Устройство для формирования импульсов разностной частоты Советский патент 1985 года по МПК H03K5/01 

входом триггера и с входом первого дополнительного элемента НЕ, выход которого подключен к третьему входу пятого элемента И, выход которого через второй элемент задержки соединен с вторыми входами элемента ИЛИ, триггера, вторым дополнительным элементом ИЛИ и с входом второго дополнительного элемента НЕ, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента И, четвертый вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ,. а вход первого элемента НЕ подключен к четвертому входу пятого элемента И,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ РАЗНОСТНОЙ ЧАСТОТЫ, содержащее триггер, шесть элементов И, элемент ИЛИ и два элемента НЕ, первая входная шина соединена с первым входом первого элемента И и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второй шине и через второй элемент НЕ к второму входу первого элемента И, первая выходная шина соединена с выходом третьего элемента И, первый вход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и первому выходу триггера, второй выход которого соединен с первыми входами пятого элемента И и шестого элемента И, выход которого подключен к второй выходной шине, о т л и ч ающе.е с я тем, что, с целью повышения точности формирования импульсов разностной частоты, в него дополнительно введены два элемента задержки, три триггера, три элемента ИЛИ и два элемента НЕ, при этом выход третьего элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого дополнительного триггера. второй вход которого соединен с первой входной шиной устройства, вторая шина которого подключена к . первому входу второго дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом первого дополнительного элемента ИПИ, первый вход которого подключен к выходу шестого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом третьего дополнительного триггера, второй выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, третий вход которого соединен с вторым вхо дом пятого элемента И и с первым выходом первого дополнительного (Л триггера, второй выход которого подключен к третьему входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, выход кото.рого подключен к первому входу третьего дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом третьео: го дополнительного элемента liRH, со первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, третий ел ел вход которого соединен с .первьм выходом триггера, второй выход которого подключен к четвертому входу второго элемента И, четвертьй вход первого элемента И соединен с первым выходом второго дополнительного триггера, второй вход которого подключен к третьему входу шестого элемента Инк второму входу четвертого элемента И, выход которого через первый элемент залержки соединен с вторымвходом первого и третьего дополнительных элементов ИЛИ, с первым

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для выделения малой разности частот двух импульсных последовательностей, например, в схемах конт роля работы резервированных высокостабильных генераторов импульсов,

Цель изобретения - повышение точности формирования импульсов разностной частоты за счет исключения сбоев в работе устройства при поступлении на его входы близких по частоте импульсных последовательностей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для формирования импульсов разностной частоты J на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для формирования импульсов разностной частоты содержит шесть элементов И 1-6, четыре триггера 7-10, четыре элемента НЕ 11-14, четыре элемента ИЛИ 15-18, два элемента 19-20 задержки, входные шины 21 к 22 к выходные шины 23 и 24.

Первая входная шина 21 соединена с первым входом первого элемента И 1 и через первый элемент НЕ 11 с первым входом второго элемента И 2, второй вход которого подклю|чен к второй входной шине 22 и через второй элемент НЕ 12 к второму входу первого элемента И 1, при этом первая выходная шина 23 соединена с выходом третьего элемента ИЗ, первый вход которого подключен к первому входу четвертого элемента И 4 и к инверсному выходу первого триггера 7, прямой выход которого соединен с дервыми входами пятого элемента И 5 и шестого элемента И 6, выход которого подключен к второй

выходной шине 24. Выход третьего элемента И 3 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 15, выход Которого подключен к нулевому входу второго -триггера 8, единичный вход которого соединен с первой входной шиной 21 устройства, вторая входная шина 22 которого под1 лючена к единичному входу третьего триггера 9, нулевой- вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ 16, первый вход которого подключен к выходу шестого элемента И 6, второй вход которого соединён с инверсным выходо четвертого триггера 10, прямой выход которого подключен к второму входу третьего элемента И 3, третий вход которого соединен с вторым входом пятого элемента И 5 и с прямым выходом второго триггера 8, инверснЬш выход которого подключен к третьему входу второго элемента И 2, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 17, выход которого подключен к нулевому входу четвертого, триггера 10, единичный вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ 18, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И 1, третий вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 7, прямой выход которого подключен к четвертому входу второго элемента И 2, при этом четвертый вход первого элемента И 1 соединен с инверсным выходом третьего триггера 9, прямой выход которого подключен к третьему входу шестого элемента И 6 и к второму входу четвертого элемента И 4, выход которого через первый элемент 19 задержки соединен с вторыми входами второго

