqué à la borne ET de chaque circuit comp- teur 1-1 à 1-N doit être stabilisé avant l'arrivée de l'impulsion d'horloge suivante. Si la période du signal d'horloge est très longue par rap- port au temps de stabilisation du signal appliqué à la porte ET de chacun des circuits compteurs 1-1 à 1-N, ou si le circuit compteur 1- 1 ne contient pas de valeur de chargement telle que le compte suivant aurait pour résultat un passage au chiffre de poids immédiatement supérieur, en d'autres termes s'il n'y a pas de valeur de compte complet, le temps de retard du signal d'entrée appliqué à la borne ET ne pose pas de problème. Par contre, lorsque la période du signal d'horloge est courte et qu'un compte complet a été fourni à la borne d'entrée de la va- leur de chargement 5 des circuits compteurs 1-1 à 1-N, le cir- cuit compteur 1-N ne peut pas fournir un compte correct parce que, du fait du temps de retard, l'impulsion d'horloge suivante est appliquée à l'entrée avant que le signal d'entrée appliqué à la borne ET du circuit compteur 1-N se soit stabilisé.. Par conséquent, il se pose un problème qui consiste en ce que les circuits compteurs classiques ayant une fonction de chargement ne peuvent pas fournir des valeurs de comptes cor- rectes, ce qui a pour résultat un fonctionnement défectueux des systèmes dans lesquels ils sont incorporés. Lorsque le nombre de circuits compteurs 1-1 à 1-N composant le compteur ayant une fonction de chargement augmente, le temps de retard td2 écoulé entre le signal appliqué à la borne ET du circuit compteur et l'émission du signal de retenue CO augmente également. Lorsque l'on conçoit un circuit compteur classique en tenant compte de ce temps de retard de telle manière que le fonctionnement du compteur ne soit pas défectueux, il se pose un problème qui consiste en ce que la période du signal d'horloge doit être choisie pour être adaptée au temps écoulé jusqu'à la stabilisa- tion du signal appliqué à la borne ET du N-ième circuit comp- teur, ce qui diminue la vitesse de fonctionnement de tout le circuit. La présente invention a pour but de fournir un circuit compteur ayant une fonction de chargement qui soit apte à exé- cuter rapidement et de manière stable des opérations de comp- tage, quelle que soit la valeur fixée comme valeur de charge- ment. Pour atteindre l'objectif mentionné ci-dessus, la présente invention exécute des opérations de comptage en synchronisme avec un signal d'horloge d'entrée et est apte à compter à par- tir d'une valeur arbitraire après réception d'une valeur de dé- but de compte en synchronisme avec un signal de chargement. Les principaux éléments constitutifs sont: au moins trois circuits compteurs 1-1 à l-N, dont chacun correspond à un chiffre d'un nombre; au moins un circuit de surveillance de la valeur de chargement 2-i (o i est un nombre entier compris entre 3 et N) qui détecte si les valeurs de chargement des circuits compteurs 1 correspondant aux chiffres de poids faible sont des valeurs de comptes complets lors de la fourniture de la valeur de début de compte en synchronisme avec le signal de chargement, et re- tarde la sortie du signal de chargement d'une période d'horloge si une valeur de compte complet a été détectée; et au moins un circuit OU 3-i qui reçoit un signal de sortie du circuit de surveillance de la valeur de chargement 2-i et une retenue is- sue du circuit compteur 1-(i-l), et fournit ensuite leur somme logique à une borne ET du circuit compteur 1-i. Dans la présente invention, le circuit de surveillance de la valeur de chargement 2-3 surveille les valeurs de chargement des premier et deuxième circuits compteurs 1-1 et 1-2 corres- pondant aux deux chiffres de poids les plus faibles pour déter- miner si un passage au chiffre de poids immédiatement supérieur se produira lors de l'application du signal d'horloge immédia- tement après que la valeur de chargement aura été chargée. En d'autres termes, le circuit de surveillance de la valeur de chargement 2- 3 détecte si les valeurs de chargement chargées dans les premier et deuxièmes circuits compteurs 1-1 et 1-2 sont des valeurs de comptes complets. Si la valeur de charge- ment du circuit compteur 1 de poids le plus faible est un compte complet, le circuit de surveillance de la valeur de chargement 2-3 fournit un signal de chargement retardé d'une période d'horloge. Un circuit OU 3-3 calcule la somme logique de ce signal de chargement et d'un signal de retenue issu du deuxième circuit compteur 