Устройство для синхронизации сигналов Советский патент 1984 года по МПК H03K5/13 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено для синхронизации импульсов с разли ных дискретных устройств, в том чис ле с электромеханических. По основному авт. ев, 853789 известно устройство для синхронизации сигналов, содержащее первый, вт рой триггегры,, триггеры сброса и кон роля, восемь элементов И-НЕ,- два ин вертора, шины тактового и синхронизируемого сигналов и выходную шину, причем выходы первогои второго эле ментов соединены соответственн с единичныгл и нулевым входами первЬ ,го триггера, единичный и нулевой вы ходы которого соединены соответстве но через третий и четвертый элементы И-НЕ с единичны и нулевым входа ми второго триггера И через пятый и шестой элементы И-НЕ с единичным и нулевылч входами триггера контроля, нулевой выход которого подключен к первому входу седьмого элемента выход которого соездинен с выходной шиной устройства и с единичным входом триггера сброса, причем нулевые выходы второго триггера и триггера сброса соединены с первым и вторым входами первого элемента H-f-iE, трет вход которого Соединен с шиной син хронизируе.юго сигнала и через первый инвертор с вторЕ-лм входом пятого элемента И-НЕ и с первьш входом вос мого элемента И-НЕ, а четвертый вход первого элемента И-Hji соединен с пер вым входом второго эле1мента И-НЕ, с вторыми входами седьмого и восьмого элементов И-НЕ и через второй инвертор, с вторыми входами третьего, четвертого; шестого элементов И-НЕ и с третьим входом пятого элемента К-НЕ, при этом единичный выход второго триггера подключен к третьему входу седьмого элемента И-НЕ и к вто рому входу второго элемента И-НЕ, а выход восьмого элемента И-НЕ, соедииен с нулевым входом триггера сброса 1 , Однако в известном устройстве из-за отсутствия элементов, устававливающих время контроля, велика зона неразличимости гЕОлезного сигнала от помехи, что снижает помехоустой- чв:вость устройства при длительное-тях помех, близких к длительностям полезного сигнала. Минимальная длительность входного сигнэ..па Т(.(,т , при которой он надежно различается, как полезный сигнал, равна стт 1 -hITg, где ТГ,- длительность импульса тактового сигнала, а J длительность паузьл тактового сигна л а.о Максимальная длительность входноч го сигнала «.,-, « Р которой он надежно различается как сигнал помехи, равна Тптау . Если длительность входного сиг- Нала Tf находится в интервале Ir, IP + 2 Т , то такой сигнал может быть воспринят и как помеха, и как полезный сигнал.. При этом зона неразличимости ДТ при скважности тактового сигнала, равной 2 равна -Т Т оТ J - - -с гпщ -nmav -п то.дг T.€i. для надежной работы известного устройства необходимо, чтобы длительность полезного сигнала была в 3 раза больше длительности помехи, что не всегда выполняется в реальных условилх. Кроме того, в известном устройстве получение требуемого порога срабатывания осушествлятся подбором параметров тактового сигнала,, что приводит к сужению области использования устройства, так как в реальных условиях параметры тактового сигнала задаются, как правило, условиями функционирования приемного устройства, Целью изобретения является повы ление помехоустойчивости. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для синхронизации сигналов, содержащее первый и второй триггеры, триггеры сброса и контроля, восемь элементов И-НЕ, два инвертора, шины тактового и синхронизируемого сигналов и выход-ную. шину, причем выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с единичным и нулевым входами первого триггера, единичнь1й и нулевой выходы которогЬ соединены соответственно через третий к четвертый элементы И-НЕ с единичным и нулейым входами второго триггера и через пятый, и шестой элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами триггера контроля, нулевой выход которого подключен к первому входу седьмого элемента Й-НЕ, выход которого соединен с яыходной шиной устройстЕ:а и с единичным входом триггера сброса, причем нулевые выходы второго триггера и триггера сброса соединены: с первым и вторым входами первого элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с шиной синхронизируемого сигнала и через первый инвертор с вторым входом пятого элемента И-НЕ и с пер)зым входом восьмого элемента И-НЕ, а четвертый вход первого элемента И-НЕ соединен с первым-входом второго элемента И-НЕ, с вторыми входами седьмого