Счетный триггер власова
Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в упрощении, повышении быстродействия и снижении потребления электроэнергии. Счетный триггер (СТ) содержит RS-триггер (9), логичесикие элементы И (1-4), элементы ИЛИ (7, 8), элементы НЕ (5, 6), вход счетных импульсов 10, единичный и нулевой выходы СТ (11, 12). СТ позволяет сократить время счета каждого импульса на 30%, а также снизить число входов логических элементов СТ по сравнению с прототипом. 1 ил.
Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и автоматики. Известен счетный триггер (далее объект), содержащий RS-триггер, первый и второй элементы И, первый и второй элементы НЕ и первый и второй элементы задержки. Схема указанного объекта приведена на странице 62, рис.2.18, книги И.Н.Букреева и др. "Микроэлектронные схемы цифровых устройств", 1973 г. Недостатком объекта является наличие двух элементов временной задержки сигналов. Время задержки сигналов этих элементов должно быть больше времени длительности счетного импульса. Технология изготовления элементов задержки повышает технические требования к параметрам счетных импульсов, а также расширяется перечень элементов, на основе которых реализуется объект. Наиболее близким, принятым за прототип, является объект, выполненный только на основе элементов И, ИЛИ, НЕ (см., там же, стр76, рис 3.7). Недостатком прототипа является наличие двух RS-триггеров, что снижает быстродействие устройства, определяемое временем переключения двух триггеров, требует сравнительно больших затрат оборудования, определяемого суммарным числом входов логических элементов, и требует потребление электропитания, равного 2J (J - ток открытого элемента НЕ). Целью изобретения является упрощение объекта, повышение быстродействия его работы и снижение потребления электропитания. Для этого предложен данный объект, содержащий первый и второй элементы И, подключенные через первый и второй элементы НЕ к R и S входам RS-триггера, первые входы упомянутых элементов И соединены с входом счетных импульсов, отличающийся тем, что содержит один RS-триггер, первый и второй элементы ИЛИ, третий и четвертый элементы И, при этом нулевой и единичный выходы RS-триггера соединены с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, второй вход первого элемента ИЛИ связан с выходом второго элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ связан с выходом первого элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов И соответственно, вторые входы упомянутых элементов соединены с R и S входами RS-триггера соответственно, выход третьего элемента И является нулевым выходом счетного триггера и соединен с вторым входом второго элемента И, выход четвертого элемента И является единичным выходом счетного триггера и соединен с вторым входом первого элемента И, первые входы первого и второго элементов И подключены к входу счетных импульсов. Покажем, что позволяет получить каждый из отличительных признаков объекта.
1. Связь с выхода первого элемента И через второй элемент ИЛИ с входом четвертым элементом И обеспечивает присутствие высокого (разрешающего) потенциала на время длительности счетного импульса на втором входе первого элемента И при переключении триггера из единичного состояния в нуль. Тем самым работа объекта не зависит от длительности счетного импульса и времени переключения RS-триггера.
2. Связь с выхода второго элемента И через первый элемент ИЛИ с входом третьего элемента И при установки триггера в единицу обеспечивает сохранение высокого потенциала на втором входе второго элемента И.
3. Связи нулевого и единичного выходов RS-триггера через первый и второй элементы ИЛИ с выходами третьего и четвертого элементов И соответственно обеспечивают прохождение счетного импульса на единичный или нулевой входы RS-триггера на начальном этапе счета импульса. Предлагаемый объект позволяет по сравнению с прототипом повысить быстродействие его работы приблизительно на 30%, уменьшить число логических элементов НЕ в два раза и снизить потребления электропитания приблизительно в 2,5 раза. Поясним эти утверждения кратким расчетом. В прототипе время переключения второго RS-триггера завершается после истечения времени, равного сумме длительности счетного импульса, времени переключения двух элементов НЕ на входе второго RS-триггера и времени переключения этого RS-триггера. Другими словами, время переключения счетного триггера равно
где tи - длительность счетного импульса;
tНЕ - время переключения элемента НЕ;
tRS - время переключения RS-триггера.
