Всесоюзная п&tги••^ш.•"•:v•лj^^v;rvл^^библиютскаспособ и1нд1!

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 27.Ч111.1968 (№ 1265250i18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.Ч1.1971. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 23ХП1.1971

МПК Н 031 29/00

Кснитет ое делан иасбретеиии и открытии ори Сосете министров

СССР

УДК 621.374.33 (088.8) Авторы изобретения К. Г. Борисов, Л. С. Ситников, С. Е. Токовенко и Л. Л. Утяков

Б;, г(т}.(рцдq

Заявитель

E} }} !}} } }

СПОСОБ ИНДИКАЦИИ ЦИФРОВЫХ УЗЛОВ

Изобретение относится к области радио. электроники и может быть использовано для усовершенствования цифровых устройств, основанных на использовании модульных конструкций.

Известны методы улучшения основных технико-экономических показателей цифровых узлов, основанные на использовании прогрессивной технологии. В связи с интенсивным внедрением прогрессивных методов производства микроэлектронных схем особенно быстро возникла задача минимизации функциональных связей и межмодульных соединений. Это обусловлено прежде всего тем фактом, что надежность полупроводниковых интегральных схем в отличие от схем на обычных дискретных компонентах мало зависит от их сложности и определяется, в основном, качеством сборки и количеством внешних связей.

Достигнутый мировой уровень производства интегральных схем на МОП-структурах позволяет в массовом масштабе реализовать на одной пластине кремния размером до

15 мм схемы, содержащие до 1000 полевых транзисторов. Для упаковки интегральных схем используют видоизмененные круглые транзисторные или плоские корпуса, имеющие

10 — 16 выводов. Если учесть, что обычно три вывода должны использоваться для питания схем, то для функциональных связей остается всего 7 — 13 выводов. Так как количество внешних выводов ограничено технологическими соображениями, то при конструировании модулей на интегральных схемах, и в первую очередь со структурой МОП, этот фактор является существенно ограничивающим как с точки зрения дальнейшего улучшения технологичности и надежности, так и с точки зрения дальнейшего снижения габаритов и веса.

Поэтому при реализации схем на основе модульных конструкций пытаются использовать всевозможные способы сокращения фучкциональных соединений и, по возможности, количества модулей.

Известны также способы уменьшения числа межмодульных соединений и корпусов, основанные на создании и на использовании высокоэффективных многовходных логических схем. Под эффективностью в данном случае понимают возможность реализации в данной схеме достаточно большого числа логических операций с меньшим числом переменных.

Недостатком известных способов является сравнительно малая эффективность и, кроме того, сложность отыскания критериев оценки логической эффективности модулей.

По предложенному способу для повышения надежности на счетный вход первого

30 триггера каждой группы, объединяющей триг307526

65

3 геры в соответствии с требуемым основанием системы счисления, подают импульсы тактовой последовательности, а индикацию состояний каждой группы триггеров осуществляют сравнением по фазе выходных импульсов группы с опорными импульсами.

На фиг. 1 изображена блок-схема одного из вариантов многоразрядного счетчика на триггерных декадах с фазоимпульсньв| представлением информации; на фиг. 2 — блоксхема триггерного счетчика с повышенной разрешающей способностью по частоте.

Простейший вариант многоразрядного счетчика (фиг. 1) включает в себя ряд триггерных декад 1. Счетные входы всех декад подсоединены через схемы объединения 2 к общей шине 8 ттааккттооввыых импульсов. Кроме того, на второй вход схемы 2 первой декады поступают счетные импульсы, а вторые входы схем объединения 2 каждой из последующих декад соединены непосредственно с выходами предыдущих декад. Выходы каждой декады соединены с внешними выводами. Начальная установка счетчика производится подачей импульса сброса на шину 4, к которой подсоединены параллельно соответствующие установочные входы всех триггеров декад.

Три внешних вывода 5 служат для подключения питающих напряжений.

