ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1994 года по МПК H03K3/64 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к генераторам, вырабатывающим серии импульсов, и может быть использовано в радиоэлектронике, технике связи, измерительной технике, системах автоматического управления и контроля, системах кодирования, в частности в электронных устройствах кодирования систем защиты от несанкционированного доступа.

Известен программируемый генератор импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика импульсов, четыре блока элементов И и с коммутаторами, три элемента И, три элемента ИЛИ и два триггера. Известный генератор позволяет формировать серии импульсов с различными длительностями пауз между импульсами, а также различными интервалами между сериями импульсов, длительностями импульсов и количествами импульсов в серии.

Известен также программируемый генератор импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика импульсов, два блока задания программ, два элемента И, два дешифратора и элемент НЕ. Данный генератор позволяет формировать последовательности импульсов с различными длительностями пауз между импульсами, а также различными длительностями импульсов.

Недостатком известных генераторов является то, что длительности пауз между всеми импульсами одной серии равны между собой.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является программируемый генератор импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, первый мультиплексор и инвертор, а также четыре элемента И, два триггера, вычитающий счетчик импульсов, второй мультиплексор, два делителя частоты с переменными коэффициентами деления, датчики тактирования паузы, тактирования импульса, длительности паузы, длительности импульса и количества импульсов.

Известный генератор импульсов обеспечивает возможность управления длительностями пауз между импульсами, а также длительностями импульсов как в непрерывном режиме формирования импульсов, так и в режиме с заданным количеством импульсов в серии.

К недостаткам известного генератора относится следующее: длительности пауз между импульсами возможно изменять лишь с помощью специальных внешних устройств, воздействующих на датчики тактирования и длительности паузы и не синхронизированных с генератором, в связи с этим невозможно обеспечить надежное программное изменение длительностей пауз между каждой парой импульсов серии; для формирования нескольких серий импульсов необходима подача на вход генератора внешнего запускающего импульса перед каждой серией; не предусмотрено формирование пауз определенной длительности между сериями импульсов; повышенная сложность, связанная с использованием делителей частоты с переменными коэффициентами деления, что снижает надежность программируемого генератора импульсов.

Целью изобретения является создание высоконадежного программируемого генератора импульсов, позволяющего формировать серии импульсов с определенными длительностями пауз между сериями, программируемыми длительностями пауз между каждой парой импульсов серии и cоответcтвенно програмируемой длительноcти cерии. При этом должна быть обеcпечена возможноcть задания различных длительноcтей пауз между каждой парой импульcов cерии с помощью простейших коммутационных элементов, входящих в состав генератора, как до начала работы генератора, так и в процессе его работы.

Поставленная цель решается тем, что в известный программируемый генератор импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, мультиплексор и инвертор, введены коммутатор, формирователь импульсов и суммирующий счетчик импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом коммутатора и информационным входом делителя частоты, выходы которого, с первого по предпоследний, подключены к соответствующим входам коммутатора, начиная с второго, а последний выход - к первому информационному входу мультиплексора, каждый из остальных информационных входов которого соединен с соответствующим выходом коммутатора, а выход - через инвертор с входом формирователя импульсов, выход которого является выходом программируемого генератора импульсов и подключен к входу сброса делителя частоты и входу суммирующего счетчика импульсов, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора.

Коммутатор содержит переключатели, общий контакт каждого из которых соединен с соответствующим выходом коммутатора, а контакты переключения - с соответствующими входами коммутатора.

Введение перечисленных блоков и связей позволяет создать программируемый генератор импульсов, обеспечивающий формирование серий импульсов с определенной длительностью пауз между сериями, определяемой периодом следования импульсов с последнего выхода делителя частоты, и с программируемыми длительностями пауз между каждой парой импульсов серии и соответственно программируемой длительностью серии. Задание различных длительностей пауз между каждой парой импульсов серии обеспечивается, в отличие от прототипа, без применения специальных внешних программирующих устройств и может осуществляться как до начала работы генератора, так и в процессе его работы с помощью установки в определенное положение переключателей коммутатора.

При этом сравнительно небольшое количество n входов и m выходов коммутатора и соответственно переключателей обеспечивает возможность получения достаточно большого количества N отличающихся друг от друга последовательностей импульсов в серии
N=n^m.

