Устройство для вычитания последовательностей импульсов Советский патент 1986 года по МПК G06G7/14 H03K23/00 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в измерительных комплексах, например для физических зкспериментов.

Цель изобретения - повышение точности устройства за счет исключения ошибок при совпадении импульсов на входных шинах,

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для вычитания последовательностей импульсов содержит реверсивный счетчик 1,первьй 2 и второй 3 элементы И, дешифратор 4 нулевого состояния, первый 5 и второй 6 триггеры, первый 7 и второй 8 элементы ИЛИ, третий элемент И 9, элемент НЕ 10, четвертый элемент И П, третий элемент ИЛИ 12, первый элемент 13 задержки, пятый 4 и шестой 15 элементы И, второй элемент FIE 6, седьмой элемент И 17, третий элемент НЕ 18, четвертый элемент ИЛИ 19, второй элемент 20 задержки, пятый 21 и шестой 22 элементы ИЛИ, шину 23 уменьшаемой последовательности импульсов, шину 24 вычитаемой последовательности импульсов, шину 25 импульсов установки триггеров в исходное состояние и выходную шину 26.

Шина 23 соединена с первыми входами элементов ИЛИ 12, И 14 и 15, шина 24 соединена ./с первыми входамр элементов И 9 и 1 l.i и вторым входом элемента ИЛИ 12. Входы уменьшаемой и вычитаемой импульсных последовательностей реверсивного счетчика 1 соединены с выходами элементов И 2 и 3 соответственно, первые входы которых через первый элемент 13 задержки соединены с выходом третьего элемента ИЛИ 12, вторые входы - с прямыми выходами первого 5 и второго 6 триггеров соответственно, а третьи входы - с выходами первого 7 и второго 8 элементов ИЛИ соответственно. Вьгеод реверсивного счетчика 1 соединен с выходной шиной 26 и,через дешифратор 4, с первым входом седьмого эле- мента И 17 и входом третьего элемента НЕ 18, выход которого соединен с вторьм входом шестого элемента И 15. Первые входы пятого 21 и шестого 22 элементов ИЛИ

82

соединены с шиной 25, вторые входы - с выходами шестого 15 и третьего 9 элементов И соответственно, а выходы - с входами сброса первого 5

и второго 6 триггеров, инверсные выходы которых соединены с первЪтми входами второго 8 и первого 7 элементов ИЛИ, а также с вторым входом третьего 9 и третьим входом шестого 15 элементов И соответственно. Второй вход седьмого элемента И 17 соединен с шиной 23 и, через второй элемент НЕ 16, с вторым входом четвертого элемента И 11. Третий вход

элемента И 17 соединен с вторыми

входами элемента ИЛИ 7 и пятого элемента И 14, выход которого соединен со счетным входом второго триггера 6. Выходы седьмого 17 и четвертого 11 элементов И соединены с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ 19, выход которого соединен со счетным выходом триггера 5. Время задержек элементов 13 и 20

должно быть равно

Цз t,9+ Ч+ tg; - Чо Ч+ tb+ tg где t - время задержки сигнала в

элементе с номером 1 (фиг.1.) .

На временных диаграммах (фиг.2) обозначено: h и h-j - импульсы на шинах 23 и 24 соответственно, С.- импульсы на шине 25, О;- импульсы на выходе дешифратора 4j и 7.г - состояния прямого выхода триггеров 5

и 6 соответственно; S V - импульсы на входах соответственно уменьшаемой и вычитаемой импульсных последовательностей реверсивкого счетчика 1 соответственно.

. На временной диаграмме представлены только первые импульсы последовательностей, или первые промежуточные и последние, или первые

и последние.

Устройство для вычитания последовательностей импульсов работает следующим, образом.

