Устройство для формирования импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K5/04 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования.

Известно устройство для формирования импульсов, содержащее первый счетчик импульсов, соединенный с блоком сравнения, подключенным к триггеру управления, первый и второ ключи, формирователь одиночных импульсов, второй счетчик импульсов ij .

В данном устройстве максимальный диапазон расширения импульса ограничен длительностью одного периода, так как нет возможности изменять частоту импульсов, в результате этого устройство характеризуется ограниченностью функциональных возможностей.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для формирования импульсов, содержащее генератор импульсов, первый элемент И первый вход которого соединен с входом элемента НЕ и входной шиной, два счетчика импульсов, выходы которых подключены к входам блока сравнения, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ, выход которого соедине с первым входом первого счетчика импульсов, коммутатор, первый вход коммутатора подключен к управляющей шине, второй триггер, вто- рой, третий и четвертый элементы И 2 .

Известное устройство позволяет н только изменять длительность импульса, но и может работать в режим деления частоты. Однако этот режим возможен не всегда, а только в том случае, когда к моменту поступления очередного импульса на вхо устройства, на выходе блока сравнения нет импульса, а первый счетчик импульсов не возвращен в исходное (нулевое) состояние. Но в тех случаях, когда скважность импульсов больше двух, а длительность импульса должна увеличиться не более чем в два раза, вышеописанное условие не выполняется и частота не изменяется. Кроме того, нет возможности плавно изменять как длительность, так и частоту импульсов, а также нельзя работать в режиме умножения частоты, в результате этого устройство также характеризуется ограниченностью Функциональных возможностей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем организации режима умножения частоты, а также благодаря

обеспечению плавности изменения длительности и частоты импульсов.

Поставленная цель достигается те что в устройство для формирования импульсов, содержащее генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с входом элемента НЕ и входной шиной, два счетчика импульсов, выходы которых подключены к входам блока сравнения, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого счетчика импульсов, коммутатор, первый вход коммутатора подключен к шине управления, второй триггер, второй, третий и четвертый элементы И, введен элемент задержки вход которого соединен с дополнительным вьаходом формирователя импулсов и с первым входом второго счетчика импульсов, выход элемента задержки подключен к первому входу втрого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а третий вход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, .с выходом четвертого элемента И и с первым входом третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам второго счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, причем выход блока сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго триггера, второй выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к входу формирователя импульйов, первый вход второго триггера соединен через второй элемент И с выходом элемента НЕ, при этом вторые входы второго элемента И, второго триггера и третьего элемента И подключены соответственно к первой, второй и третьей дополнительным шинам управления.

На фиг.1 представлена структурна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, пояс-, няющие его работу.

Устройство содержит элемент НЕ 1, элементы И 2-5, триггеры б и генератор 8 импульсов, формирователь 9 импульсов, счетчики 10 и 11 импульсов, элементы ИЛИ 12 и 13,

элемент: 14 задержки, коммутатор 1 блок 16 сравнения, входную шину 17 шины 18-21 управления и выходную шину 22.

В устройстве для формирования импульсов первый вход первого элемента И 2 соединен с входом элемента НЕ 1 и входной шиной 17, выходысчетчиков 10 и 11 подключены к входам блока 16 сравнения, выход формирователя 9 соединен с первым входом первого триггера 6, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 12, выход второго элемента ИЛИ 13 соединен с первым входом первого счетчика 10, вход элемента 14 задержки соединен с дополнительным выходом формирователя 9 и с первым входом второго счетчика 11, выход элемента 14 задержки подключен к первому входу второго элемента ИЛИ 13, второй вход которого соединен с выходом формирователя 9, а третий вход второго элемента ИЛИ 13 соединен с вторым вxoдo 4 первого триггера 6, с выходом четвертого элемента И 5 и с первым входом третьего элемента И 4 , выход которого подключен к второму входу коммутатора 15, первы и второй выходы которого подключены соответственно к суммируклдему и вычитающему входам второго счетчика 11, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика 10, второй вход которого соединен с выходом генератора 8, причем выход блка 16 сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И 5, второй вход которого подключен к первому выходу второго триггера 7, второй выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 2, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 12 и к входу формирователя 9, первый вход второго триггера 7 соединен через второй элемент И 3 с выходом элемента НЕ 1, при этом вторые-входы -второго элемента И 3, второго триггера 7 и третьего элемента И 4 подключены соответственно к первой, второй и третьей дополнительным шинам уп-. равления 18, 19 и 21, первый вход коммутатора 15 подключен к шине 20 управления.