Это свойство обуславливает удобство применения программируемого генератора импульсов в качестве задающего генератора в электронных системах защиты от несанкционированного доступа с высокой степенью защиты.

Кроме того, сравнительная простота схемного решения программируемого генератора импульсов обуславливает его повышенную надежность.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого генератора; на фиг. 2 - схема коммутатора; на фиг. 3 - временные диаграммы работы программируемого генератора импульсов, коммутатор которого имеет три входа и семь выходов.

Программируемый генератор импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, мультиплексор 3, инвертор 4, коммутатор 5, формирователь 6 импульсов и суммирующий счетчик 7 импульсов, при этом выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первым входом коммутатора 5 и информационным входом делителя 2 частоты, выходы которого, с первого по предпоследний, подключены к соответствующим входам коммутатора 5, начиная с второго, а последний выход - к первому информационному входу мультиплексора 3, каждый из остальных информационных входов которого соединен с соответствующим выходом коммутатора 5, а выход - через инвертор 4 с входом формирователя 6 импульсов, выход которого является выходом программируемого генератора импульсов и подключен к входу сброса делителя 2 частоты и входу суммирующего счетчика 7 импульсов, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора 3.

Коммутатор 5 содержит переключатели 8.1 - 8.m, общий контакт каждого из которых соединен с соответствующим выходом коммутатора 5, а контакты переключения - с соответствующими входами коммутатора 5.

Делитель 2 частоты представляет собой многоканальный делитель частоты, информационный вход которого служит для приема тактовых импульсов с частотой F_о, а на выходах формируются импульсы с отличающимися друг от друга частотами
F_i= , где K_i - коэффициент деления частоты для i-го выхода делителя 2 частоты (i=1,2,...,n);
n - количество выходов делителя 2 частоты.

Вход сброса делителя 2 частоты служит для установки делителя 2 частоты в начальное состояние, соответствующее началу деления входной частоты импульсов. В частности, в качестве делителя 2 частоты может быть использован двоичный счетчик. В этом случае информационному входу делителя 2 частоты соответствует счетный вход двоичного счетчика, входу сброса - вход установки в "0" двоичного счетчика, а выходам - все или некоторые из выходов двоичного счетчика.

Формирователь 6 импульсов представляет собой формирователь короткого импульса по переднему фронту входного сигнала, при этом длительность выходного сигнала должна быть меньше периода следования выходных импульсов генератора 1 тактовых импульсов.

Программируемый генератор импульсов работает следующим образом.

Перед включением программируемого генератора импульсов переключатели 8.1 - 8. m коммутатора 5 устанавливают определенным образом, задавая длительности пауз между каждой парой импульсов серий, формируемых генератором.

Пусть в качестве делителя 2 частоты и суммирующего счетчика 7 импульсов используются двоичные трехразрядные счетчики, увеличивающие значения своих выходных кодов по отрицательному перепаду входных положительных импульсов, при этом первый выход каждого счетчика соответствует младшему разряду выходного кода. Соответственно мультиплексор 3 имеет восемь информационных входов, а коммутатор 5 - три входа и семь выходов, т.е. n=3, m=7. Пусть также переключатели 8.1 - 8.7 установлены так, что первый и пятый выходы коммутатора 5 соединены с его третьим входом, второй выход - с первым входом, а третий, четвертый, шестой и седьмой выходы - с вторым входом.

