УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРЕМЕННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ Российский патент 1996 года по МПК H03K5/15 

Изобретение относится к автоматике и импульсной технике и может найти применение в различных системах управления, контроля и обработки информации.

Известно устройство для временного разделения двух импульсных сигналов [1]
Известно также устройство для временного разделения двух импульсных сигналов (а.с. N 1150742, кл. Н 03 К 5/15, 1982) [2]
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению следует считать устройство [2] общими признаками которого с предлагаемым устройством являются: два элемента задержки, элемент ИЛИ-НЕ.

Недостатками рассматриваемого устройства являются:
потери информации о длительности входных импульсов на выходах устройства, что не позволяет использовать устройство в информационных системах, требующих последовательной обработки импульсных сигналов, информационным параметром которых является длительность;
низкое быстродействие устройства, т.к. времена задержек первого и второго элементов задержек должны быть не меньше максимально возможной длительности импульсов τ_max на входах устройства, при этом время готовности устройства к приему очередной пары импульсов составляет 2τ_max относительно переднего фронта входного импульса.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет формирования выходных импульсов, совпадающих по длительности с соответствующими входными импульсами и разнесенных по времени таким образом, что задний фронт импульса, проходящего на выход устройства первым, совпадает с передним фронтом второго выходного импульса.

Цель достигается тем, что в устройство для временного разделения двух импульсных сигналов дополнительно введены два мультиплексора, два счетчика импульсов, два элемента ИЛИ, генератор импульсов, третий элемент задержки, первый, второй и третий элементы И. Первый и второй входы третьего элемента И соединены с выходами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, а выход с инверсными установочными входами первого и второго счетчиков импульсов и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через третий элемент задержки соединен с выходом второго элемента И. Первый вход второго элемента И соединен со второй входной шиной устройства, а второй вход с первой входной шиной устройства и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго мультиплексора и стробирующим входом первого мультиплексора. Выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со стробирующим входом второго мультиплексора, а второй вход с первой выходной шиной устройства, прямым выходом первого мультиплексора, стробирующим входом второго счетчика импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со второй выходной шиной устройства, прямым выходом второго мультиплексора и стробирующим входом первого счетчика импульсов. Счетные входы первого и второго счетчиков импульсов соединены с выходом генератора импульсов, а выходы с соответствующими управляющими входами первого и второго мультиплексоров соответственно, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго элементов задержки соответственно, первые входы элементов И соединены со входами первого и второго элементов задержки соответственно.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит первую 1 и вторую 2 входные шины, первый 3₁, второй 3₂ и третий 3₃ элементы И, элемент ИЛИ-НЕ 4, первый 5₁ и второй 5₂ элементы ИЛИ, первый 6₁, второй 6₂ и третий 6₃ элементы задержки, первый 7₁ и второй 7₂ счетчики импульсов, генератор импульсов 8, первый 9₁ и второй 9₂ мультиплексоры, первую 10 и вторую 11 выходные шины.

Первый и второй входы третьего 3₃ элемента И соединены с выходами первого 5₁ и второго 5₂ элементов ИЛИ соответственно, а выход с инверсными установочными входами первого 7₁ и второго 7₂ счетчиков импульсов и первым входом второго 5₂ элемента ИЛИ, второй вход которого через третий 6₃ элемент задержки соединен с выходом второго 3₂ элемента И, первый вход которого соединен со второй 2 входной шиной устройства и входом второго 6₂ элемента задержки, а второй вход с первой 1 входной шиной устройства, первым входом первого 3₁ элемента И и входом первого 6₁ элемента задержки. Второй вход первого 3₁ элемента И соединен с инверсным выходом второго 9₂ мультиплексора и стробирующим входом первого 9₁ мультиплексора. Выход первого 3₁ элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 4, выход которого соединен со стробирующим входом второго 9₂ мультиплексора, а второй вход с первой 10 выходной шиной устройства, прямым выходом первого 9₁ мультиплексора, стробирующим входом второго 7₂ счетчика импульсов и первым входом первого 5₁ элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со второй 11 выходной шиной устройства, прямым выходом второго 9₂ мультиплексора и стробирующим входом первого 7₁ счетчика импульсов. Счетные входы первого 7₁ и второго 7₂ счетчиков импульсов соединены с выходом генератора импульсов 8, а выходы с соответствующими управляющими входами первого 9₁ и второго 9₂ мультиплексоров соответственно, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами первого 6₁ и второго 6₂ элементов задержки соответственно.

При подаче на стробирующие входы V мультиплексоров 9₁, 9₂ уровня "0" его входы переключаются в нулевое состояние (блокируются) независимо от сигналов на его управляющих и информационных входах.

