Формирователь импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K5/153 

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применени в устройствах автоматики и вычислителькой техники.

Известно устройство для вьщелени одиночного импульса, содержащее 10 элемеитбв И-НЕ и элемент И, обеспечивающее выделение по управляющем сигналуодиночного импульса с быстродействием не хуже половины периода следования импульсов тактовой частоты l.J.

Однако известное устройство не позволяет после появления одиночног импульса на одном выходе формирсэват пачкуимпульсов на другом выходе, т.е. известное устройство нельзя использовать для формирования по управляющему сигналу пачки испульсо синхронизированной тактовой частоты что сужает функциональные возможности известного устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для синхронизации, содержащее три асинхронных триггера, каждый из которых построен на двух элементах И-НЕ, два элемента совпадения и инвертор, причем первый вход первого элемента совпадения соединен с единичным входом первого триггера, нулевой выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадения, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, выход первого элемента совпадения соединен с первым единичным входом третьего триггера и с первым единичным входом первого триггера. Это устройство обеспечивает формиррвани после появления одиночного импульса на одном выходе синхронизированной пачки импульсов на другом выходе. Причем число импульсов в синхронизированной пачке пропорционально ;глительности управляющего импульса, минимальная длительность которого определяется быстродействием вхо9дного синхронного триггера .2,

Недостатком известного устройст1за является низкое быстродействие, равное периоду следования импульсов тактовой частоты.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что, в формирователь .yльcoв содержащий три триггера, два элемента совпадения и инвертор, причем первый вход первого элемента совпадения соединен с единичным выходом первого триггера, нулевой выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадения, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, выход первого эле)мента совпадения соединен с первым

единичным входом третьего триггера и с первым единичным входом первого триггера, введены четвертый триггер третий элемент совпадения и элемент И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента совпдения, третий вход которого соедине с вторым единичн 1г/.входом первого триггера, а также с нулевым входом четвертого и соединен с единичным выходом, третьего триггера нулевой выход которого соединен с вторым входом второго элемента совпдения, третий вход которого подключ к выходу первого элемента совпадени и соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход которого подключен к первому входу третьего элемента совпадения, второй вход которого соединен с..Булевым выходом второго триггера и с первыми входами первого и второго элементов И элемента И-ИЛИ-НЕ, .второй вход первого элемента И элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с единичным выходом четвертого триггера, нулевой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И элемента И-ИЛИ-НЕ, трети вход первого элемента И элемента ,И-ИЛИ-НЕ соединен с входом инвертор и с нулевым входом третьего.триггера, второй единичный вход которог подключен к единичному выходу первого триггера и соединен с единичны входом четвертого триггера, третий вход Второго элемента И элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с выходом инвертора и с нулевым входом первого триггера, третий единичный вход которого соединен с выходом третьего элемента совпадения, а также с третьим единичным входом третьего триггера и четвертым входом второго элемента совпадения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для формирования импульсов; на фиг. 2 - временные диаграммы поясняющие его работу

Устройство для формирования имупльсов содержит триггеры 1-4, состояодие из элементов И-НЕ 5-12, элементов И-НЕ 13-15 совпадения, элемент И-ИЛИ-НЕ 16, инвертор 17, шину 18 управляющего импульса, шину 19 тактовых импульсов, шину 20 одиночного импульса, шину 21 пачки импульсов.

