СЕЛЕКТОР ИМПУЛЬСОВ ПО ПЕРИОДУ СЛЕДОВАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК H03K5/26 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к селекторам по периоду следования, и может быть использовано в автоматике и вычислительной технике для выделения сигналов на фоне помех.

Известен селектор импульсов, содержащий пересчетное устройство, устройство выделения первого импульса, элемент ИЛИ, элемент задержки, устройство формирования стробов и элемент И [1]
Недостатком данного устройства является большое время выделения селектируемой последовательности при наличии на входе периодических помех.

Известен селектор импульсов по периоду следования, содержащий устройство выделения первого импульса, два триггера, элемент ИЛИ, устройство задержки, формирователь стробов, элемент И и пересчетное устройство [2]
Данный селектор обладает недостаточным быстродействием и помехоустойчивостью в условиях воздействия периодических помех.

Известен также селектор импульсов, содержащий устройство выделения первого импульса, элемент ИЛИ, устройство задержки, формирователь стробов, элемент И, пересчетное устройство и два триггера [3]
Однако и данный селектор обладает недостаточным быстродействием при воздействии на его вход периодических помех.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является селектор импульсов по периоду следования, содержащий пересчетный блок, линию задержки, первый и второй элементы И, первый триггер и последовательно соединенные блок выделения первого импульса, первый элемент ИЛИ, элемент задержки, блок формирования стробов и третий элемент И, выход которого подключен к первому входу пересчетного блока, выходу селектора и вторым входам блока формирования стробов и первого элемента ИЛИ, а второй вход к входу селектора, первым входам блока выделения первого импульса, линии задержки и первого элемента И, своим вторым входом соединенного с выходом линии задержки, а выходом с первым входом второго элемента И, вторым входом подключенного к выходу первого триггера, а выходом соединенного с первым входом этого триггера и третьим входом первого элемента ИЛИ, своим четвертым входом подключенного к выходу элемента задержки, второй вход которого соединен с вторыми входами блока выделения первого импульса, линии задержки и первого триггера, а также первым выходом пересчетного блока, второй выход которого подключен к третьему входу, а второй вход к выходу блока формирования стробов [4]
Данный селектор имеет недостаточное быстродействие при наличии на входе большого числа периодических помех.

Это объясняется тем, что настройка селектора-прототипа производится по самому первому импульсу, образованному на выходе дополнительного канала перезапуска селектора.

Целью изобретения является сокращение времени выделения селектируемой последовательности в условиях воздействия большого числа периодических помех за счет настройки селектора на селектируемую последовательность по импульсу, попавшему в строб, сформированный импульсом с выхода дополнительного канала селектора, осуществляющего предварительную селекцию.

С этой целью в селекторе импульсов по периоду следования, содержащем пересчетный блок, линию задержки, первый и второй элементы И, первый триггер и последовательно соединенные блок выделения первого импульса, первый элемент ИЛИ, элемент задержки, блок формирования стробов и третий элемент И, выход которого подключен к первому входу пересчетного блока, выходной шине и вторым входам блока формирования стробов и первого элемента ИЛИ, а второй вход третьего элемента И подключен к входной шине, первым входам блока выделения первого импульса, линии задержки и первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, а выход к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход к первому входу первого триггера и третьему входу первого элемента ИЛИ, четвертый вход которого подключен к выходу элемента задержки, второй вход которого подключен к вторым входам блока выделения первого импульса и линии задержки, а также к первому выходу пересчетного блока, второй выход которого подключен к третьему входу блока формирования стробов, а второй вход к выходу блока формирования стробов, дополнительно введены второй элемент ИЛИ, второй и третий триггеры и формирователь импульса, причем первый вход второго триггера подключен к выходу блока выделения первого импульса, второй вход к выходной шине, а третий вход к выходу второго элемента И и первому входу третьего триггера, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, третий вход к выходу блока формирования стробов, а выход подключен к входу формирователя импульса, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу пересчетного блока, а выход к второму входу первого триггера.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема селектора; на фиг.2 диаграммы, поясняющие работу селектора.