Время задержек импульсов на выходах первого 6₁ и второго 6₂ элементов задержки относительно импульсов на их входах определяется выражением:
Δt_i=i•Δt_э,
где i номер выхода элементов задержки 6₁, 6₂;
Δt_э элементарная задержка, соответствующая времени задержки импульсов между соседними выходами элементов задержки 6₁, 6₂.

Время задержки элемента 6₃ равно элементарной задержке Δt_э.

Временные диаграммы работы устройства, представленные на фиг. 2, соответствуют эпюрам напряжений в следующих точках схемы:
1. На первой 1 входной шине устройства;
2. На второй 2 входной шине устройства;
3. На выходе второго 3₂ элемента И;
4. На выходе третьего 6₃ элемента задержки;
5. На выходе первого 3₁ элемента И;
6. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 4;
7. На выходе второго 5₂ элемента ИЛИ;
8. На первом, втором N-м выходах первого 6₁ элемента задержки;
9. На прямом выходе первого 9₁ мультиплексора;
10. На выходе первого 5₁ элемента ИЛИ;
11. На выходе третьего 3₃ элемента И;
12. На первом, втором N-м выходах второго 6₂ элемента задержки;
13. На прямом выходе второго 9₂ мультиплексора;
14. На первой 10 выходной шине устройства;
15. На второй 11 выходной шине устройства.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания устройство не требует начальной установки извне. Нулевой потенциал с выхода элемента И 3₃ поступает на инверсные установочные входы счетчиков 7₁ и 7₂ и "обнуляет" их.

На управляющие входы мультиплексоров 9₁ и 9₂ поступают нулевые коды, и все их информационные входы, кроме первого, оказываются закрытыми.

Если в процессе функционирования устройства первым появляется импульсный сигнал на первой входной шине 1 устройства (случай 1 на фиг. 2), то он проходит на вход элемента задержки 6₁, второй вход элемента И 3₂ и первый вход элемента И 3₁, на второй вход которого поступает единичный потенциал с инверсного выхода мультиплексора 9₂. На выходе элемента И 3₁ пpоявляется уровень "1", а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 4, а следовательно, на стробирующем входе мультиплексора 9₂ уровень "0", закрывая все его информационные входы независимо от состояния счетчика 7₂. С первого выхода элемента задержки 6₁ через первый информационный вход мультиплексора 9₁ входной импульс проходит на первую выходную шину 10 устройства, первый вход элемента ИЛИ 5₁, стробирующий вход счетчика 7₂ и второй вход элемента ИЛИ-НЕ 4. На выходе элемента ИЛИ 5₁ и первом входе элемента И 3₃ устанавливается уровень "1".

Если во время действия импульса на первой входной шине 1 устройства импульсный сигнал приходит также и на вторую входную шину 2, то на выходе элемента И 3₂ появляется единичный потенциал, который через элемент задержки 6₃, элемент ИЛИ 5₂ проходит на второй вход элемента И 3₃, на первом входе которого в это же время также появляется уровень "1" с выхода элемента ИЛИ 5₁. На выходе элемента И 3₃ и инверсных установочных входах счетчиков 7₁, 7₂ устанавливается высокий потенциал. Так как на стробирующем входе счетчика 7₂ в это время также присутствует уровень "1", то он переходит в режим счета импульсов, который заканчивается по заднему фронту импульса на выходе мультиплексора 9₁.

При этом на момент окончания импульса на выходе мультиплексора 9₁ код на выходе счетчика 7₂ пропорционален временному интервалу от переднего фронта импульса на второй входной шине 2 устройства до заднего фронта импульса на его первой входной шине 2. В этом же время на выходе элемента ИЛИ-НЕ 4, а следовательно, и на стробирующем входе мультиплексора 9₂ устанавливается уровень "1" и открывается информационный вход, соответствующий коду на выходе счетчика 7₂. Импульс со второй входной шины 2 через элемент задержки 6₂ с выхода, соответствующего задержке, равной временному интервалу от переднего фронта этого импульса до заднего фронта импульса, поступающего на первую входную шину 1 через соответствующий информационный вход мультиплексора 9₂, проходит на вторую выходную шину 11 устройства.

Формирование сигналов на выходах устройства в случае, если входные импульсы приходят на шины 1 и 2 одновременно, осуществляется аналогично. При этом импульс, проходящий на первую выходную шину 10 задерживается на величину Δt_э, а импульс, проходящий на вторую выходную шину 11 задерживается на величину (Δt_э+τ₁) (где τ₁ длительность входного импульса на шине 1).

