Устройство для контроля двоичного счетчика

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДВОИЧНОГО СЧЕТЧИКА
Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для контроля исправности различных типов двоичных счетчиков.
Известно устройство для контроля счетчиков, содержащее дешифратор, который может быть выполнен на многовходовых элементах И, элемент задержки, триггеры и элемент И (SU 457179, НОЗК 21/34, 1973).
Недостатком известного устройства является низкая достоверность контроля, вызванная неисправностями, вследствие которых второй и последующие разряды счетчика не переходят из одного состояния в другое. В этом с.11учае, за счет постоянного переключения, например, первого разряда счетчика, на выходе дешифратора появляются сигналы, ложно характеризующие контролируемый счетчик как исправный. Недостатком этого устройства является также большая длительность времени контроля, т.к. для полной проверки исправности счетчика необходимо использовать 2 счетных импульсов, где п - число разрядов счетчика.
Наиболее близким по технической сущности и получаемому при использовании эффекту (принято за прототип) к заявляемому, является устройство для контроля п - разрядного счетчика, (SU 839060, НОЗК 21/34, 1981). Оно содержит многовходовой элемент И, (п - 1) входы которого соединены с нулевыми выходами соответствующих разрядов счетчика, п - ый вход - с единичным выходом п - ного разряда счетчика и с первым входом элемента И, второй вход которого через элемент задержки соединен с входной шиной, дополнительные элементы И и элемент ИЛИ, причем первый вход первого дополнительного элемента И соединен с входной шиной, второй вход - с нулевым выходом п - НОГО разряда счетчика, а выход - со счетным входом перМПКНОЗК21/40
вого разряда счетчика, первый вход второго дополнительного элемента И подключен к выходу многовходового элемента И, второй вход - к входной шине, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с единичным выходом (п - 1) - го разряда счетчика, а выход - со счетным входом п - ного разряда счетчика.
Данное устройство для проверки исправности счетчика использует
большое число контрольных импульсов1-1, что является его недостатком, т.к. требует длительного времени на проведение контрольных операций. Причем это время возрастает пропорционально увеличению числа п разрядов счетчика. При изменении параметров элемента задержки, а также колебаниях уровня напряжения питания устройства, температуры окружающей среды и других влияющих факторах, возможно изменение заданного времени задержки, следствием чего может явиться выработка ложного сигнала о неисправности (исправности) контролируемого счетчика, что снижает достоверность контроля устройства.
Задачей полезной модели является повышение достоверности и уменьшение времени контроля счетчика.
Технический результат достигается тем, что в устройство для контроля двоичного счетчика, содержащего многовходовой элемент И, (п - 1) входы которого соединены с нулевыми выходами соответствующих разрядов счетчика, элемент И, первый вход которого соединен с входной шиной, а выход со счетным входом первого разряда счетчика, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с единичным выходом (п - 1) - ого разряда счетчика, а выход - со счетным входом п - ного разряда счетчика, и элемент задержки, введены дополнительные многовходовой элемент И, элемент ИЛИ и элемент сравнения, причем входы дополнительного многовходового элемента И соединены с единичными выходами соответствующих разрядов счетчика, а выход - с первым входом схемы сравнения, второй вход который соединен с
выходом основного многовходового элемента И, а выход через элемент задержки соединен со вторым входом элемента И, выход которого соединен также с первыми входами дополнительных элементов ИЛИ и со вторым входом основного элемента ИЛИ, единичный выход каждого i - того разряда счетчика (i  1,2,..., п - 2) соединен со вторым входом соответствующего дополнительного i - того элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом соответствующего (i + 1) -ого разряда счетчика, нулевой выход п - ного разряда счетчика соединен с п - ным входом основного многовходового элемента И, а выход элемента сравнения является также выходом устройства.
Функциональная схема устройства представлена на чертеже. Оно содержит основной 1 и дополнительный 2 многовходовые элементы И, счетчик 3, элемент И 4, основной 5 и дополнительные 6, 7 элементы ИЛИ, элемент сравнения 8, элемент задержки 9.
Устройство имеет следующие связи. Входы основного многовходового элемента И 1 соединены с нулевыми выходами соответствующих разрядов счетчика 3. Входы дополнительного многовходового элемента И 2 соединены с единичными выходами соответствующих разрядов счетчика 3, а его выход - с первым входом элемента сравнения 8, второй вход которого соединен с выходом первого многовходового элемента И 1. Первый вход элемента И 4 соединен с входной шиной «Контроль, второй его вход через элемент задержки 9 соединен с выходом элемента сравнения 8, а выход - со счетным входом первого разряда счетчика 3. Первый вход элемента ИЛИ 5 соединен с единичным выходом (п - 1) - ого разряда счетчика 3, второй вход - с выходом элемента И 4, а выход - со счетным входом п - го разряда счетчика 3. Первые входы дополнительных элементов ИЛИ. 6 (i  1) и Р1ЛИ 7(i  2) соединены с выходом элемента И 4, вторые их входы соединены соответственно с единичными выходами первого (i  1) и второго (i  2) разряда счетчика 3, а их выходы - со счетными входами соответственно второго (i  2) и
n - 1-го (i  3) разрядов счетчика 3. Выход элемента сравнения 8 является выходом устройства.