Селектор импульсов по периоду следования содержит линию задержки 1, блок 2 выделения первого импульса, элементы И 3,5, 10, триггеры 4, 12, 13, элементы ИЛИ 6, 11, элемент задержки 7, блок 8 формирования стробов, пересчетный блок 9, формирователь 14 импульса.

Входные импульсы поступают на вход 15, выходные импульсы снимают с выхода 16.

Блок 2 выделения первого импульса, элемент ИЛИ 6, элемент задержки 7, блок 8 формирования стробов и элемент И 10 соединены последовательно.

Выход элемента И 10 подключен к первому входу пересчетного блока 9, выходу селектора 16 и вторым входам элемента ИЛИ 6, формирователя стробов 8 и триггера 12.

Второй вход элемента И 10 соединен с входом селектора 15 и первыми входами блока выделения первого импульса, элемента И 3 и линии задержки.

Выход линии задержки подключен к второму входу элемента И 3, выход которого соединен с первым входом элемента И 5.

Второй вход элемента И 5 подключен к выходу триггера 4, первый вход которого соединен с первым входом триггера 13, третьим входом триггера 12, выходом элемента И 5 и третьим входом элемента ИЛИ 6.

Четвертый вход элемента ИЛИ 6 подключен к выходу элемента задержки 7, вторым входом соединенного с вторыми входами линии задержки 1, блока выделения первого импульса, элемента ИЛИ 11 и первым выходом пересчетного блока 9.

Второй выход пересчетного блока 9 подключен к третьему входу формирователя стробов 8, а второй вход к выходу этого формирователя, а также третьему входу триггера 13, второй вход которого соединен с выходом триггера 12, а выход с входом формирователя 14 импульса. Выход последнего подключен к первому входу элемента ИЛИ 11, выходом соединенного с вторым входом триггера 4.

Первый вход триггера 12 подключен к выходу блока выделения первого импульса.

В качестве линии задержки 1 может быть использована, например, аналогичная линия задержки прототипа. В качестве блока выделения первого импульса 2 может быть использован, например, аналогичный блок прототипа.

Элемент задержки 7 не должен иметь блокировки от перезапуска и при каждом запуске должен отсчитывать задержку заново.

В качестве элемента задержки 7 могут быть использованы, например, счетчики.

Устройство формирования стробов 8 может быть, например, аналогичным соответствующему устройству прототипа.

В качестве формирователя импульсов 14 может быть использован, например, одновибратор.

Остальные элементы устройства представляют собой логические элементы потенциального типа.

В качестве пересчетного блока 9 может быть использован, например, аналогичный блок прототипа.

На временных диаграммах (фиг.2) показаны: I, III импульсы периодических помех; II импульсы селектируемой последовательности; IV импульсы на выходе элемента И 3; V импульсы на выходе блока выделения первого импульса; VI импульсы на выходе блока формирования стробов; VII сигнал на выходе триггера 4; VIII сигнал на выходе триггера 12; IX сигнал на выходе триггера 13; Х импульсы на выходе формирователя импульса 14; XI импульсы на выходе 16 селектора; XII импульсы на выходе элемента И 3 прототипа; XIII импульсы на выходе блока формирования стробов 8 прототипа.

Рассмотрим работу предлагаемого селектора.

Пусть на его вход 15 подается последовательность импульсов, состоящая из селектируемой последовательности (фиг.2 II) и импульсов периодических помех (фиг.2 I, III).

Первый импульс а (фиг.2 I) входной последовательности, не принадлежащий селектируемой последовательности, выделяется блоком 2 (фиг. 2 V) и осуществляет установку триггера 12 в нулевое состояние (фиг.2 VIII), а также, пройдя через элемент ИЛИ 6, запускает элемент задержки 7, который задерживает этот импульс на величину T-t/2, где Т период следования селектируемых импульсов; t ширина строба.

Задержанный элементом 7 импульс, осуществляя запуск блока формирования стробов, определяет начало формируемого блоком 8 строба для следующего импульса входной последовательности.