При включении программируемого генератора импульсов на выходе генератора 1 тактовых импульсов формируется последовательность прямоугольных импульсов с периодом следования Т_о (фиг. 3,а), поступающих на информационный вход делителя 2 частоты и на первый вход коммутатора 5. На первом, втором и третьем входах делителя 2 частоты формируются последовательности импульсов с периодами следования Т₁=2Т_о, Т₂=4Т_о, Т₃=8Т_о (фиг. 3, б, в, г). При этом импульсы с первого и второго выходов делителя 2 частоты поступают соответственно на второй и третий входы коммутатора 5, а с третьего выхода - на первый вход мультиплексора 3. Пусть в начальный момент времени двоичный суммирующий счетчик 7 импульсов имеет на своих выходах сигналы логического "0" (фиг. 3, д, е, ж), поступающие на адресные входы мультиплексора 3, который подключает в этом случае свой выход к своему первому входу. На выходе мультиплексора 3 появляются импульсы, поступающие с третьего выхода делителя 2 частоты с периодом следования Т₃=8Т_о (фиг. 3, з), поторые поступают далее на вход инвертора 4. С выхода инвертора 4 инвертированный сигнал (фиг. 3, и) поступает на вход формирователя 6 импульсов, который в момент времени T₁= 8Т_о по переднему фронту входного импульса формирует на своем выходе короткий импульс (фиг. 3, к), поступающий на выход программируемого генератора импульсов, на вход сброса делителя 2 частоты, устанавливая его в начальное состояние, и на вход суммирующего счетчика 7 импульсов, добавляя к значению его выходного кодового сигнала единицу и обуславливая появление логической "1" на его выходе младшего разряда (фиг. 3, д). При этом выход мультиплексора 3 подключается к его второму входу, на который поступает сигнал с первого выхода коммутатора 5, подключенного переключателем 8.1 к третьему входу коммутатора 5. Тогда на второй вход мультиплексора 3 через коммутатор 5 поступает сигнал с второго выхода делителя 2 частоты с периодом следования импульсов Т₂=4Т_о. В момент времени t₂, отстоящий от момента t₁ на 4Т_о, на выходе формирователя 6 импульсов появляется следующий короткий импульс, поступающий на выход программируемого генератора импульсов.

Далее мультиплексор 3 под воздействием кодового сигнала, поступающего на его адресные входы с выходов суммирующего счетчика 7, поочередно подключает остальные выходы коммутатора 5 к входу инвертора 4. При этом на выходе программируемого генератора импульсов формируется серия импульсов, длительности пауз между каждой парой которых определяются положениями переключателей 8.2 - 8.7. Таким образом, серия импульсов, формируемая программируемым генератором импульсов, состоит из восьми импульсов (фиг. 3, и), а в общем случае - из (m+1) импульсов, длительности пауз между каждой парой которых определяются положением переключателей 8.1 - 8.m.

После формирования программируемым генератором импульсов последнего m-го импульса серии на всех выходах суммирующего счетчика 7 импульсов устанавливаются сигналы логического "0", обуславливая начало формирования новой серии импульсов. При этом длительность паузы между сериями определяется периодом следования импульсов, формирующихся на последнем выходе делителя 2 частоты (в рассматриваемом примере - Т₃=8Т_о).

Задание длительностей пауз между кадждой парой импульсов в серии может осуществляться с помощью переключателей 8.1 - 8.m коммутатора 5 до начала работы программируемого коммутатора импульсов.

Изобретение может быть использовано в радиоэлектронике, технике связи, измерительной технике, системах автоматического управления и контроля, системах кодирования, в частности в электронных устройствах кодирования систем защиты от несанкционированного доступа с высокими степенями защиты. Генератор содержит генератор тактовых импульсов, делитель частоты, мультиплексор, инвертор, коммутатор, формирователь импульсов и суммирующий счетчик импульсов. Программируемый генератор импульсов формирует серии импульсов с определенной длительностью пауз между сериями и с программируемыми длительностями пауз между каждой парой импульсов серии и длительностью серии. Задание различных длительностей пауз между каждой парой импульсов серии производится с помощью установки в определенное положение переключателей коммутатора и может осуществляться как до начала работы генератора, так и в процессе его работы. При этом сравнительно небольшое количество n входов и m выходов коммутатора обеспечивает возможность получения достаточно большого количества n^m отличающихся друг от друга последовательностей импульсов в серии. Простота схемного решения программируемого генератора импульсов обуславливает его повышенную надежность. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, мультиплексор и инвертор, отличающийся тем, что в него введены коммутатор, формирователь импульсов и суммирующий счетчик импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом коммутатора и информационным входом делителя частоты, выходы которого с первого по предпоследний подключены к соответствующим входам коммутатора, начиная с второго, а последний выход - к первому информационному входу мультиплексора, каждый из остальных информационных входов которого соединен с соответствующим выходом коммутатора, а выход - через инвертор с входом формирователя импульсов, выход которого является выходом программируемого генератора импульсов и подключен к входу сброса делителя частоты и входу суммирующего счетчика импульсов, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что коммутатор содержит переключатели, общий контакт каждого из которых соединен с соответствующим выходом коммутатора, а контакты переключения - с соответствующими входами коммутатора.