Это же время для предлагаемого объекта равно
Из сравнения соотношений 1 и 2 видно, что Тпер больше Т'пер на tRS+tНЕ. Если принять tи=tRS+tHE, то быстродействие предложенного объекта с учетом длительности паузы, равной длительности импульса, на 30% меньше времени переключения прототипа. Число логических элементов НЕ в прототипе равно 9, а в предложенном объекте оно равно 4. Суммарное число входов логических элементов в прототипе 27, а в объекте - 21, т.е. экономия оборудования по числу входов логических элементов около 20%. Оценим потребление электроэнергии через суммарный ток, потребляемый элементами НЕ, при этом током утечки закрытых элементов будем пренебрегать. В прототипе в статическом режиме (счетные импульсы на триггер не поступают) ток потребления равен 3Jнв, т.к. каждый RS триггер имеет по одному открытому элементу НЕ и один из элементов НЕ на входах второго триггера также открыт и потребляет ток JHE. В предлагаемом объекте в том же режиме потребляется ток только одного открытого элемента НЕ, т.е. JHE. Таким образом, в статике потребление тока в предлагаемом объекте в три раза меньше, чем в прототипе. При поступлении счетного импульса (в динамике) потребление тока в прототипе будет около 4JНЕ. В предлагаемом объекте также имеет место увеличение потребляемого тока до 2JHE, т.к. первый или второй элемент НЕ будет открыт. Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что потребление электроэнергии в предлагаемом объекте приблизительно в 2,5 раза меньше, чем в прототипе. Для пояснения работы описываемого объекта на чертеже приведена его функциональная схема. На чертеже приняты следующие обозначения: логические элементы И 1-4, элементы НЕ 5, 6, элементы ИЛИ 7, 8, RS-триггер 9, вход счетного триггера 10, единичный выход счетного триггера 11, нулевой выход 12. Предложенный объект осуществляется следующим образом. Первые входы логических элементов И 1, 2 подключены к входу 10, второй вход И1 связан с выходом И 4. Второй вход И 2 соединен с выходом И 3. Выходы И 1, 2 через НЕ 5, 6 подключены к R и S входу соответственно. Кроме того, выходы И 1, 2 связаны с входами ИЛИ 8, 7 соответственно. Выходы НЕ 5, 6 подключены к входам И 3, 4 соответственно. Нулевой и единичный выходы RS-триггера соединены входами ИЛИ 7, 8. Выходы ИЛИ 7, 8 подключены к входам И 3, 4 соответственно. Рассмотрим работу объекта при счете импульсов (в динамике). Счетный импульс поступает по входу 10. Если триггер 9 до прихода импульса хранил код нуля, то счетный импульс по цепи И2, НЕ 6 поступит на S-вход и установит триггер 9 в единицу. Импульс с выхода И 2 через ИЛИ 7 поступит на вход И 3 и будет разрешать прохождение счетного импульса через И 2. Низкий потенциал с выхода НЕ 6 на время длительности счетного импульса будет запрещать работу И 4, И 1. Во время счетного импульса триггер 9 будет переключен в состояние единицы, т.е. на единичном выходе триггера 9 будет высокий потенциал, который через ИЛИ 8 поступит на вход И 4, но т.к. на втором входе И 4 присутствует низкий потенциал, поступающий с входа И 6, на выходе И 4 будет присутствовать низкий потенциал до тех пор, пока не закончится действие счетного импульса. После окончания счетного импульса с выхода И4 на вход И 1 поступит высокий (разрешающий) потенциал. Таким образом, счетный триггер будет подготовлен к приему второго счетного импульса. Поступивший на входы И 1, 2 второй импульс по цепи И 1, НЕ 5 поступит на R-вход RS-триггера и установит его в нуль. Описание работы при установки триггера в нуль аналогично работе при установке его в единицу. Таким образом, предлагаемый объект построен на одном RS-триггере, четырех элементах И, двух элементах НЕ и двух элементах ИЛИ, обеспечивает повышение быстродействие работы на 30%, снижение оборудования по числу входов логических элементов на 20% и снижение потребления электропитания в 2,5 раза по сравнению с прототипом.
Счетный триггер, содержащий RS-триггер, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы НЕ, при этом выходы первого и второго элементов И через первый и второй элементы НЕ подключены соответственно к R и S входам первого RS-триггера, нулевой выход счетного триггера соединен с вторым входом второго элемента И, единичный выход счетного триггера соединен с вторым входом первого элемента И, первые входы первого и второго элементов И поключены к входу счетных импульсов, отличающийся тем, что введены первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых соединены соответственно с нулевым и единичным выходами RS-триггера, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к R и S входам RS-триггера, при этом выход третьего элемента И является нулевым выходом счетного триггера, а выход четвертого элемента И является единичным выходом счетного триггера.