Кроме того, этот импульс проходит через элемент ИЛИ 6 и осуществляет перезапуск элемента задержки 7, тем самым определяя начало следующего строба относительно переднего фронта предыдущего.

При совпадении на элементе И 10 формируемого строба (фиг.2 VI) с входным импульсом b (фиг.2 III), поступающим на другой вход элемента И 10, на выходе этого элемента образуется выходной импульс с (фиг.2 XI), который своим передним фронтом подтверждает нулевое состояние триггера 12, осуществляет сброс пересчетного блока 9 и формирователя стробов 8, обрывая строб, по заднему фронту которого осуществляется перезапись состояния триггера 12 в триггер 13 (в данном случае перезапись нулевого состояния).

Кроме того, выходной импульс с (фиг.2 XI), пройдя через элемент ИЛИ 6, осуществляет перезапуск элемента задержки 7, тем самым определяя новое положение следующего строба относительно входного импульса.

Приход на элемент ИЛИ 6 выходного импульса совпадет с приходом на этот элемент импульса с выхода элемента И 5, который образуется в результате совпадения импульса входной последовательности на элементе И 3 с входным импульсом, задержанным в линии задержки 1 на время, равное селектируемому периоду Т. Образованный на выходе элемента И 3 импульс проходит на выход элемента И 5 и своим задним фронтом осуществляет сброс триггера 4, запрещая прохождение последующих импульсов с выхода элемента И 3 на выход элемента И 5, а также устанавливает триггер 12 в единичное, а триггер 13 в нулевое состояние.

Благодаря одновременному приходу на элемент ИЛИ 6 импульса с выхода И 5 и выходного импульса, а также тому, что триггер 4 сброшен и прохождение импульсов с выхода элемента И 3 через элемент И 5 невозможно импульс с выхода элемента И 5 на работу селектора влияния не окажет.

В сформированный по импульсу b (фиг.2 III) строб d (фиг.2 VI) импульс входной последовательности не попал, так как строб b не принадлежит селектируемой последовательности.

По заднему фронту строба d (фиг.2 VI) происходит перезапись единичного состояния триггера 12 в триггер 13 (фиг.2 VIII, IX) и изменение состояние пересчетного блока 9.

Перепадом сигнала на выходе триггера 13 осуществляется запуск формирователя импульса 14. Импульс, сформированный на выходе формирователя 14 (фиг. 2 Х), пройдя через элемент ИЛИ 11, осуществляет установку триггера 4 в состояние, разрешающее прохождение импульсов через элемент И 5 с выхода элемента И 3 (фиг.2 VIII).

Импульс е (фиг. 2 IV), прошедший через открытый элемент И 5, переводит триггер 4 в состояние, закрывающее элемент И 5 (фиг.2 VII) и устанавливает триггер 12 в единичное, а триггер 13 в нулевое состояние (фиг.2 VIII, IX).

Кроме того, этот импульс, пройдя через элемент ИЛИ 6, перезапускает элемент задержки 7.

В сформированный по импульсу е строб f (фиг.2 VI) попадает импульс j (фиг.2 II), принадлежащий селектируемой последовательности.

Передним фронтом импульса j осуществляется сброс пересчетного блока 9, блока формирования стробов 8, перезапуск элемента задержки 7, а также перевод триггера 12 в нулевое состояние (фиг.2).

Так как триггер 13 находится в нулевом состоянии, то по заднему фронту строба f изменение его состояния не происходит, перепад на его выходе не формируется, следовательно, импульс установки триггера 4 в состояние, разрешающее прохождению импульсов через элемент И 5, на выходе формирователя 14 не образуется.

В дальнейшем формирование стробов в селекторе производится от импульсов, попавших в строб на элементе И 10.

При пропуске импульса выходной импульс не образуется и строб формируется полностью.