Первый вход элемента 13 совпадения соединен с единичным выходом триггера 2, нулевой выход триггера 2 соединен с первыгл входом элемента 14 совпадения, выход которого соединен с нулевг:)М входом триггера 3, выход элемента 13 соединен с первым единичныд1 входом триггера 1 и с первым единичным входом триггера 2, Выход элемента И-ИЛИ-НЕ 16 соединен с вторым входом элемента 13, третий вход элемента 13 соединен с вторьдм единичным входом триггера 2, а также с единичным входом триггера 4 и с единичным выходом триггера 1. Нулевой выход триггера 1 соединен с вторым входом элемента 14, третий вход которого подключен к выходу элемента 13 и со.единен с единичным входом триггера 3. Нулевой вход триггера 3 подключен к первому входу элемента 15. Второй вход элемента 1 соединен с нулевым выходом триггера 3 и .с первыми входами первого и второго элементов И элемента И-ИЛИНЕ 16. Второй вход первого элемента И-ИЛИ-НЕ 16 соединен с единичным выходом триггера 4, нулевой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И элемента И-ИЛИ-Н 16, Третий Вход второго элемента И элемента 16 соединен с входом инвертора 17 и с нулевым входом тригера 1. Второй единичный вход триггера 1 подключен к единичному выход триггера 2 и соединен с нулевым входом триггера 4. Третий вход первого элемента И элемента 16 соединен с выходом инвертора 17 и с нулевым входом триггера 2, третий единичный Вход которого соединен с выходом элемента совпадения 15, а также с. третьим единичным входом триггера 1 и четвертым входом элемента 14.

Шина 18 управляющего импульса . подключена к четвертому входу элемента 13, шина 19 тактовых импульсо подкючена к нулевому входу триггера 1, шина 20 одиночного импульса подключена к выходу элемента 14, шина 21 пачки импульсов подключена к выходу элемента 21,

Формирователь импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии на шинах и на единичных выходах триггеров 1-3 присутствует высокий потенциал, на шину 19 поступают импульсы тактовой частоты.

При поступлении на шину 18 управляющего иг тульса низкого потенциала в зависимости от того, какой потенциал присутствовал в это время на шине 19 тактовых импульсов, переключается триггер 1 или триггер 2.

Пусть в момент поступления управляющего импульса на шину 18 на шине 19 присутствовал импульс тактовой частоты (высокий потенциал), тогда переключается триггер 2 и на. его единичном выходе устанавливается низкий потенциал, а на нулевом высокий потенциал. Низкий потенциал с выхода триггера 2, во-первых, запрещает изменение потенциала на выходе элемента 13. Поэтому окончание управляющего импульса на шине 18 после появления низкого потенциала на единичном выходе триггера 2. не .нарушает дальнейшую работу устройства. Низкий потенциал с единичного выхода триггера 2, вовторых, устанавливает на нулевом выходе триггера 4 высокий потенциал, а на его единичном выходе низкий потенциал. Низкий потенциал на единичном выходе триггера 2, в-третьих поддерживает высокий потенциал на

0 единичном выходе триггера 1.при появлении паузы (низкого потенциала) между тактовыми импульсами на шине 19. Пауза между тактовыми импульсами, появившись на шине 19, устанавливает на нулевом выходе

5 триггера 1 высокий потенциал. Так как после этого на всех четырех входах элемента 14 присутствует высокий Потенциал, то на его выходе появляется низкий потенциал. Тем самым

0 на выходной шине 20 формируется передний фронт одиночного импульса. Низкий потенциал с выхода элемента

14совпапения переключает триггер 3, и на его единичном выходе устанав5ливается низкий потенциал, а на нулевом - высокий потенциал. При появлении тактового импульса на шине 19 он инвертируется элементом 16 и поступает на выходную шину 21.

0 Одновременно низкий потенциал с выхода элемента 13 и дополнительно к низкому потенциалу с единичного выхода триггера 2 запрещает изменение, потенциала на его выходе. Тактовый импvльc, появившийся на шине 19,

5 инвертируется на нулевом выходе триггера 1 и вызывает появление на выходе элемента 14 высокого потенциала, которыйпоступает на выходную шину 20. Таким образом, на вы0ходной шине 20 сформировался одиночный импульс, синхронизированный паузой между тактовыми импульсами. Появление высокого потенциала на выходе элемента 14 вызывает появление на вы5ходе элемента 15 низкого потенциала. Низкий потенциал с выхода элемента.