В исходном состоянии элемент И II

подготовлен к открытию сигналом

элемента НЕ 16, элемент И 17 подготовлен к открытию сигналом элемента НЕ 10 и сигналом дешифратора 4, а элемент И 14 подготовлен к открытию сигналом элемента НЕ 10. Элемент И 2 подготовлен к открытию сигналом с выхода элемента ИЛИ 7, через которьй в исходном состоянии прохо3

дят сигналы с выхода элемента НЕ 10 и инверсного, выхода триггера 6, а элемент И 3 подготовлен к открытию сигналом с выхода элемента ШИ 8, через который в исходном состоянии проходят сигналы с выхода элемента НЕ 16 через элемент 20 задержки инверсного выхода триггера 5. Инверсный выход триггера 5 также под-v готавливает к открытию элемент И 9, а инверсный выход триггера 6 подготавливает к открытию элемент И 15. Элементы И 2 и 3 закрыты сигналами с прямых выходов триггеров 5 и 6.

Если вычитаемая последовательнос импульсов и -2 приходит раньше уменьшаемой последовательности ийпуль - сов И(фиг.2 а), то первый импульс последовательности И/j через элемент И 11 пройдет далее через элемент ИЛИ 19 на счетный вход триггера 5, который перейдет в единичное состояние и своим прямым выходом откроет ранее закрытый элемент И 2 При этом импульсы последовательности и через элемент ИЛИ 12, элемент 13, элемент И 2 поступают на прямой вход (вход суммирования) реверсивного счетчика 1 и запоминаются им. Пр этом данные импульсы на реверсивный вход счетчика I через элемент И 3 не поступают, так как элемент И 3 закрыт прямым выходом триггера 6 При поступлении уменьшаемой последовательности импульсов И после суммирования счетчиком I последовательности hj первый импульс последовательности h пройдет через элемент И 15, далее данный импульс через элемент ИЛИ 21 пройдет на вход сброса триггера 5 и вернет его в исходное состояние. Также данный импульс пройдет через элемент И 14 на счетный вход триггера 6, который пройдет в единичное состояние и своим прямым выходом откроет элемент И 3. Через элемент И 3 импульсы последовательности h, проходящие предварительно через элемент ИЛИ 12, пройдут на реверсивный вход (вход вычитания) счетчика 1 и будут считывать (вычитать) ранее записанные им импульсы последовательности h до тех пор, пока счетчик 1 }ie установится в нулевое состояние. Как только счетчик 1 установится в нулевое состояние, на выходе дешифрато1 а -4 появится сигнал, который совместно с импульсом

884

последовательности h через элемент И 17 пройдет далее через элемент ШИ 19 на счетный вход триггера 5, которьй перейдет в единичное состояние. Сигнал с прямого выхода триггера 5 откроет элемент И 2 и импуль сы последовательности Ь через элемент ИЛИ 12, элемент 13 задержки, далее через элемент И 2 пройдут на

прямой вход счетчика 1 . Таким об,разом, будет определена разность (), т.е. будет произведено вычитание из последовательности импульсов И;, последовательности tn. Для приведения в исходное состояние триггеров 5 и 6 устройства необходимо по тине С ( шине возврата в исходное состояние триггеров) подать сигнал.

Если последовательность импульсов h поступает раньше последовательности и , то последние импульсы последовательности чередуются с первыми импульсами последовательности h , или, когда с момента появления первых импульсов последовательностей h. i происходит чередование прихода на вход устройства данных импульсов (фиг.26), устройство работает аналогично для ранее рассмотренной -ситуации, за исключением лишь одной особенности, заключающейся в том, что в момент чередования импульсов последовательностей И г иh триггер 5 будет переходит: в

единичное состояние от каждого

импульса последовательности Н-j и h , и обеспечивать прохождение данных импульсов на прямой вход счетчика 1, а триггер 6 будет переходить в

единичное состояние от каждого импульса последовательности h и обеспечивать прохождение данных импульсов на реверсивный вход счетчика 1. Если с самого начала появления

последовательностей импульсов ц входе устройства началось чередование их появления, то счетчик 1 периодически переходит в нулевое состояние, которое фиксируется дешифратором 4, при этом триггер 5 в нулевом состоянии, а триггер 6 - в единичном. Так будет происходить до тех пор, пока все импульсы последовательности Н не

поступят на устройство. Как только на вход устройства начнут поступать только оставшиеся импульсы последовательности и, от первого