1-2 et applique le résultat à la borne ET du circuit compteur correspondant au chiffre de poids immédiatement supérieur. Cela a pour résutlat que lorsqu'une valeur de compte complet a été chargée dans les premier et deuxième circuits compteurs 1-1 et 1-2 et que la retenue issue du deuxième circuit compteur 1-2 est retardée, un signal d'entrée "ET" est fourni par le circuit de surveillance de la valeur de chargement 2-3 et appliqué à la borne ET du circuit compteur 1-3, permettant au circuit compteur 1-3 de commencer une opération de comptage. Selon une telle fonction de l'invention, le circuit de surveillance de la valeur de chargement qui surveille les va- leurs de chargement chargées dans les circuits compteurs des chiffres de poids faible fournit un signal appliqué à la borne ET des circuits compteurs de poids fort, de sorte que même si une valeur de compte complet a été chargée comme valeur de chargement dans un circuit compteur de poids faible et que la retenue issue du circuit compteur de poids faible est retardée, l'opération de comptage peut être exécutée comme si une valeur normale avait été chargée. En d'autres termes, une opération de comptage rapide et stable peut être exécutée, quelle que soit la valeur qui a été fixée comme valeur de chargement. L'invention est décrite en détail ci-après en relation avec les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma synoptique représentant un mode de réalisation d'un circuit compteur ayant une fonction de charge- ment selon l'invention; - la figure 2 est un schéma synoptique représentant un agence- ment possible du circuit de surveillance de la valeur de char- gement de la figure 1; - la figure 3 est un tableau expliquant les opérations exécu- tées par un circuit compteur ayant la fonction de chargement selon l'invention; - la figure 4 est un chronogramme illustrant un exemple du fonctionnement du mode de réalisation de la figure 1; - la figure 5 est un schéma synoptique représentant un exemple d'un circuit compteur classique ayant une fonction de charge- ment; et - la figure 6 est un chronogramme illustrant un exemple du fonctionnement de l'exemple classique de la figure 5. Un mode de réalisation du circuit compteur ayant une fonc- tion de chargement selon la présente invention est décrit ci- 8 2725327 après en relation avec le schéma synoptique de la figure 1. Sur la figure 1, les références numériques 1-1 à 1-N désignent des circuits compteurs correspondant à chaque chiffre d'un nombre, les référence 2-3 à 2-N désignent des circuits de surveillance de la valeur de chargement, les références 3-3 à 3-N désignent des circuits OU, la référence 4 désigne une borne d'entrée de signal de chargement, la référence 5 désigne une borne d'entrée de valeur de chargement, la référence 6 désigne une borne d'entrée de validation de comptage, et la référence 7 désigne une borne de sortie de valeur de compte. Les circuits compteurs 1-1 à 1-N représentés sur la figure 1 sont identiques aux circuits compteurs décrits en relation avec la figure 5, et des circuits intégrés logiques à usage gé- néral tels que les circuits 74LS160 ou 74LS161 peuvent être utilisés pour ceux-ci. La borne d'entrée de signal de charge- ment 4 et la borne d'entrée de valeur de chargement 5 sont connectées aux bornes de valeur de chargement de chacun des circuits compteurs 1-1 à 1-N, ainsi qu'à chacun des circuits de surveillance de la valeur de chargement 2-3 à 2-N. Chaque cir- cuit de surveillance de la valeur de chargement 2 fournit un signal de chargement retardé d'une seule période d'horloge si la valeur de chargement d'un circuit compteur de poids faible est telle qu'un passage au chiffre de poids immédiatement supé- rieur se produira au compte suivant. La borne d'entrée de vali- dation de comptage 6 est connectée à la borne ET et à la borne EP du circuit compteur 1-1. De plus, la borne ET du circuit compteur 1-2 est toujours maintenue au niveau haut. La sortie de retenue CO du circuit compteur 1-1 est connectée aux bornes EP de tous les circuits compteurs 1 cor- respondant aux chiffres de poids fort. Cela a pour résultat qu'un signal de retenue est fourni par le circuit compteur 1-1 et qu'un circuit compteur 1 qui reçoit un signal de retenue à la borne ET exécute une opération de comptage à la réception d'une impulsion d'horloge. De plus, la borne de sortie d'un circuit OU, auquel sont appliqués le signal de sortie d'un cir- cuit de surveillance de la valeur de chargement 2 