15устанавливает на единичном выходе триггера 2 высокий потенциал.и поддерживает высокий потенциал на единичном выходе триггера.1. Низкий

0 потенциал с выхода элемента 15 пос тупает также на вход элемента 14

(И запрещает появление новых импульсов на его выходе. В это время на выходе элемента 13 по-прежнему -при5сутствует высокий потенциал, поддерживаемый низким потенциалом, поступающим с выхода элемента 16. При появлении паузы между тактовыми импульсами на шине 19 на выходе

0 элемента 16 устанавливается высокий потенциал. Таким образом, на шине 21 сформировался импульс, синхронизиро ванный тактовым импульсом. Если к . этому времени управляющий импульс уже окончился или он окончится во

5

время присутствия на шиьш 19 паузы между тактовыми им1 у1ььсами, .то на. на выходе элемента 13 устанавливается Низкий потенциал, переключающий триггер 3, после чехо иа выходе элемента 15 устанавливается высоки поте,нциал f и устройство оказывается приведенным в исходное состояние.. Если в момент появления следуюпдего тактового импульса на тине 19 на шине 18 присутствует управляющий импульс, то тактовый импульс инвентируется элементом 16 и поступает на выходную шину 21. При появлении эатбм на шине 19 паузы между тактовыми импульсами на шине 21 формируется задний фронт второго импу7 ьса пачки импульсоЕ.

Таким образом, на шине 21 формируется пачка и шульсов, число импульсов в которой пропорционально длительности управляющего импульса.

Пусть в момент поступления ynpeiBляЮЦего импульса на шину 18 на шине 19 присутствует пауза (низкий потенциал) меггду тактов ми импульсами. Тогда переключается триггер 1 и на его единичном выходе устанавливаетс низкий потенциал, а на нулевом высо}(ий потенциал. Низкий потенциал с выхода триггера 1, во-первых, запрещает измерение потенциала на. выходе элемента 13, поэтому оконча - ие управляющего импульса на шине 1 после появления низкого потенциала на единичном выходе трип-ера 1 не нарушает дальнейшую работу устройства, во-первых, устанавливает на единичном выходе триггера 4 высокий потенциал, а на его выходе - низкий потенциал, в-третьих, поддерживает высокий потенциал на единичном выходе триггера 2 при появлении тактового импульса на ыин 1Э, Тактовый импульс, появившись на шине 19 инвертируется инвертором 17 и устанавливает на нулевой выхо,ц триггера 2 высок1-1й потеиг кал,- так как после этого на псах u.eTbipex вход;ак элемента 14 присутствует i y-: сокий потенциал, то на в-го 1зыхода появляется низкий потенциал. Тек саМз1м на выходной шине 20 формируетсуг передний срронт одиночного имлульса. Низкий потенциал с выкода элемента 14 переключает триггер 3 и на его еди н и ом выходе ус тан гиз л ив ае т с я низкий потенциал, а на нулевом высокий потенциал. При поязленнь паузы между тактовьтм ; импульса :и иа шине 19 она через инверсор 17 и элемент 16 поступает на выходную шину 21. Сдновременно низкий потен-цма.; с выхода элемента 16 nocTyiiaeT на зыхсд элемента 13 совпадения и дополнительно к низкому потенциалу, поступающему с едипичноххэ выхода -тртлггера 1, запреиэет изменение