В случае, когда первым появляется импульсный сигнал на второй входной шине 2 устройства (случай 2 на фиг. 2), через элемент задержки 6₂, первый информационный вход мультиплексора 9₂ он проходит на вторую выходную шину 11, а также на стробирующий вход счетчика 7₁ и через элемент ИЛИ 5₁ на первый вход элемента И 3₃. На инверсном выходе мультиплексора 9₂ на все время действия импульса на его первом информационном входе устанавливается низкий потенциал, запрещающий прохождение импульса с первой входной шины 2 устройства через мультиплексор 9₁ и элемент И 3₁. При поступлении импульса на первую входную шину 1 устройства во время действия импульсного сигнала на второй входной шине 2 на выходе элемента И 3₂ устанавливается уровень "1", который через элемент задержки 6₃, элемент ИЛИ 5₂ проходит на второй вход элемента И 3₃, на первый вход которого в то же время приходит высокий потенциал с выхода элемента ИЛИ 5₁. На выходе элемента И 3₃ появляется высокий потенциал, поступающий на инверсные установочные входы счетчиков 7₁ и 7₂. При этом счетчик 7₁, на стробирующем входе которого присутствует высокий потенциал, приходящий с прямого выхода мультиплексора 9₂, начинает работать в режиме счета импульсов, поступающих на его счетный вход с генератора 8. Время счета равно временному интервалу от переднего фронта импульса, приходящего на первую входную шину 1, до заднего фронта импульса на второй входной шине 2 устройства. В момент окончания действия импульса на выходе мультиплексора 9₂ счет импульсов прекращается. Одновременно с инверсного выхода мультиплексора 9₂ на стробирующий вход мультиплексора 9₁ поступает высокий потенциал, разрешающий прохождение на его выход импульса с информационного входа, соответствующего коду на выходах счетчика 7₁. Таким образом, импульс, приходящий на первую входную шину 1 устройства, задерживается относительно импульса на второй входной шине 2 на время, равное временному интервалу от переднего фронта импульса на шине 1 до заднего фронта импульса на шине 2.

В момент окончания действия импульсов на выходных шинах устройства во всех рассмотренных случаях счетчики 7₁ и 7₂ обнуляются, т.к. на выходе элемента И 3₃ устанавливается низкий потенциал.

Таким образом, во всех рассмотренных случаях на выходах устройства формируются последовательно во времени два импульса, при этом длительность выходных импульсов совпадает с длительностью импульсов на соответствующих входах устройства, а передний фронт импульса, пришедшего на выход устройства вторым, совпадает по времени с задним фронтом первого выходного импульса.

При одновременном приходе импульсных сигналов на оба входа устройства приоритетом пользуется первый вход устройства.

Технико-экономический эффект изобретения состоит в расширении области применения устройства за счет обеспечения возможности формирования на его выходах разнесенных по времени импульсов, совпадающих по длительности с соответствующими импульсами на его входах. При этом задний фронт импульса, приходящего на выход устройства первым, совпадает с передним фронтом второго выходного импульса. Первый импульс на выход устройства проходит с задержкой Δt_э, которая может быть очень мала, а время готовности устройства к приему очередной пары импульсов составляет (τ₁+τ₂)<2τ_max, где τ₁, τ₂ соответственно длительности первого и второго импульсов на первом и втором входах; τ_max максимально возможная длительность входных импульсов. Все это позволяет использовать устройство в быстродействующих информационных системах, требующих последовательной обработки импульсных сигналов, информационным параметром которых является длительность.

Использование: в автоматике и импульсной технике в различных системах управления. Сущность изобретения: устройство содержит три элемента И, три элемента задержки, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, два мультиплексора, два счетчика импульсов, генератор импульсов. При полном или частичном совпадении во времени входных импульсов устройство формирует на своих выходах импульсы, равные по длительности входным и разнесенные по времени. При этом задний фронт импульса, проходящего на вход устройства первым, совпадает с передним фронтом второго выходного импульса. Если импульсы приходят на входы устройства одновременно, то приоритетом пользуется импульс, пришедший на первый вход. 2 ил.

Устройство для временного разделения двух импульсных сигналов, содержащее два элемента задержки и элемент ИЛИ НЕ, отличающееся тем, что в него введены два мультиплексора, два счетчика импульсов, два элемента ИЛИ, генератор импульсов, третий элемент задержки, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с входами первого и второго элементов задержки соответственно, третий элемент И, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, а выходы с инверсными установочными входами первого и второго счетчиков импульсов и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через третий элемент задержки соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен со второй входной шиной устройства, а второй вход с первой входной шиной устройства и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго мультиплексора и стробирующим входом первого мутиплексора, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со стробирующим входом второго мультиплексора, а второй вход с первой выходной шиной устройства, прямым выходом первого мультиплексора, стробирующим входом второго счетчика импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со второй выходной шиной устройства, прямым выходом второго мутиплексора и стробирующим входом первого счетчика импульсов, счетные входы первого и второго счетчиков импульсов соединены с выходом генератора импульсов, а выходы с соответствующими управляющими входами первого и второго мультиплексоров соответственно, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго элементов задержки соответственно.