31

и четвертого элементов Ш1И 16 и Т8, с единичным входом первого триггера7 и с входом третьего элемента НЕ 13 выход которого подключен к третьему входу пятого элемента И 5, выход которого через второй элемент 20 задержки соединен с вторыми входами первого и третьего элементов ИЛИ 15 и 17, с нулевым входом первого триггера 7 и с входом четвертого элемента НЕ 14, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента И 4, четвертый вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ 12, и выход первого элемента НЕ 11 подключен к четвертому входу пятого элемента И 5.

Примем состояние триггеров, при котором на прямом выходе высокий (разрешающий) потенциал, за единичное - 1, а состояние, при котором на инверсном выходе высокий потенциал, за нулевое - О.

В исходном состоянии триггеры 8 и 9 сигналом сброс (не показано) устанавливаются в нулевое состояние а триггеры 7 и 10 - в единичное.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что из двух сравниваемы близких по частоте импульсных последовательностей частота второй импульсной последовательности несколько превышает частоту первой.

С поступлением положительного импульса на входную щину 21 элемент И 1 остается закрытым низким потенциалом с инверсного выхода триггера 7, а триггер 8 устанавливается в единичное состояние и высокий потенциал с его прямого выхода поступает на входы элементов И 3 и 5.

По окончании входного импульса на шине 21 на выходе элемента НЕ 11 появляется высокий потенциал, которьм открьгоает элемент И 5. Сигнал с выхода элемента И 5 поступает на вход элемента 20 задержки, а с его выхода - на нулевой вход триггера 7 и через элемент ИЛИ 17 - на нулевой вход триггера 10, переключая их из единичного состояния в нулевое. Сигнал с выхода элемента 20 задержки поступает также через элемент ИЛИ 15 на нулевой вход триггера 8, возвращая его в нулевое состояние. При установке в О триггера В закрываются элементы ИЗ и 5 При

554

установке в О триггера 7 высокий потен1шал с его инверсного вькода поступает на входы элементов И 3 и 4 и на вход элемента И 1, а низкш потенциал с его прямого выхода на входы элементов И 5 и 6 и на вход элемента И 2. При установке в О триггера 10 высокий потенциал с его инверсного выхода поступает на вход элемента-И 6, а низкий потенциал с его прямого-выхода - на вход элемента ИЗ.

При закрывании элемента И 5 на его выходе появляется низкий потенциал, а через некоторое время низкий потенциал восстанавливается на выходе элемента 20 задержки. Время задержки элементов 19 и 20 должно превышать время, необходимое для переключения триггеров.

С поступлением положительного импульса на входную щину 22 элемент И2 остается закрытым низк1 м потенциалом с прямого выхода триггера 7, а триггер 9 устанавливается в единичное состояние и высокий потенциал с его прямого выхода поступает

на входы элемент ов И 4 и 6. 1

По окончании входного импульса на

шине 22 на выходе элемента НЕ 12 появляется высокий потенциал, который открьшает элемент И 4. Сигнал с выхода элемента И 4 поступает на вход элемента 19 задержки, а с его входа - на единичный вход триггера 7 и через элемент ИЛИ 18 - на единичный вход триггера 10, переключая их в единичное состояние. Сигнал с выхода элемента 19 задержки поступает также через элемент ИЛИ 16 на нулевой вход триггера 9, возвращая его в нулевое состояние. При установке в О триггера 9 закрываются элементы И 4 И 6. При установке в 1 триггера 7 высокий потенциал с его прямого выхода поступает на входы элементов И 5 и 6 и на вход элемента И 2, а низкий потенциал с его инверсного выхода - на входы элементовИ 3 и 4 и на вход элемента И 1. При установке в 1 триггера 10 высокий потенциал с его прямого выхода поступает на вход элемента И 3, а низкий потенциал с его инверсного выхода - на вход элемента И 6.

