Счетчик с коэффициентом счета десять

Счетчик с коэффициентом счета десять
Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована в устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности в системах железнодорожной автоматики.
Известен счетчик с коэффициентом счета десять, содержащий четыре R - St триггера, два элемента И-НЕ и два элемента НЕ (Букреев И.М, и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств - М: Сов. радио, 1973, с. 155, рис. 5.23).
Недостатком данного счетчика является низкая контролепригодность, так как в нем не удается выделить диагностические признаки, на основании которых можно достоверно судить о правильности его функционирования.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому счетчику является счетчик с коэффициентом счета десять, содержащий пять D, - триггеров и два элемента 2И-ИЛИ, в котором вход синхронизации устройства соединен с С - входами синхронизации каждого D t - триггера, прямой выход первого D t - триггера соединен с первым входом первого элемента И перво го элемента 2И-ИЛИ, выход которого соединен с информационным D - входом второго D t - триггера, инверсный выход первого D t - триггера соединен с первым входом первого элемента И второго элемента 2И-ИЛИ, выход которого соединен с информационным D - входом третьего Dt - триггера, прямой выход второго Dt - триггера соединен со вторым входом первого элемента И второго элемента 2И-ИЛИ, прямой выход четвертого D t-триггера соединен с первыми входами вторых элементов И первого и второго элементов 2И-ИЛИ. Кроме того, прямой выход первого D t -триггера соединен со вторым входом второго элемента И второго элемента 2И-ИЛИ и с информационным D - входом четвертого D t - триггера, а его инверсный выход соединен со вторым входом второго элемента И первого элемента 2И-ИЛИ,
МПКНОЗК21/40
прямой выход второго D t -триггера соединен со вторым входом первого элемента И первого элемента 2И-ИЛИ, прямой выход третьего D t - триггера соединен с информационным D - входом пятого D t - триггера, прямой выход которого соединен с информационным D - входом первого Dt- триггера (Букреев И.М. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств - М.: Сов. радио, 1973, с. 169, рис. 5.34).
Данный счетчик обладает высокой контролепригодностью, так как имеет диагностические признаки, на основании которых можно достоверно судить о его правильном функционировании, что обусловливает эффективность его применения в системах, вьшолняющих ответственные функции, например, железнодорожной автоматики.
Описываемый счетчик имеет десять устойчивых состояний и реализует след то1цую диаграмму переходов:
М)3/
Как видно из диаграммы работы счетчика, в каждом состоянии два его триггера (нзт 1ерация триггеров слева направо) находятся в состоянии «1, а три остальные - в состояниях «О. То - есть известный счетчик в исправном состоянии работает в коде «2 из 5. Наличие двух «1 в каждом такте работы исправного счетчика является диагностическим признаком, позволяющим контролировать его исправность с помощью простой контрольной схемы для кодов «2 из 5.
Однако данному счетчику свойственен существенный недостаток. При переходах между последними его четьфьмя состояниями: 0101 10010- 01001-  10100 в этом устройстве, в отличие от переходов между первыми состояниями, происходит изменение состояний, определяющих состояние триггеров, то - есть триггеров, которые находятся в состояниях «I. Данное обстоятельство вызывает состязания между триггерами счетчика.
что, в общем случае, может привести к сбою в его работе и к переходу, например, из состояния «01001 в состояние «10100, минуя состояние «01001, либо к переходу в некоторое ложное состояние, например, «10101, не входящее в множество состояний правильно функционирующего счетчика. И, если второй случай будет зафиксирован с помощью внешней контрольной схемы для кода «2 из 5, то первый ложный переход контрольной схемой зафиксирован не будет, так как состояние «10100 входит в множество состояний правильно функционирующего счетчика.
Кроме того, состязания, возникающие между триггерами рассматриваемого устройства, будут искажать и диаграмму сигналов, поступающих с выходов счетчика на контрольную схему, которая может воспринять некоторое промежуточное состояние, в котором число единиц в каждом слове счетчика будет отлично от двух, за опшбочное. Поэтому для надежного контроля правильности функционирования счетчика необходимо организовать задержку сигнала контроля до момента полного окончания всех переходных процессов в счетчике. Так как в четырех последних состояниях сразу четыре триггера изменяют свои состояния, то эта задержка должна быть, по крайней мере, в четыре раза больше максимальной задержки на срабатывание одного триггера устройства.
Следовательно, из-за указанного недостатка частота следования тактовых импульсов на вход счетчика будет меньше потенциально возможной, то - есть быстродействие счетчика будет ниже, чем быстродействие, допустимое для используемого в описываемом устройстве типа элементов.
Задача полезной модели - повысить надежность и увеличить быстродействие счетчика.