Устройство работает следующим образом. Перед началом контроля исправности счетчика все его разряды устанавливаются в нулевое (исходное) положение (на чертеже цепи установки в «О не показаны). В этом состоянии на нулевом выходе каждого разряда счетчика 3 должен присутствовать сигнал «1, а на единичном - «О. При этом на первый вход элемента сравнения 8 с выхода многовходового элемента И 2 будет поступать сигнал «О, а на второй его вход с выхода многовходового элемента И 1 - «1. Поэтому на выходе элемента 8 будет сформирован сигнал «1 («Норма), свидетельствующий об исходном состоянии счетчика и дающий разрешение на второй вход элемента И 4 для выполнения операций контроля. После этого на вход «Контроль устройства подается первый контрольный импульс, который через схему И 4 поступает на счетный вход первого разряда счетчика 3, и через дополнительные элементы ИЛИ 6, ШШ 7 и основной элемент ИЛИ 5 - на счетные входы второго,..., (п - 1)-ого и п-ого разрядов счетчика 3. Под действием этого импульса состояние каждого разряда исправного счетчика должно измениться на противоположное, в котором на единичном выходе каждого разряда будут присутствовать сигналы «1, а на нулевом - «О. Элемент задержки 9 обеспечивает надежное поддержание единичного уровня сигнала на втором входе элемента И 4 на время переключения разрядов счетчика 3. Поэтому состояния в схеме счетчика, возможные из-за не одновременности срабатывания элементов ИЛИ устройства и триггеров разрядов, не будут нарушать нормальный ход процедуры контроля.
После изменения состояния всех разрядов исправного счетчика на выходах элементов И 1 и И 2 должны быть сформированы соответственно сигналы «1 и «О, а на выходе элемента сравнения 8 - сигнал «1, дающий разрешение на открытие элемента И 4 для прохождения второго импульса контроля.
..
При подаче второго импульса на вход «Контроль устройство работает аналогично. В исправном состоянии счетчика все его разряды должны вернуться в исходное состояние, в котором на их единичных выходах будут присутствовать сигналы «О, а на нулевых выходах - «1. Свидетельством переключения всех разрядов счетчика в исходное состояние является сигнал «1 - «Норма, формируемый на выходе устройства.
Таким образом, для проверки исправности любого счетчика, независимо от числа его разрядов п, в предлагаемом устройстве достаточно двух наборов, по сравнению с1-1 наборами в устройстве - прототипе. Причем эта проверка будет полной, так как в ходе ее реализации проверяется переход каждого разряда счетчика из нулевого состояния в единичное и наоборот. Следовательно, времени на проведение контроля в заявляемом устройстве требуется значительно меньше, чем в устройстве - прототипе.
Предлагаемое устройство менее 1фитично к изменению длительности задержки, реализуемой элементом 9. Это объясняется тем, что длительность задержки в предлагаемом устройстве не связана с числом импульсов, подаваемым на контрольный вход, как в устройстве - прототипе. Величина задержки является постоянной и не зависит от числа разрядов в контролируемом счетчике. Длительность задержки в предлагаемом устройстве будет значительно меньше, чем задержка, реализованная в устройстве - прототипе. Ее минимальное значение определяется временем задержки на срабатывание наибольшей по длине цепочки, включающей элементы И 4, ИЛИ 5 и п-ный разряд счетчика, а максимальное время ограничено лишь интервалом следования контрольных импульсов. Очевидно, что стабильность короткой задержки будет выше, чем стабильность длительной задержки, которая применена в устройстве - прототипе.
неисправности в контролируемом счетчике 3 будет нарушен нормальный норядок его переключения в контрольном режиме. Например, неисправность «Константа О единичного выхода разряда счетчика 3 приведет к тому, что после подачи первого контрольного импульса с этого выхода разряда на соответствующий вход второго многовходового элемента И 2 не поступит сигнал «1, на выходах обоих элементов И 1 и И 2 будут присутствовать сигналы «О, на выходе элемента 8 - сигнал «О, запрещающий прохождение второго импульса контроля в устройство и свидетельствующий о неисправности счетчика 3.
При неисправности «Константа 1 нулевого выхода одного из разрядов счетчика 3 после подачи первого импульса контроля на выходах обоих элементов И 1 и И 2 будут сформированы сигналы «1, на выходе элемента 8 сигнал «О, свидетельствующий о неисправном состоянии счетчика 3 и запрещающий прохождение в устройство второго импульса контроля.
Можно показать, что и любая другая единичная неисправность, которая может иметь место в контролируемом счетчике 3, будет зафиксирована предложенным устройством.
(При использовании счетчика по его прямому назначению, т.е. для подсчета импульсов, переключение его разрядов происходит последовательно, через вторые входы элементов ИЛИ. Па чертеже цепи управления первым разрядом счетчика 3 не показаны).
Таким образом, в предложенном устройстве, за счет меньшей критичности к стабильности времени задержки и меньшей длины проверяющего теста обеспечивается большая достоверность и меньшее время проверки исправности счетчика, что в целом повышает эффективность его контроля.