Счетчик джонсона

Предлагаемая полезная модель относится к цифровой электронной технике и может быть использована в цифровых системах для формирования распределенных импульсов. Счетчик Джонсона содержит N триггеров, С-входы которых подключены к шине тактовой частоты, а R-входы соединены между собой, прямые выходы 1-гo...(N-)-гo триггеров подключены соответственно к D-входам 2-го...N-го триггеров, а инверсный выход N-го триггера подключен к D-входу 1-го триггера. Для повышения надежности счетчика Джонсона введены логическая схема И и элемент задержки. Первый и второй входы логической схемы И подключены соответственно к инверсным выходам 1-го и N-го триггеров, шина тактовой частоты через элемент задержки подключена к третьему входу логической схемы И, выход которой подключен к R-входам 1-гo...N-го триггеров. При переходе 1-го и N-го триггеров в нулевое состояние на логической схеме И происходит совпадение единичных значений инверсных выходов 1-го и N-го триггеров и полуволны входной частоты и сигнал с выхода логической схемы И сбрасывает счетчик Джонсона в исходное состояние.

Предлагаемая полезная модель относится к цифровой электронной технике и может быть использована в цифровых системах для формирования распределенных импульсов.

Известны счетчики Джонсона (Johnson_counter, http://www. play-hookey.com/digital/johnson_counter.html.) содержащие пять триггеров, С-входы которых соединены с шиной тактовой частоты, а R-входы подключены к шине сброса. Прямой выход первого триггера подключен к D-входу второго триггера, прямой выход третьего триггера подключен к D-входу четвертого триггера, прямой выход четвертого триггера подключен к D-входу пятого триггера, инверсный выход пятого триггера подключен к D-входу первого триггера. Инверсный выход первого триггера подключен к первому входу логической схемы И, второй вход которой подключен к инверсному входу третьего триггера, а выход - к первому входу логической схемы ИЛИ-НЕ, второй вход которой подключен к инверсному выходу второго триггера, а выход - ко входу D третьего триггера.

Недостатком устройства является возможность исключения запретных состояний счетчика Джонсона с разрядностью не более пяти, а для большего количества разрядов его надежность мала, т.к. если после начальной установки произойдет сбой, то нормальная работа счетчика Джонсона уже не восстановится.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является счетчик Джонсона (Ring_counters, http://www.electronics-tutorials.ws/sequential/seq_6.html), содержащий N триггеров, С-входы которых соединены с шиной тактовой частоты, а R-входы подключены к шине сброса, прямые выходы 1-гo...(N-1)-гo триггеров подключены соответственно к D-

входам 2-го...N-го триггеров, а инверсный выход N-го триггера подключен к D-входу 1-го триггера.

Недостатком устройства является его малая надежность, т.к. если после начальной установки произойдет сбой, то нормальная работа счетчика Джонсона уже не восстановится.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности счетчика Джонсона из-за периодической автоматической установки его в исходное состояние.

Сущность полезной модели состоит в том, что счетчик Джонсона содержит N триггеров, С-входы которых подключены к шине тактовой частоты, а R-входы соединены между собой, прямые выходы 1-гo...(N-1)-гo триггеров подключены соответственно к D-входам 2-го... N-го триггеров, а инверсный выход N-го триггера подключен к D-входу 1-го триггера.

Новым в предлагаемой полезной модели является введение логической схемы И и элемента задержки, причем первый и второй входы логической схемы И подключены соответственно к инверсным выходам 1-го и N-го триггеров, шина тактовой частоты через элемент задержки подключена к третьему входу логической схемы И, выход которой подключен к R-входам 1-гo...N-го триггеров. При переходе 1-го и N-го триггеров в нулевое состояние на логической схеме И происходит совпадение единичных значений инверсных выходов 1-го и N-го триггеров и полуволны входной частоты и сигнал с выхода логической схемы И сбрасывает счетчик Джонсона в исходное состояние. Этим обеспечивается повышение надежности устройства, т.к. в случае сбоя нормальная работа счетчика Джонсона восстанавливается.

На Фиг.1 представлена схема счетчика Джонсона.

Счетчик Джонсона содержит N триггеров 1, 2, 3, 4, логическую схему И 5 и элемент задержки 6. С-входы триггеров 1, 2, 3, 4 объединены и являются входом тактовой частоты. Прямые выходы предыдущих триггеров 1, 2, 3 подключены соответственно к D-входам последующих 2, 3 и 4 триггеров, а инверсный выход N-го триггера 4 подключен к D-входу 1-го триггера 1. Первый и второй входы логической схемы И 5 подключены соответственно к инверсным выходам 1-го и N-го триггеров 1 и 4. Шина тактовой частоты через элемент задержки 6 подключена к третьему входу логической схемы И 5, выход которой подключен к R-входам триггеров 1, 2, 3, 4.

Счетчик Джонсона функционирует следующим образом. Предположим, что в начале работы все триггеры счетчика Джонсона сброшены в нулевое состояние. Тогда (в

предположении, что триггеры срабатывают от положительного фронта) с приходом первого положительного фронта тактовой частоты единичное состояние инверсного выхода N-го триггера 4 перепишется в первый триггер 1, а нули сдвинутся со всех предыдущих триггеров 1, 2, 3 во все последующие триггеры 2, 3, 4. Процесс заполнения счетчика Джонсона единицами будет продолжаться до N-го положительного фронта тактовой частоты включительно. Далее начнется перепись нулевого значения инверсного выхода N-го триггера 4 в 1-й триггер 1, и в момент прихода 2N-гo фронта тактовой частоты счетчик Джонсона заполнится нулями. Будет иметь место прохождения волн из N нулей и N единиц со сдвигом в каждом разряде на один такт, как показано на временной диаграмме Фиг.2.

Очевидно, что при правильной работе счетчика Джонсона из 2^N возможных комбинаций допустимыми являются 2*N, а остальные - запрещенные. Согласно диаграмме рис.2 комбинации типа 11...100...0 или 00...011...1 являются разрешенными, а комбинации, где нули перемежаются с единицами - запрещенными. При любом чередовании нулей и единиц всегда наступит момент, когда (N-1)-й и N-й триггеры 3 и 4 примут значения «01» соответственно. Тогда с очередным положительным фронтом тактовой частоты 1-й и N-й триггеры 1 и 4 примут значения «00». Положительная полуволна тактовой частоты совпадет с единичными уровнями инверсных выходов 1-го и N-гo триггеров и сигнал с выхода логической микросхемы И 5 обнулит счетчик Джонсона. Элемент задержки необходим, чтобы при поступлении следующей за обнуляющим полуволны тактовой частоты не произошло ложного сброса. Моделирование на САПР MAX+plusII показало, что в качестве элемента задержки достаточно взять два последовательно соединенных логических элемента НЕ.

Таким образом, при

работе счетчика Джонсона его исходное состояние будет подтверждаться, а при случайных сбоях - восстанавливаться, чем обеспечивается увеличение его надежности.

Счетчик Джонсона, содержащий N триггеров, С-входы которых подключены к шине тактовой частоты, а R-входы соединены между собой, прямые выходы 1-го(N-1)-го триггеров подключены соответственно к D-входам 2-гоN-го триггеров, а инверсный выход N-го триггера подключен к D-входу 1-го триггера, отличающийся тем, что в него введены логическая схема И и элемент задержки, при этом первый и второй входы логической схемы И подключены соответственно к инверсным выходам 1-го и N-го триггеров, шина тактовой частоты через элемент задержки подключена к третьему входу логической схемы И, выход которой подключен к R-входам 1-гоN-го триггеров.