Блок 16 сравнения содержит последовательно соединенные схему сравнения и формирователь импульсов

На временных диаграммах {фиг.2). приведены следующие сигналы: AJj напряжение на входной шине 17; Uj напряжение на выходе триггера 7; и - напряжение на основном выходе формирователя 9; 1)4 - напряжение на дополнительном выходе формирова.теля 9; и 5 - напряжение на выходе |генератора 8 импульсов; - напряжение на выходе элемента Н 5; UY - напряжение на шине 21 управления; Ug - напряжение на шине 20 управления; 9 напряжение на выходе элемента ИЛИ 13; - напряжение на выходе триггера 6; U, - напряжение на выходной шине 22.

Устройство работает следующим образом;

Входная последовательность импульсов (скважность импульсов равна двум) поступает на шину 17. Так как триггер 7 в исходный момент на-

О

и на его

ходится в состоянии I 11 I

инверсном выходе сигнал равен 1 , то импульсы проходят через элементы И 2 и ИЛИ 12 на выходную шину 22 устройства. Эти же импульсы поступают на вход формирователя 9. По переднему фронту поступившего сигнала на основном выходе формирователя 9 появляется импульс, который устанавливает триггер 6 в состояние , а через элемент ИЛИ 13 сбрасывает в О счетчик 10, на вход которого постоянно поступают импульсы генератора 8. С этого момента начинается измерение длительности импульса входной последовательности. По заднему фронту входного сигнала на дополнительном выходе формирователя 9 появляется импульс, который переписывает содержимое счетчика 10 в счетчик 11, а пройдя через элемент 14 задержки и элемент ИЛИ 13, вновь срабатывает

п

О

счетчик 10. Счетчик 10 начинает новый отсчет импульсов. Задержка на элементе 14 необходима для того, чтобы запись содержимого счетчика 10 в счетчик 11 была осуществлена раньше сброса. По окончании процесса записи (так как содержимое счетчиков 10 и 11 оказывается равным) на выходе блока 16 сравнения появляется импульс, кото{жлй поступает на вход элемента И 5. Но так как триггер 7 все еще находится в состоянии О, ТО) этот импульс на выход элемента И 5 не проходит. Таким образом, в счетчике 11

хранится информация о длительности импульса входной последовательности, причем вышеописанный процесс будет повторяться с каждым поступающим на формирователь 9 сигналом. Сигнал перехода с одной частоты

на другую, появившийся на шине 18 управления, поступает на вход элемента И 3. Если на шине 17 устройства в этот момент нет импульса входной последовательности, то на

выходе элемента НЕ 1 будет разрешение на прохождение этого .сигнала через элемент И 3. В результате этого триггер 7 устанотзится в сос1 , на.его инверсном вытояние

, который закроет

45 ходе будет

элемент И 2. Если же на шине 17 есть входной импульс, то сигнал перехода не пройдет через элемент И 3 до тех пор, пока не окончится входной импульс. Это необходимо для правильного измерения длительности входного сигнала (так как сигнал перехода может поступить в любой момент времени).

После сигнала перехода, поступившего на шину 17, на шины 20 и 21 подаются остальные управляющие сигналы. На шину 21 поступает сигнал , который открывает элемент И 4. Если необходимо увеличить частоту ВХ9ДНОЙ последовательности импульсов, то на шине 20 сигнал равен О и коммутатор 15 будет подключен к вычитающему входу счетчика 11. Как только содержимое счетчика 10 станет равным содержимо му счетчика 11, то на выходе блока 16 сравнения появляется импульс, который проходит через элементы И 4 и 5 (так как триггер 7

) и

установлен в состояние

коммутатор 15 на вычитающий вход счетчика 11, уменьшая тем самым срдержимое счетчика 11 на единицу. Этот же импульс, поступив на счет- ный вход триггера б, устанавливает его в состояние , а пройдя через элемент ИЛИ 13 сбрасывает

О

счетчик 10, который начинает

новый цикл счета импульсов, поступающих от генератора 8. Так как содержимое счетчика 11 уменьшается, то следующий импульс на выходе блока 16 сравнения появляется быстрее, чем предыдущий и устанавливает . триггер 6 в состояние О, т.е. оканчивает формирование импульса с длительностью, меньшей длительности импульса входной последователности на величину периода тактового сигнала генератора 8. Сформированны импульс проходит через элемент ИЛИ 12 на выходную шину 22 устройства. Одновременно импульс с выхода элемента И 5 проходит через элемент И 4, коммутатор 15 на вычитающий вход счетчика 11 и уменьшает его содержимое еще на единицу, а через элемент ИЛИ 13 вновь сбраО