Задним фронтом строба подтверждается нулевое состояние триггера 13 (триггер 12 находится в нулевом состоянии) и изменяется состояние пересчетного блока 9, которое в свою очередь изменяет режим работы блока формирования стробов 8, так, что с каждым подряд пропущенным импульсом ширина формируемого блоком 8 строба увеличивается на t. Так как перезапуска элемента задержки 7 выходным импульсом из-за отсутствия последнего не производится, то передний фронт этих стробов с каждым подряд пропущенным импульсом сдвигается на t/2 от предыдущего строба.

Максимально допустимое число подряд пропущенных импульсов может быть любым равным m.

Это число определяет коэффициент пересчетного блока 9.

Любой выходной импульс, сформированный на выходе селектора 16 до того, как число пропущенных импульсов составило m, сбрасывая пересчетный блок 9, устанавливает его в начальное состояние.

Если произойдет пропуск подряд m + 1 селектируемых импульсов пересчетный блок 9 переполняется.

Импульс переполнения этого блока сбрасывает блок выделения первого импульса 2, линию задержки 1, элемент задержки 7, а также через элемент ИЛИ 11 переводит триггер 4 в состояние, разрешающее прохождение импульса с выхода элемента И 3 на выход элемента И 5.

Селектор переходит в начальное состояние.

Отметим, что импульсы дополнительного канала перезапуска селектора (импульсы с выхода элемента И 5) не мешают работе селектора, в случае попадания импульсов входной последовательности в строб на элементе И 10.

На диаграммах фиг.2 XII и XIII представлена работа селектора прототипа, работающего в аналогичных условиях с предлагаемым устройством.

Для изображенного на фиг.2 случая, при коэффициенте пересчетного блока селектора прототипа, равным 1, время выделения прототипом селектируемой последовательности оказалось на два периода больше времени выделения селектируемой последовательности предлагаемым селектором.

Таким образом, повышение быстродействия в условиях периодических помех в предлагаемом селекторе обеспечивается тем, что настройка предлагаемого селектора производится по импульсу, попавшему в строб, сформированный от импульса, образованного на выходе дополнительного канала перезапуска селектора, что сокращает время выделения селектируемой последовательности.

Наибольшая эффективность работы предлагаемого селектора достигается при работе с периодическими помехами, имеющими период близкий к селектируемому, и с увеличением количества помех, действующих на вход селектора.

Применение: устройство относится к импульсной технике в частности к селекторам по периоду следования, и может быть использовано в вычислительной технике для выделения сигналов на фоне помех. Сущность изобретения: устройство содержит линию задержки (1), блок 2 выделения первого импульса, элементы И (3,5,10), триггеры (4,12,13), элементы ИЛИ (6,11), элемент задержки (7), блок х формирования стробов, пересчетный блок (9), формирователь 14 импульса, входную и выходную шины 15,16 с соответствующими связями. 2 ил.

СЕЛЕКТОР ИМПУЛЬСОВ ПО ПЕРИОДУ СЛЕДОВАНИЯ, содержащий пересчетный блок, линию задержки, первый, второй элементы И, первый триггер и последовательно соединенные блок выделения первого импульса, первый элемент ИЛИ, элемент задержки, блок формирования стробов и третий элемент И, выход которого подключен к первому входу пересчетного блока, выходной шине и вторым входам блока формирования стробов и первого элемента ИЛИ, а второй вход третьего элемента И подключен к входной шине, первым входам блока выделения первого импульса, линии задержки и первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, а выход - к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход - к первому входу первого триггера и третьему входу первого элемента ИЛИ, четвертый вход которого подключен к выходу элемента задержки, второй вход которого подключен к вторым входам блока выделения первого импульса и линии задержки, а также к первому выходу пересчетного блока, второй выход которого подключен к третьему входу блока формирования стробов, а второй вход - к выходу блока формирования стробов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены второй элемент ИЛИ, второй и третий триггеры и формирователь импульсов, причем первый вход второго триггера подключен к выходу блока выделения первого импульса, второй вход - к выходной шине, а третий вход - к выходу второго элемента И и первому входу третьего триггера, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, третий вход - к выходу блока формирования стробов, а выход подключен к входу формирователя импульса, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу пересчетного блока, а выход - к второму входу первого триггера.