et la retenue CO issue du circuit compteur correspondant au chiffre de poids immédiatement supérieur, est connectée à chacune des bornes ET des circuits compteurs 1-3 à 1-N correspondant aux chiffres de poids supérieur à celui du troisième circuit compteur 1-3. On décrit ci-après le fonctionnement du circuit compteur ayant une fonction de chargement selon l'agencement représenté sur la figure 1. Chaque circuit compteur 1-1 à 1-N fonctionne selon le tableau de la figure 3. Sur la figure 3, le symbole X signifie que ni le niveau haut ni le niveau bas est atteint, ou que les niveaux haut et bas sont déterminés par d'autres fac- teurs. Le i-ième circuit de surveillance de la valeur de char- gement 2-i (o i est un nombre entier compris entre 3 et N) surveille la valeur de chargement chargée dans les premier à (i-1)-ième circuits compteurs 1-1 à 1-(i-l). Si la valeur est une valeur de compte complet, le i-ième circuit de surveillance de la valeur de chargement 2-i fournit un signal de chargement retardé d'une période d'horloge et, autrement, fournit toujours un signal à niveau bas. On décrit ci-après un exemple d'agencement du circuit de surveillance de la valeur de chargement 2 en relation avec la figure 2. Sur la figure 2, la référence 10 désigne un circuit de détection de génération de retenue de circuit compteur de poids faible, la référence 13 désigne un élément à porte qui est une porte ET, et la référence 12 désigne un circuit à bas- cule du type D. Le circuit de détection de génération de rete- nue de circuit compteur de poids faible 10 surveille la valeur de chargement reçue de la borne d'entrée de la valeur de char- gement 5 et détermine si une valeur de compte complet est char- gée dans tous les circuits compteurs de poids faible 1. Si une valeur de compte complet a été chargée, un signal de commande de porte est fourni à l'élément à porte 11 pour ouvrir cet élé- ment à porte 11, et le signal de chargement reçu de la borne d'entrée de signal de chargement 4 est inversé et fourni par la porte 11. Lors de l'application d'un signal d'horloge à la borne d'entrée de signal d'horloge CK, le circuit à bascule du type D 12 fournit le signal de chargement retenu dans l'élément à porte 11 après un retard égal à une seule période d'horloge. Chacun des circuits OU 3-3 à 3-N calcule la somme logique du signal de sortie du circuit de surveillance de la valeur de chargement 10 et de la retenue fournie par le circuit compteur 1 correspondant au chiffre de poids immédiatement supérieur et fournit ensuite la somme logique à la borne ET des circuits compteurs 1-1 à 1-N. Par conséquent, dans une situation de comptage normale, dans laquelle les valeurs contenues dans les circuits compteurs 1 des chiffres de poids faible ne sont pas toutes des valeurs de comptes complets, chacun des circuits compteurs 1 compte au moyen du signal de sortie de retenue CO du circuit compteur de poids immédiatement inférieur. Lorsque toutes les valeurs contenues dans les circuits compteurs de poids faible sont des valeurs de comptes complets, les circuits compteurs des chiffres de poids fort 1-3 a 1-N exécutent les opérations de comptage sur les signaux "ET" fournis par les circuits de surveillance de la valeur de chargement 2 à la ré- ception de la première impulsion d'horloge après la désactiva- tion du signal de chargement appliqué à la borne 4. On décrit ci-après le fonctionnement d'un circuit compteur ayant une fonction de chargement selon le présent mode de réa- lisation en relation avec la figure 4. Lorsqu'une valeur "OFFE", qui n'est pas une valeur de compte complet, est fournie à la borne d'entrée de la valeur de chargement 5 des circuits compteurs correspondants aux chiffres de poids faible, le cir- cuit de surveillance de la valeur de chargement 2-3 est tou- jours au niveau bas. Si une valeur de chargement est chargée pendant que le signal de chargement est au niveau bas, les bornes ET des circuits compteurs chargés avec des valeurs de comptes complets fournissent des signaux de retenue lorsqu'un niveau haut est appliqué en entrée. Le signal de retenue du circuit compteur 1-3 est fourni après qu'un intervalle de temps td2 s'est écoulé à partir de l'instant o le signal de retenue a été fourni par le circuit compteur 1-2. Après que le signal de chargement est passé au niveau haut, le circuit compteur de poids le plus faible 1-1 commence à compter à la réception d'une impulsion d'horloge. Ensuite, lorsque le circuit compteur de