счетчик 10. Счетчик

сывает в

10 начинает новый отсчет импульсов. Вышеописанный процесс повторяется до тех пор, пока на шине 21 устройства присутствует сигнал . Приэтом каждый последующий импульс на выходе блока 16 сравнения и элемента И 5 появляется быстрее предыдущего на величину периода тактовых импульсов (так как постоянно уменьшается содержимое счетчика 11) и, следовательноj длительность оче: редкого сформированного импульса

будет меньше длительности предыдущего на одну и ту же величину, что и обеспечивает плавность изменения частоты. Как только пропадает сигнал на шине 21, элемент 3 закроется, содержимое счетчика 11 перестанет изменяться и на выходную шину 22 устройства станет теперь поступать импульсная последовательность с частотой, большей исходной.

Если же необходимо уменьшить частоту входной последовательности импульсов, то на шину 20 устройства подается сигнал , который переключает коммутатор 15 на суммирующий вход счетчика 11. При этом импульсы с выхода блока 16 сравнения проходят через элементы И 4 и 5, коммутатор 15 и поступают на суммирующий вход счетчика 11 и увеличивают его содержимое, а устройство работает так же как и в случае увеличения частоты. Однако длительность очередного сформированного импульса будет больше длительности предыдущего импульса.

Устройство работает как в реверсивном режиме, так и в режиме одностороннего- изменения частоты.

Если устройство работает в реверсивном режиме, т.е. увеличивает (уменьшает) частоту входной последовательности, а затем уменьшает (увеличивает) до прежней величины, то по окончании этого цикла на шину 19. подается сигнал, который устанавливает, триггер 7 в состояние О и входная последовательность импульсов вновь поступает на выходную шину 22 устройства.

Если же устройство работает в режиме одностороннего изменения частоты, то .после установки триггера 7 в состояние i на входную шину 1 устройства подается та новая импульная последовательность, на которую необходимо плавно перейти. После окончания процесса изменения частоты до нужной величины на шину 19 подается сигнал, который сбрасывает триггер 7 в состояние О , что открывает элемент И 2 для прохождения импульсов с шины 17 на выходную шину 22. При поступлении нового сигнала на шину 18 начнется процесс дальнейшего изменения частоты.

Плавность изменения частоты импульсной последовательности определяется частотой генератора 8 импульсов. Кроме того, во время процесса изменения частоты, скважность импульсов не изменяется, а величину интервала изменения частоты можно варьировать в широких пределах, меняя частоту тактовых импульсов и разрядность счетчиков.

Если же на входную шину 17 устройства подаётся последовательность импульсов со скважностью, неравной двум, то она преобразуется в последовательность со скважностью, равной двум.

77

I

Е

ft I ll

M M

Таким образом,в предлагаемом устройстве по сравнению с известным осуществляется возможность плавного изменения длительности и частоты импульсов во всех рабочих диапазонах что расширяет его функциональные возможности.

т

t

II I I I I I P r I I I I I I

I I I I li |iiii I I I

ГТI. . IiI

ь ; мн|| I I

JL

-1-м-- - I I I гЬ I I I I |(Т

I

I г

I I I

HIM I I I I

I i Ii I

hhh i-i

I I I I I I I I I

nhnn П

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащее генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с входом элемента НЕ и входной шиной, два счетчика импульсов, выходы которых подключены к входам блока сравнения, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого счетчика импульсов, коммутатор, первый вход кОАлмутатора подключен к шине управления, второй триггер, второй, третий и четвертый элементы И, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен элемент задержки , вход которого соединен с дополнительным выходом формирователя импульсов и с первым входом второго счетчика импульсов, выход элемента задержки подключен к первому входу второго элемента ИЛИ,второй вход которюго соединен с выходом формирователя импульсов, а третий вход второго элемента ИЛИ соединен С вторым входом первого триггера, с выходом четвертого элемента И и с первым входом третьего элемента И, Выход которого подключен к второму входу коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам второго счетчика импульсов, второй вход которого соединен i с выходом первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен (Л с выходом генератора импульсов, причем выход блока сравнения соединен с дервым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго триггегра, второй выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к вхоа ду формирователя импульсов, первый вход второго триггера соединен через второй элемент И с выходом эле4;: мента НЕ, при этом вторые входы второго элемента И, второго тригге4 -ра и третьего элемента И подключеСО ны соответственно к первой, второй и третьей дополнительным шинам управления.