1тмпулъса данной последовательности, прошедшего через элемент И 17, открытый выходом дешифратора 4 и выходом элемента НЕ 10, далее через элемент ИЛИ 9 на счетный вход триггера 5, последний перейдет в единичное состояние. Триггер 6 при этом будет находиться в единичном состоянии. Данные импульсы последо- вательности h/, 9 через элемент ИЛИ 12 элемент 3 задержки, элемент И 2, открытый выходом элемента ИЛИ 7 и прямым выходом триггера 5, будут поступать на прямой вход счетчика 1 Но если к г оменту появления только оставшихся импульсов последовательности Ь счетчик 1 не будет находиться в нулевом состоянии, то триггер 5 не перейдет в единичное состояние, а триггер 6 будет продолжать находиться в единичном состоянии. Тогда импульсы последовательности Ь будут поступать через элемент ИЛИ 12, элемент 13 задерж- ки, элемент И 3 на реверсивный вход счетчика до тех пор, пока он не общшится. Как только счетчик 1 перейдет в нулевое состояние, дешифратор 4 зафиксирует это и сигна- лом со своего выхода подготовит к открытию элемент И 17. Последугощий импульс последовательности проходит через элемент И 17, открытый выходами элемента НЕ IО и дешиф- ратора 4, далее через элемент ИЛИ 19 на счетньп вход триггера 5, который переходит в единичное состояние, а триггер 6 будет продолжать находиться в единичном состоянии. При этом импульсы последовательности И /начнут поступать на счетный вход счет- чр-ка 1. Таким образом будет произведено вычитание двух последовательностей импульсов h и Sl. Для приведения устройства в исходное состояние необходимо по шине С подать сигнал.

В случае, когда последовательность импульсов-h поступит раньше последовательности импульсов при этом импульсы последовательности h раньше закончат поступление на вход устройства, т.е. часть импульсов последовательности Избудет поступать в одном временном интервале со всеми импульсами последовательности hjs но не будут приходить с вк- ми в одно и то же время на вход

устройства (.фиг, 2 В), или ког да nocne;7,oBaTej, bHOCTb импул1 сов Н, поступит на вход ус1 ройства рантипе последонателытости h :j (фиг , 2 г), или когда последовательность им-- пульсов п поступит раньше последовательности h, ,, но при этом последу 01чие импульсы послед.оватешь- ности h,поступят на вход устройства, чефедуясь с первыми импульсами последовательности Кт(не совпадая друг с другом по времени, но находясь в одном временном интервале), которые заканчивают свое поступление на вход устройства позже поступления импульсов последовательности И-, (фиг. 26), то для данных ситуаций устройство работает одинаково. Первый импульс последовательности гт пройдет через элемент И 7 ,. далее через элемент ИЛИ 8 на счетный вход триггера 5, который перейдет в едингэтное состояние.Также данный импульс пройдет через элемент И 14 на счетный вход триггера 6, который перейдет в единичное состояние. Данный импульс последовательности h пройдет через элемент ИЛИ 12, элемент 3 задерлски, далее через элемент И 2, открытый сигналами с прямого триггера 5 и элемента ИЛИ 17, и поступит на первый вход счетчика 1, но не пройдет при этом на его реверсивный: вход, т.е. элемент И 3 закрыт выходом элемента ИЛИ 8, так как на, входах его отсутствуют сигналы с инверсного триггера 5 и выхода элемента НЕ 6. Поступая после импульса последовательности н .импульс последовательности И,,,,проходя через элемент ИЛИ 12, элемент 13 задержки, не пройдет далее через элемент И 2 на прямой вход счетчтжа 1 , так как элемент И 2 закрыт выходом элемента ИЛИ 9, на входах которого отсутств пот сигналы с выхода элемента НЕ 10 и инверсного выхода триггера 6. Однако данный импульс пройдет на ревесивный вход счетчика 1 через элемент И 3 5 открыт1,1Й сигналом с прямого выхода триггера 6 и выхода элемента ИЛИ 8. Сигнал на выходе элемента ИЛИ 8 присутствует вследствие на одном его входе сигнала с элемента НЕ 16. Так будет

Пp()ИCXOДИ ДП ТвХ ПОр , ПОКЗ ОКОНчательно ие будет проилпедено вычитание двух последовательностей импульсов для приведенных ситуани Лля возврата устройства в исходное состояние необходимо по шине С подать сигнал.