poids le plus faible 1-1 fournit un signal de retenue, les circuits compteurs correspondant aux chiffres de poids plus fort commencent à compter à la réception du signal de retenue issu du circuit compteur correspondant au chiffre de poids immédiatement inférieur. Les signaux d'entrée appliqués aux bornes ET des circuits compteurs de poids plus fort sont stabilisés avant que le circuit compteur de poids le plus faible 1-1 fournisse un signal de retenue, de sorte que le circuit compteur de l'invention est apte à fonctionner sans er- reur. Lorsqu'une valeur de compte complet "OFFF" (hexadécimal) est fournie à la borne d'entrée de la valeur de chargement 5 des circuits compteurs de poids faible, le signal de chargement passe au niveau bas, et la valeur de chargement est chargée dans le circuit compteur 1. Ensuite, le circuit compteur 1-1 fournit un signal de retenue CO parce qu'une valeur de compte complet a été chargée dans le circuit compteur de poids le plus faible 1-1, et un passage au chiffre de poids immédiatement su- périeur se produit à la réception de l'impulsion d'horloge sui- vante. De plus, le circuit de surveillance de la valeur de chargement 2-3 détecte qu'une valeur de compte complet a été chargée dans les circuits compteurs de poids faible 1-1 et 1-2 et, par conséquent, fournit un signal de chargement après un retard d'une période d'horloge. Cela a pour résultat qu'un signal à niveau haut est appli- que à la borne ET du circuit compteur 1-3. Les états des bornes ET des circuits compteurs 1-1 à 1-N sont, par conséquent, sta- bilisés après des temps de retard, comptés à partir de l'impulsion d'horloge, qui sont fixés par les circuits de sur- veillance de la valeur de chargement. Par conséquent, les re- tards ne s'accumulent pas comme cela est courant dans l'art an- 12 2725327 térieur, et des opérations precises de passage au chiffre de poids immédiatement supérieur peuvent être exécutées, même après que des valeurs de chargement telles que "OFFF" (hexadécimal), par lesquelles des signaux de retenue sont pro- duits dans les circuits compteurs de poids faible, ont été chargées. Revendications 1. Circuit compteur ayant une fonction de chargement, qui exé- cute des opérations de comptage en synchronisme avec un signal d'horloge d'entrée et est apte à compter à partir d'une valeur arbitraire à la réception d'une valeur de début de compte en synchronisme avec un signal de chargement, comprenant: - au moins trois circuits compteurs (1-1 à 1-N), dont chacun correspond à un chiffre d'un nombre; - au moins un circuit de surveillance de la valeur de charge- ment (2-3 à 2-N), dont chacun détecte si les valeurs de charge- ment des circuits compteurs correspondant aux chiffres de poids faible du nombre sont des valeurs de comptes complets lors de l'application de ladite valeur de début de compte en synchro- nisme avec un signal de chargement, et retarde la sortie dudit signal de chargement d'une période d'horloge si une valeur de compte complet a été détectée; et - au moins un circuit OU (3-3 à 3-N), dont chacun reçoit un si- gnal de sortie des circuits de surveillance de la valeur de chargement (2-3 à 2-N) et un signal de sortie de retenue de l'un des circuits compteurs (1-1 à l-N), et fournit ensuite leur somme logique à une borne "ET" d'un autre desdits circuits compteurs. 2. Circuit compteur ayant une fonction de chargement selon la revendication 1, dans lequel chacun des circuits de surveil- lance de la valeur de chargement (2-3 à 2-N) comprend: - un circuit de détection de génération de retenue de compteur de chiffre de poids faible (10), qui reçoit une valeur de char- gement et détecte si ladite valeur de chargement est telle que des signaux de retenue seraient fournis par tous les circuits compteurs correspondant aux chiffres de poids faible; - un élément à porte (11) qui reçoit un signal de sortie de dé- tection issu du circuit de détection de génération de retenue de compteur de chiffre de poids faible (10) a une borne 14 2725327 d'entrée et un signal de chargement à une autre borne d'entrée, et fournit ensuite un signal de chargement à niveau haut si le- dit signal de chargement est appliqué pendant que ledit signal de sortie de détection est fourni; et - une bascule (12) qui reçoit le signal de chargement fourni par l'élément à porte (11) à une borne d'entrée et un signal d'horloge à une autre borne d'entrée, et fournit ensuite ledit signal de chargement après un retard d'une période d'horloge.