Таким образом, по окончании входного импульса на шине 21 триггеры 7 и 10 переключаются в нулевое состояние, а по окончании входного импульса на шине 22 - в единичное. При этом элементы И 1, 2, 3 и 6 остаются закрытыми как во время действия входных импульсов на одной из шин, так и во время паузы между входными импульсами.

С появлением на шине 21 второго входного импульса снова устанавливается в 1 триггер 8 и высокий потенциал с его прямого выхода поступает на входы элементов И 3 и 5. Если до окончания входного импульса на шине 21 появляется входно импульс на шине 22, то устанавливается в 1 триггер 9 и высокий потенциал с его прямого Ьыхода поступает на входы элементов И 4 и 6. Высокий потенциал входного сигнала на шине 22 поступает на один из входов элемента И 2, который остается закрытым по другим входам низкими потенциалами с элемента НЕ 11 и инверсного выхода триггера 8.

По окончании входного импульса на шине 21 на выходе элемента НЕ 11 появляется высокий потенциал, поступающий на вход элемента И 2, который остается закрытым низким потенциалом с инверсного выхода триггера 8, и открьшает элемент И 5. Выходной сигнал элемента И 5, задержанный элементом 20 задержки, поступает на нулевой вход триггера 7, че13ез элемент ИЛИ 17 - на нулевой вход триггера 10 и через элемент ИЛИ 15 - на нулевой вход триггера 8. По окончании входного импульса на шине 22 открывается элемент И 4 и сигналом с его выхода, задержанным элементом задержки 19, переключаются в единичное состояние триггеры 7 и 10 и возвращается в нулевое состояние триггер 9.

Таким образом, в случае частичного перекрытия входных импульсов во времени по окончании каждого из импульсов триггеры 7 и 10 изменяют свое состояние, при .этом элементы И1,2, Зиб все время остаются закрытыми. При дальнейших частичных совпадениях входных импульсов схема работает аналогичным образом.

С появлением на шинах 21 и 22 входных импульсов, полностью совпадающих во времени, элементы И 1 и 2 остаются закрытыми, так как на их входы подаются при этом низкие потенциалы с выходов элементов НЕ 12 и 11 соответственно. После переключения в 1 триггеров 3 и 8 низкие 5 потенциалы с их инверсных входов будут подаваться соответственно на третьи входы элементов И 1 и 2.

Так как до поступления совпадаю-. щих во времени импульсов триггер 7

0 находится в единичном состоянии,

высокий потенциал с его прямого выхода подается на вход элемента И 5, а низкий потенциал с инверсного выхода - на вход элемента И 4. Поэтому

5 при одно.временном окончании совпадающих импульсов открывается элемент И 5, выходной сигнал которого, задержанный элементом 20 задержки переключает триггеры 7 и 10 в нуле0 вое состояние, после чего высокий потенциал с инверсного выхода триггера 7 поступает на вход элемента И 4. Однако на время действия импульса на выходе элемента. 20 задержки

элемент И 4 закрывается низким

потенциалом с выхода элемента НЕ 14. По окончании импульса на выходе элемента 20 задержки элемент И 4 открывается и сигнал с его выхода,

0 задержанньш элементом 19 задержки, поступает на единичные входы триггеров 7 и 10 и -переключает их в единичное состояние. Из диаграммы на фиг. 2 видно, что при одновременном

5 окончании входных импульсов импульсы с выходов элементов 19 и 20 задержки поступающие соответственно на нулевые и единичные входы триггеров 7 и 10, разделены во времени на величину задержки элементов 19 и 20, благодаря чему достигается надежное переключение . триггеров 7 и 10.

Таким образом, во время прохождения полностью совпадающих входных

5 импульсов элементы И 1, 2, 3 и 6 остаются закрытыми, а по окончании входных импульсов устройство возвращается в состояние, которое предшествовало их появлению. При этом,

0 если из двух совпадающих по передним фронтам входньк импульсов импульс на шине 22 закончится несколько раньше, чем на шине 21, то устройство будет ожродать окончания входного импульса на щине .21 . После окончания импульса на шине 21 открывается элемент И 5, пыходной сигнал которого переключает триггеры 7 и 10 в

нулевое состояние, после чего высокий потенциал с инверсного выхода триггера 7 открывает-элемент И 4, выходной сигнал которого переключает триггеры 7 и 10 в единичное состояние.