Технический результат достигается тем, что в счетчик с коэффициентом счета десять, содержащий пять Dt - триггеров и два элемента 2И-ИЛИ, в котором вход синхронизации устройства соединен с С - входом синхронизации каждого Dt - триггера, прямой выход первого Dt - триггера соединен с
первым входом первого элемента И первого элемента 2И-ИЛИ, выход которого соединен с информационным D - входом второго Dt - триггера, инверсный выход первого Dt - триггера соединен с первым входом первого элемента И второго элемента 2И-ИЛИ, выход которого соединен с информационным D - входом третьего Dt - триггера, прямой выход второго Dt - триггера соединен со вторым входом первого элемента И второго элемента 2И-ИЛИ, прямой выход четвертого Dt - триггера соединен с первыми входами вторых элементов И первого и второго элементов 2И-ИЛИ, введены третий, четвертый и пятый элементы 2И-11ЛИ, причем информационный D - вход первого Dt - триггера соединен с выходом третьего элемента 2И-ИЛИ, информационный D - вход четвертого Dt - триггера соединен с выходом четвертого элемента 2И-ИЛИ, информационный D - вход пятого Dt - триггера соединен с выходом пятого элемента 2И-ИЛИ, прямой выход первого Dt - триггера соединен с первым входом первого элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ, а его инверсный выход соединен с первым входом второго элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ, со вторым входом второго элемента И второго элемента 2И-ИЛИ и с первым входом первого элемента И пятого элемента 2ИИЛИ, прямой выход второго Dt- триггера соединен с первым входом второго элемента И пятого элемента 2И-ИЛИ, а его инверсный выход соединен с третьим входом второго элемента И второго элемента 2И-ИЛИ, с первыми входами элементов И третьего элемента 2И-ИЛИ и со вторым входом первого элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ, прямой выход третьего Dt триггера соединен со вторым входом второго элемента И третьего элемента 2И-ИЛИ и со вторым входом первого элемента И пятого элемента 2И-ИЛИ, а его инверсный выход соединен со вторыми входами элементов И первого элемента 2И-ИЛИ, со вторым входом второго элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ и со вторым входом второго элемента И пятого элемента 2ИИЛИ, инверсный выход четвертого Dt - триггера соединен с третьим входом первого элемента И первого элемента 2И-ИЛИ, со вторым входом первого элемента И третьего элемента 2И-ИЛИ и с третьими входами элементов И пятого элемента 2И-Р1ЛИ, прямой выход пятого Dt - триггера соединен с третьим входом первого элемента И третьего элемента 2И-ИЛИ и с третьим входом второго элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ, а его инверсный выход соединен с третьими входами второго элемента И первого элемента 2И-ИЛИ, первого элемента И второго элемента 2И-ИЛИ, второго элемента И третьего элемента 2И-ИЛИ и первого элемента И четвертого элемента 2ИИЛИ. Отличительными от прототипа признаками в заявляемом устройстве являются третий, четвертый и пятый элементы 2И-ИЛИ, а также соответствующие им связи. Введение дополнительных признаков позволило изменить диаграмму переходов заявляемого устройства таким образом, что при каждом переходе из одного состояния в другое один из «определяющих состояние триггеров сохраняет свое состояние, а другой - меняет его на противоположное. Функциональная схема заявляемого устройства представлена на фиг.1. На фиг.2 изображена временная диаграмма, иллюстрирующая его работу. Счетчик с коэффициентом счета десять содержит пять Dt- триггеров и пять элементов 2И-ИЛИ. Он имеет следующие соединения. Прямой выход первого Dt - триггера I соединен с первым входом первого элемента И первого элемента 2И-ИЛИ 2, выход которого соединен с информационным D входом второго Dt - триггера 3. Инверсный выход первого Dt - триггера I соединен с первым входом первого элемента И второго элемента 2И-Р1ЛИ 4, выход которого соединен с информационным D - входом третьего Dt- триггера 5. Прямой выход второго Dt- триггера 3 соединен со вторым входом первого элемента И второго элемента 2И-ИЛИ 4. Прямой выход четвертого Dt - триггера 6 соединен с первыми входами вторых элементов И первого 2 и второго 4 элементов 2И-ИЛИ. Информационный D - вход первого Dt триггера I соединен с выходом третьего элемента 2И-ИЛИ 7. Информационный D - вход четвертого Dt- триггера 6 соединен с выходом четвертого элемента 2И-ИЛИ 8. Информационный D - вход пятого Dt - триггера 9 соединен с выходом пятого элемента 2И-ИЛИ 10. Вход