и восьмого элементов И-НЕ и через второй инвертор с вторыми входами третьего, четвертого, шестого элёме тов И-НЕ и с третьим входом пятого элемента И-НЕ, при, этом единичный выход второго тригге ра подключен к третьему входу седьмого элемента И-НЕ и к второму входу второго элемента И-НЕ, а- выход восьмого элемента И-НЁ соединен с нулевым входом триггера сброса, вве дены счетчик импульсов, два элемента И, элемент HJtH-HE и дополнительный, инвертор, причем между шиной тактового сигнала и вторым инвертором включен первый элемент И, первый вход которого соединен также через дополнительный инвертор с пер вым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, выходы которого через элемент ИЛИ-НЕ подключены к второму входу первого элемента И, при этом единичный выход первого триггера соединен с вто рым входом второго элемента И с вхо дом установки в ноль счетчика импульсов. На чертеже приведена функциональ ная схема устройства для синхронизации импульса. Устройство содержит первый триггер 1, второй триггер 2, триггер 3 контроля, триггер 4 сброса, счетчик 5 импульсов, элементы И-НЕ 6-13, элементы И 14 и 15, элемент ИЛИ-НЕ 1 инверторы 17-19, шины синхронизируемого сигнала 20, тактового сигнала 21 и выходную шину 22. Выходы элементов И-НЕ 6 и 7 соединены с входами триггера 1, выходы которого через элементы 8 и 9 со единены с входами триггера 2 и через элементы И-НЕ 10 и 11 - с входа 1МИ триггера 3, нулевой выход которо го соединен с входом элемента И-,НЕ1 выход элемента И-НЕ 12 соединен с выходной шиной 22 и с входом тригге ра 4. Нулевые выходы триггеров 2 и соединены с входами элемента И-НЕ 6 третий вход которого соединен с шиной 20 и через инвертор 17 с входам элементов И-НЕ 10 и 13. Мина 21 соединена с входом элемента И 15 и через инвертор 18 с входом элемента И 14. Выход элемента И 15 подключен к входам элементов И-НЕ 6, 7, 12, 13 и через инвертор 19 - к входам элементов И-НЕ 8-11. Выход элемента И-НЕ 13 , соединен с входом триггера 4, а еди ничный выход триггера 2-е входа-ми элементов И-НЕ 7 и 12. Единичный выход триггера 1 соеди нен с входом элемента И 14 и с входом установки в ноль счетчика 5, счетный вход которого подключен к выходу -элемента -И 14, а Ьыходы через элемент ИЛИ-НЕ 16 - с входом элемента И 15. Устройство работает следующим о6разом. В исходном состоянии все триггеры и счетчик 5 импульсов находятся в нулевом состоянии (на единичных выходах триггеров - низкий потенциал, на нулевых - высокий). На шине 20 синхронизируемого сигнала - низкий потенциал, на шине 21 - тактирующие Импульсы с длительностью 1 и длительностью паузыТ2. На выходах элементов И-НЕ б, 7, 8, 1C, 12 и элементе ИЛИ-НЕ 16 поддерживается высокий потенциал, на выходах элементов И-НЕ 9, 11, 13 и элемента И 15 - тактирующие импульсы, на,выходной шине 22 - высокий потенциал. Рассмотрим два основных режима работы устройства. 1) Если входной сигнал на шине 20 имеет длительность TC 7 пТ + (п-)Т , где п - коэффициент пересчета счетчика 5. При совпадении во времени входного сигнала и тактового импульса происходит запись единицы в триггер 1 через элемент И-НЕ 6, подготовленный высокими потенциалами с нулевых плеч триггеров 2 и 4. Единичный сигнал с триггера 1 снимает сигнал установки счетчика 5 импульсов в ноль и разрешает через элемент И 14 поступление тактовых импульсов на счетный вход счетчика 5. Состояние счетчика 5 изменяется по заднему фронту тактового импульса на шине 21. С приходом первого импульса на счетчик 5 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 появляется нулевой потенциал, -запрещающий работу элемента И 15. Нулевой потенциал на выходе элемента ИЛИ-НЕ Д6 сохраняется до тех пор, пока на вход счетчика 5 не поступит п импульсов, В течение искусственно созданной паузы тактового сигнала на выходе элемента И 15 происходит запись единицы в триггер 2 и контроль входного сигнала на длительность. Если наблюдается неустойчивость входного сигнала на выходе инвертора 17 появятся положительные импульсы, которые через элемент И-НЕ 10, разрешенный высокими потенциалами с триггера 1 и инвертора 19, запишутся в триггер 3 контроля. В рассматриваемом режиме входной сигнал имеет достаточную длительность и устойчив (т.е. не Наблюдается отрицательных выбросов на вершине импульса, которые могут возникнуть в результате колебательных процессов на фронте входного сигнапа, а также из-за дребезга механических контактов).