С появлением следующего входного импульса на шине 22, опережающего входной импульс на шине 21, открывается элемент И 2 и устанавливается в единичное состояние триггер 9, высокий потенциал с прямого выхода которого поступает на входы элемента И 4 и элемента И 6, на другом входе которого присутствует высокий потенциал с прямого выхода триггера 7. Выходной сигнал элемента И 2 через элемент ИЛИ 17 поступает на нулевой вход триггера 10, переключая его в нулевое состояние. При этом высоким потенциалом с инверсного выхода триггера 10 открывается элемент И 6 и на выходной шине 24 формируется передний фронт импульса разностной частоты. Высокий потенциал с выхода элемента И 6 поступает через элемент ИЛИ 16 на нулевой вход триггера 9, на прямом выходе которого сохраняется высокий потенциал на время действия положительного входного импульса на единичном входе триггера 9. По окончании входного импульса на прямом выходе триггера 9 устанавливается низкий потенциал, который закрывает элемент И 6, на выходе которого формируется задний фронт импульса разностной частоты. При этом элемент И 4 остается закрытым низким потенциалом с инверсного выхода триггера 7.

С появлением входного импульса на шине 21 во время действия опережающего импульса на шине 22 переключается в 1 .триггер 8. По окончании входного импульса на шине 21 высоким потенциалом с выхода элемента НЕ 11 открывается элемент И 5, выходной сигнал которого, заде.ржанньй элементом 20 задержки, переключает в нулевое состояние триггер 7 и подтверждает нулевое состояние триггера 10.

Таким образом, при сравнении двух близких по частоте импульсных последовательностей импульсы разностной частоты формируются на выходе элемента И 6, если частота входных импульсов на шине 22 несколько превышает частоту входных импульсов на шине 21, и на выходе элемента ИЗ, 5 если частота входных импульсов на шине 21 превышает частоту входных импульсов на шине.22. При этом импульсы на выходе элемента И 6 формируются в моменты, когда к приходу

10 опережающего импульса на ши:.;е 22 триггеры 7 и 10 находятся в единичном состоянии, а импульсы на вьсходе элементаИ 3 формируются в моменты, когда к приходу опережающего импульса по шине 21 триггеры 7 и 10 находятся в нулевом состоянии. В указанных случаях открываются по переднему фронту опережающего входного импульса элементы И 1 или И 2, импульс с выхода которых переключает в соответствующее состояние триггер 10 (противоположное состояние триггера 7), после чего триггер 10 открывает выходные элементы И 3 или И 6.

5 Во всех других случаях элементы И 1 и 2 с приходом на них входных импульсов остаются закрытыми, в результате чего исключается ложное срабатывание триггера 10, и соответственно

0 исключается возможность выдачи ложных импульсов на выходах устройства.

Появление на выходах устройства коротких импульсов, обусловленных 5 гонкой триггеров 7 и 10, может быть исключено введением запрета работы входных элементов И 3 и 6 на время переключения упомянутых триггеров. В предложенном устройстве 0 эта цель достигается введением двух элементов ИПИ-НЕ, первый элемент ИЛИ-НЕ должен быть подключен первым входом к выходу элемента ИЗ, вторым входом - к выходу элемента 20 задержки, а выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с четвертым входом выходного элемента ИЗ. BTOpoii элемент ИЛИ-НЕ должен быть первым входом подключен к выходу элемента . 0 И 4, вторым входом - к выходу элемента 19 задержки,а выходом-кчетвертому входу выходного элемента И 6.

Работа предложенного устройства при этом отличается от приведенной 5 только тем, что импульс с выхода элемента И 5 через первый элемент ИЛИ-Н§ закрьшает по четвертому входу элемент И 3. Этот запрещающий .

импульс снимается с четвертого входа элемента И 3 после того, как ерабатьшает триггер 7 и окончится импульс на выходе элемента 20 задержки. Аналогично на время переключения триггеров закрывается по четвертому входу элемент И 6.

Таким образом, закрывание выходных элементов И 5 и 6 отрицательными импульсами с выходов элементов ИЛИ-НЕ на время переключения триггеров 7 и 10 исключает возможность формирования ложных коротких импульсов на выходах предложенного устройства.