4.8.2 Кольцевой регистр сдвига
Одним из вариантов схемотехнического решения распределителя тактов, а точнее – распределителя уровней, является сдвигающий регистр, замкнутый в кольцо (кольцевой регистр сдвига), если записанное в этот регистр слово содержит всего одну единицу. При сдвигах единица перемещается с одного выхода на другой, циркулируя в кольце. Число выходов РТ равно разрядности регистра. На рис. 4.39 представлена структурная схема РТ на 3 выхода, в виде кольцевого регистра сдвига, созданного на синхронных D-триггерах.
Рис. 4.39. Структурная схема РТ на базе кольцевого регистра сдвига
Недостаток данной схемы состоит в потере правильного ее функционирования при сбое. Т.е. если в силу каких-либо причин слово (только одна единица) в регистре исказится, то возникшая ошибка будет постоянной, а это значит, что данная схема не обладает свойством самозапуска.
На рис. 4.40 представлена схема РТ на кольцевом регистре сдвига с самовосстановлением за несколько тактов. Работа этой схемы основана на том, что на вход регистра подаются нули, пока в нем имеется хотя бы одна единица. Таким образом, лишние возникшие единицы на его входе будут устранены и, когда регистр очистится, сформируется сигнал записи единицы на его входе. Следовательно, потеря единственной единицы также будет исключена. Выход ЛЭ, выполняющего самовосстановление схемы, дает еще один дополнительный канал. На схеме, приведенной на рис. 4.40, показаны также цепи пуска/останова РТ и два варианта выхода – для распределителя уровней (непосредственно с триггеров и ЛЭ ИЛИ-НЕ) и распределителя импульсов (после стробирования сигналов распределителя уровней импульсами сдвига на цепочке конъюнкторов).
Рис. 4.40. Схема распределителя тактов с автоматическим вхождением в рабочий цикл
Можно поставить задачу более быстрого исправления сбоев, в том числе в ближайшем такте. Для этого необходимо задать и реализовать соответствующую диаграмму состояний распределителя. Сделаем это для трехканального распределителя. Диаграмма состояний с указанием рабочего цикла кружками и ложных состояний прямоугольниками приведена на рис. 4.41. Ей соответствует таблица истинности – табл. 4.7.
Рис. 4.41. Диаграмма состояний РТ с автоматическим вхождением в рабочий цикл за один такт
Таблица 4.7
|
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q1H |
Q2H |
Q3H |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q1H |
Q2H |
Q3H |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Выбрав для построения схемы D-триггеры, учтем, что функция возбуждения этого триггера D=QH. Исходя из таблицы истинности, для функций Di=QiH имеем следующие соотношения:
,
и
.
Схема распределителя тактов с автоматическим вхождением в рабочий цикл за один такт представлена на рис. 4.42.
Рис. 4.42. Функциональная схема распределителя тактов с автоматическим вхождением в рабочий цикл за один такт
Распределители на кольцевых регистрах сдвига находят применение при малом числе выходных каналов, когда необходимость иметь по триггеру на каждый канал не ведет к чрезмерно большим аппаратурным затратам. Достоинством таких распределителей является отсутствие дешифраторов в их структуре и, как следствие, высокое быстродействие (задержка перехода в новое состояние равна времени переключения триггера).