потонциала на его ,п.е , Пауза глежду тактоЕы.мп импульсами, появивыаяся на :;йно 19, проходит терез инвертор 17 и нулевое плечо триггеог; 2 на вхо.Г элементе 14 и вызывает появление на выходе элемента 14 В5-1СОКИЙ потенциал, который поступае:: иа выходную и:ину 20. Таким образок, на выход ой и;ине 20 сфоС1-;иропа.ся ОДПНОЧН1-1Й им1-:у,1;ьс f синхроп1:зированный тактовым импульсом. Поя5лсь:ие высокого потенциала па вг:лход.е элемента 14 вызывает появт:епие на выходе элемента 15 Hi 3i;oro потенц и а Л1 а , к о т о г) ы и у с т а н а в л и в а 8 т н а еди 1ичном выходе три-Тера 1 высокий потенциал к поддерживает вьссокий потенциал кёс единичном выходе триггера 2„ Низкий гкэтенциал с выхода .чомента 15 поступаег также на ;:i}coj элемен.:;а 14 и запреи-аса появ,1:епие новых импульсов па его идходе. 3 это Бремя па выходе элемента 13 no-npeKHeNry присутствует высокий потенциал; поддерживае(-Ф,:й низким потенциалог.:,- поступаю г1,им с выхода элемента 16. При появлении тактозо1-с 1 мпульса на rjnne 19 на выходе элемента 16 устанавливается высокий потенциглл/Гаким образом. Eia шине 21 сформировался импульс, синхронизирован1|Ый паузОй :.:ежд,у такто;-зыми импульС clMH .

Если к этому времени управляю1:;:-:й импульс уже окончился или он оканчивается во присутствия на шине 19 та гового , то на зыходе элемента 13 устанавлинается

потеГЦиал ir усгроистлс Г риведенным в исходьюе сос1ояниео Ecjui в появления С1:аду;ощей паузы междг/ тактовыми .:)ьcc.ми не 19 K,VI, :пнне 18 присутстгует уп равл ;ю;г1ий л-л1-у ;ъс, то пауза Me:;v:y тактовыми импульсами проход--: через инвертор 17, и элекект J.6 ц:зс:туг1ает на выходную шину 21. JIpj; кэязлении затем на liinne 19 тактового импульса на :пино 21 формируется заданный фрснт П7;орого импульса пачкп ил:пу.1ЬСледовательно, на 1-;ине 21 формк-руотся пачка 1мпульсов, чнс.по ::МПУЛЬССо в которой ПрО11ОрЦЧОНа.;П;НО

деятельности управляюпдего -тмпульса. Таким образом, по ка.-уюму управ ляюшему импульсу; приходящему на Ш1Ц:у 13,- иэ 20 осуществляется ш-деление одиночного импульса, посл пс;1ЯБлен1- Я которого осуществляется 1;ьш,е;1емис иа шине 21 пачки импульсо ii-сло чмпульсоз в которсЗй прсагорпиoHaJ brJo дл -t-LeJ;ЬHocтs yiipsiB/iKKii-ero HMnyjibca. ПричеМг если сквакность тактовых импульсов рэгша дву:.у Io одиночный импульс появляется на шин 20 вне зависимости от времени появл ния .управляющего импульса на шине 18 с задержкой, не превышающей поло вины периода тактовой частоты. В качестве базового объекта принято устройство - прототип, которое имеет низкое быстродействие. В прототипе выделение одиночного импульса, за появлением которого следует выделение пачки импульсов, производится синхронно с первым целым тактовым импульсом, следующим за появлением управляющего импульса. В то же время,. момент прихода управ ляющего импульса случайным образом связан с наличием в это время на .шине тактовых импульсов тактового импульса или паузы между тактовыми импульсами. Поэтому максимальная задержка между фронтами управляющег импульса и одиночного импу;тьса, определяющая быстродеистБи.е прототип; ; будет равна периоду тактовой частоты. В данном устройстве вьщеленис одиночного импульса, за пояБлепием которого следует выделение пачки импульсов, происходи.т синхрон -:о с первым целым тактовьтм импульсом нлн первой целой паузой мелщу так -овыми импульсами в зависимости от того, что первым следует за появлением управляющего импульса. Поэтому максимальная задержка между Фронтами управляющего импульса и одиночного иктульса, определяющая быстродействие устройства, не превышает половины периода тактовой частоты. Таким образом, устройство имеет в два раза выгае быстродействие чем прототип.

шина /8 U U LЛ 3lJlJlJlJTnJl шина 10

шина 2f

U LJ lJTJnJl r LrLnj

фие2

LJ Г