Триггер 3 сохранит нулевое состо яние, при этом высокий потенциал с его нулевого плеча разрешает работу элементаИ НЕ 12, При появлении на вых.оде эЛененЧа И 15, после искусственно созданной паузыf первого тактового импульса происг содит формирование выходного сигнала и установка триггера 4.сброса в еднничной состояние о Одновременно с/рормирозаннем вькодного. сигнала происходит сброс триггера 1 в исходное нулевое состояние При этом запрещается работа счетчика 5 и он сохраняет нулевое, состояние, С приходом очеред™ ной паузы тактового сигнала сбрасывается триггер 2f а после окончаяия входного сигнала сбрасывается триггер -4. ,

2) Бели вкодной сигнал на шине 20 имеет длительность Т.,, , Т,-, (n-l)Xj+ ntg. ,

Также, как ипри первом режиме, происходит срабатывание триггера 1, разрешение 1эаботы счетчика 5 и созда ние искусственной паузы тактового .сигнала-на выходе элемента И 15, в течение которой прои.зводится контроль входного сигнала на длительность и отсутствие колебаний на фронте

Так как входной сигнал имеет в рассматриваемом режиме длительность, меньшую длительности созданной паузы тактового сигнала(, произойдет запись в триг-гер 3 сигнала о недостоверности вкодного сигнала При появлении первого тактового импульса после созданной паузы на выходе элемента И 15 происходит сброс триггера 1 в исколное нулевра состояние и запрещение работы счетчика 5 выходной сигнгш при этом не формируется, так как элемент 12 запрещен нулевьш сигналом с триггера Зо При появлении очередной паузы тактового сигнала происходит сброс триггеров 2 и 3 в исходное нулевое -состояние о

При наличии на входе серии помех, либо колебательных процессов на фрсште полезного сигнала, устройство многократно срабатывает во йтором режиме до тех пор, пока не появится устойчивый входной сигнал, при этом устройствопереходит в первый режим и формирует выходной импульс

Таким образом, впредлагаемом устройстве благодаря введению счетчика импульсов и дополнительных логических элементов осуществляется контроль входного сигнала на длительность и на отсутствие колебательных-процессов на фронтах с четким порогом срабатывания. При этом зона неразличимости 4 Т равна

лТ-Т .Т IT -Crnin -nmax п -nmotx

При П 9 8 зона неразличимости пратически не влийет на работу устройства-. Следовательно, в предлагаемом устройстве достигается повышение помехоустойчивости, что приводит к бо лее надежной работе устройства при длительностях помех, близких к длительности полезного сигнали.

Кроме того, расширяется область использования устройства, так как согласование заданных временных пара 1етро:а тактирующего сигнала и требуемого порога срабатывания может быть осуществлено подбором п по tnmo

/П

Наибольший.эффект от использования пре,длагаемого устройства достигается при использовании его для согласования электромеханических и электронных устройств с различным быстродействием При этом порог срабатывания задается значительно большим, чем период тактового сигнала, что позволяетпри п 8 получать устройства для-синхронизации кмИулъсов с четким порогом срабатывания

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ СИГНАЛОВ по авт. св. I 853789, о. тлйчающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены счетчик импульсов, два элемента И, элемент ИЛИ-НЕ :и дополнительный инвертор, причем тмежду шиной тактового сигнала и вторым инверторЬм включен первый элемент И, первый вход которого соеди-Нен также через дополнительный инвертор с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, выходы которого через элемент ИЛИНЕ подключены к второму входу первого элемента И, при этом единичный выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И и с входом установки в ноль счетчика iимпульсов. (Л 05 CD N