синхронизации 11 устройства соединен с С - входами синхронизации первого, второго, третьего, четвертого и пятого 1,3, 5, 6, 9 Dt- триггеров. Прямой выход первого Dt - триггера 1 соединен с первым входом первого элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ 8, а его инверсный выход соединен с первым входом второго элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ 8, со вторым входом второго элемента И второго элемента 2И-ИЛИ 4, и с первым входом первого элемента И пятого элемента 2И-ИЛИ 10. Прямой выход второго Dt- триггера 3 соединен с первым входом второго элемента И пятого элемента 2И-ИЛИ 10, а его инверсный выход соединен с третьим входом второго элемента И второго элемента 2И-ИЛИ 4, с первыми входами элементов И третьего элемента 2И-ИЛИ 7 и со вторым входом первого элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ 8. Прямой выход третьего Dt- триггера 5 соединен со вторым входом второго элемента И третьего элемента 2И-И1Ш 7 и со вторым входом первого элемента И пятого элемента 2И-ИЛИ 10, а его инверсный выход соединен со вторыми входами элементов И первого элемента 2И-ИЛИ 2, со вторым входом второго элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ 8 и со вторым входом второго элемента И пятого элемента 2И-ИЛИ 10. Инверсный выход четвертого Dt- триггера 6 соединен с третьим входом первого элемента И первого элемента 2И-ИЛИ 2, со вторым входом первого элемента И третьего элемента 2И-ИЛИ 7 и с третьими входами элементов И пятого элемента 2И-ИЛИ 10. Прямой выход пятого Dt- триггера 9 соединен с третьим входом первого элемента И третьего элемента 2И-ИЛИ 7 и с третьим входом второго элемента И четвертого элемента 2И-ИЛИ 8, а его инверсный выход соединен с третьими входами второго элемента И первого элемента 2И-ИЛИ 2 , первого элемента И второго элемента 2И-ИЛИ 4, второго элемента И ч ч третьего элемента 2И-ИЛИ 7 и первого элемента И четвертого элемента 2ИИЛИ8. Счетчик с коэффициентом счета десять работает следующим образом. В исходном состоянии синхроимпульс на входе 11 устройства отсутствует. Первый и четвертый Dt- триггеры 1, 6 находятся в состояниях «1, а второй, третий и пятый Dt- триггеры 3, 5, 9 - в состоянии «О. (На фиг.1 цепи установки в исходное состоящие триггеров счетчика не показаны), т.е. счетчик находится в состоянии «10010, которое принято за его первое состояние. После прихода первого ишхульса синхронизации в основной триггер первого Dt- триггера с выхода третьего элемента 2И-ИЛИ 7 записывается  в основной триггер четвертого Dt- триггера 6 с выхода четвертого элемента 2ИИЛИ 8 записывается  в основной триггер второго Dt- триггера 3 с выхода первого элемента 2И-ИЛИ 2 записывается  в основные триггеры остальных Dt - триггеров счетчика с выходом соответствующих им элементов 2И-ИЛИ записываются сигналы «О. После окончания первого импульса вспомогательные триггеры Dt - триггеров устройства принимают те же состояния, что и соответствующие им основные, то есть первый Dt- триггер 1 переходит в состояние «О, второй Dt - триггер 3 - в состояние «1, а остальные Dt - триггеры 6, 5, 9 сохраняют свои прежние состояния соответственно «1, «О, «О. При этом счетчик переходит во второе состояние «01010. Дальнейшая работа счетчика описывается временной диаграммой состояний прямых выходов его Dt-триггеров, показанной на фиг.2. Как видно из фиг.2, заявляемое устройство имеет 10 состояний, в каждом из которых два его Dt- триггера находятся в состоянии «1, а три другие - в состоянии «О. Таким образом, предлагаемьш счетчик реализует в исправном техническом состоянии следующую диаграмму переходов:
(1)(2)(3)(4)(5)
10010 - 01010 - 01100 - 00101 - 10001-I (10)(9)(8)(7)(6)
10100 00110  00011 - 01001 4- 11000 Как видно из диаграммы, при переходе счетчика из одиого состояния в
другое, один из «определяющих это состояние Dt- триггеров сохраняет состояние «1, что исключает состязания на входах соответствующих ему элементов 2И-ИЛИ устройства.
Кроме того, только два триггера счетчика, вместо четырех триггеров в прототипе, изменяют свои состояния на противоположные, что позволяет в два раза уменьшить задержку между сишфоимпульсами счетчика, то есть в два раза увеличить быстродействие предлагаемого счетчика по сравнению с прототипом.
Следовательно, заявляемое устройство обладает большей надежностью и быстродействием, чем счетчик-прототип, так как в нем обеспечена запщта от возможньк состязаний между Dt - триггерами и уменьшено время задержки на переход счетчика из одного состояния в другое.
,