Поскольку тактовые импульсы поступают на входы всех декад одновременно, импульсы на выходе каждой из них, при отсутствии зажима б счетных импульсов, появляются после прихода десяти тактовых импульсов. При этом фазовый сдвиг импульсов на выходах 7 по отношению к импульсам опорной последовательности, задающей нулевую фазу, остается постоянным. Таким образом в счетчике осуществляется режим хранения информации.

Для правильного счета числа импульсов необходимо, чтобы счетные импульсы приходили на входы декад в промежутке между тактовыми импульсами. Это достигается путем введения входного синхронизатора (на чертеже не показан), обеспечивающего жесткую привязку каждого счетного импульса к последовательности импульсов, не совпадающих во времени ни с одним из тактовых.

Импульс переноса на следующую декаду выделяется схемой объединения 2, поскольку после приходов десяти счетных импульсов, предыдущая декада срабатывает в момент времени, не совпадающий с импульсами такта. При этом счетные импульсы на вход первой декады должны поступать с частотой не выше, чем на выходе опорной декады. Начальная установка (сброс) счетчика производится подачей импульса на шину 4 в момент времени соответствующий фазе нуль.

Как видно из блок-схемы и описания работы счетчика, о состоянии каждой декады можно судить по фазе импульсов на единственном для данной декады выходе. Соответственно в шестнадцатиштырьковом корпусе можно разместить, в принципе (если исходить из

55 того, что ограничения определяются числом выводов), до десятка декад простейшего счетчика; три вывода питания, один — счетный вход, один — тактовые импульсы, один-сброс, остальные десять — выходы соответствующих декад, По тем же соображениям в одном корпусе может быть размещено до шести декад регистра или пяти декад счетчика с предустановкой.

Счетчик с повышенным быстродействием (до 10 — 20 Мгц и выше) может быть построен по схеме, приведенной на фиг. 2. Отличие его от описанного ранее заключается во введении вспомогательной декады 8, работающей в том же коде, что и декады 1 счетчика, и поразрядных схем 9 сравнения кодов (дешифраторов), а также в том, что тактовые импульсы в последней блок-схеме поступают только на вспомогательную декаду, Кроме того, на установочный вход вспомогательной декады через шину l0 поступают в качестве синхронизирующих импульсы опорной последо в ател ь ности.

Режим хранения информации в последней схеме обеспечивается статической памятью триггерных декад. После прихода каждого тактового импульса происходит сравнение содержимого вспомогательной декады с содержимым каждой декады счетчика. В случае равенства кодов на выходах 7 соответствующих разрядных схем сравнения появляются импульсы, несущие информацию о состоянии декад. Поскольку в последней схеме прямые связи декад 1 счетчика с источником тактовых импульсов отсутствуют, р азреш ающая способность по частоте этого варианта определяется быстродействием первой (младшей) декады, кроме того, отпадает необходимость во входном синхронизаторе. Подсчет числа выводов показывает, что в одном корпусе возможно разместить до девяти декад счетчика по описанной схеме, Не исключено также и комбинированное решение, в котором низкочастотная часть выполняется по схеме, приведенной на фиг. 1, а высокочастотная — по схеме, изображенной на фиг. 2. Между двумя модулями счетчика в этом случае необходимо поставить синхронизатор.

Таким образом, введение фазоимпульсного представления информации с использованием прогрессивных методов технологии изготовления модулей позволит существенно уменьшить количество модулей в схемах цифровых приборов, что является одним из важнейших условий дальнейшего улучшения их техникоэкономических показателей: габаритов, веса, надежности.

Предмет изобретения

Способ индикации цифровых узлов, например счетчиков, регистров, на базе двоичных интегральных схем, отличающийся тем, что, с

Фиг /

3 (Риг, 2

Составитель В. Гордонова

Текред Л. В. Куклина Корректор О. С. Зайцева

Редактор Н. С. Коган

Заказ 2185/12 Изд. № 878 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мииисгрлз С CP

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 целью повышения надежности, на счетный вход первого триггера каждой группы, обьединяющей триггеры в соответствии с требуемым основанием системы счисления, подают импульсы тактовой последовательности, а индикацию состояний каждой группы триггеров осуществляют сравнением по фазе выходцы.; импульсов группы с опорными импульсами.! ! !

1 ! !