Когда последовательности импульсов и и И поступают на вход устрой- ства одновременно с самого начала их появления, ряд последних импульсов последовательности h закончит поступление на вход устройства последовательности h, так как h И(фиг . 2а). В момент совпадения импульсов последовательности И, и И2 триггеры 5 и 6 будут находиться в нулевом состоянии, так как -элементы И 11, 14 и 17 закрыты выходами элементов НЕ IО и 16, на входы которых поступают данные импульсы. При данном состоянии триггеров импульсы не поступят на входы реверсивного счетчика 1. Импульсы последовательности h, при поступлении на вход устройства пройдут только на прямой вход счетчика I. Таким образом, для данной входной ситуации будет произведено вычитание двух последовательностей HNI- пульсов, Для возврата устройства в исходное состояние необходимо подать сигнал по шине С , в качестве которой может выступать шина возврата в исходное состояние триггеров реверсивного счетчика 1.

При поступлении последовательности импульсов HT в начальный момен раньше последовательности h , происходит их совпадение во времени, т.е наступает одновременный приход их на входы устройства (фиг.2 ж), и при поступлении последовательности bi первый импульс пройдет через элемент И II, открытый выходом элемента НЕ 16, далее через элемент ИЛИ 19 на счетный вход триггера 5, который перейдет в единичное состояние и своим прямым выходом откроет элемент И 2, подготовленный ранее к открытию инверсным выходом триггера 5 через элемент ИЛИ 7. При этом импульсы последовательности h .j будут поступать через элемент И 2 на счетный вход реверсивного счетчика 1, но не будут поступать через элемент И 3 на реверсивный вход сче0

5

0

5

0

5

5

0

чикя I, так как элемент И 3 закрмт прямым выходп«-( триггера 6. Когда нас- тупит c HOBpeNienHf.rA приход UNmynbCOF последовательностей и и h, от импульса последовательности h, про- Х .чдящего через элемент К 15, открытьй выходом элемента НЕ 18 и инверс1гым выходом триггера 6, далее через элемент КПИ 21 на сбросовый вход триггера 5, последний перейдет в нулевое состояние. Импульс последовательности п в этот момент через элемент И 17, закрытый выходом дешифратора 4, не пройдет на счетный вход триггера 5. Таким образом, и fпyльcы последовательностей h ин,не пройдут через элементы И 2 и 3, закрытые прямыми выходами триггеров 5 и 6 соответственно, на прямой и реверсивный входы счетчика 1. Когда начинает поступать только одна последовательность h , ее первый импульс пройдет через элемент И 14, открытый выходом элемента НЕ 10, на счетнът вход триггера 6, который перейдет в единичное состояние и откроет элемент И 3, подготов- ленньш ранее к открытию через элемент ИЛИ 8 выходом элемента НЕ 16. Импульсы последовательности Н начнут проходить через элемент И 3 на реверсивньй вход счетчика 1, т.е. начнут считывать ранее про- cyMNiHpoBaHHue импульсы после ;ова- тельности h,, . Как только будет произведено считывание, т.е. О, на выходе дешифратора 4 будет сигнал,, который откроет элемент И 18, подготовленный ранее выходом элемента НЕ 10. Через элемент И 18 импульс последовательности h пройдет через элемент И 17, далее через элемент ИПИ 19 на счетный вход триггера 5, который перейдет в единичное состояние и своим прямым входом откроет элемент И 2, подготовленный ранее к открытию через элемент ИЛИ 7 выходом элемента НЕ 10. Импульсы последовательности h/I начнут поступать через элемент И 2 на прямой вход счетчика 1, но не будут поступать через элемент И 5 на реверсивный вход счетчика 1, так как элемент И 3 будет закрыт через элемент НИИ 8 выходом элемента НЕ 16 через элемент 20. Таким образом, будет произведено вычитание двух последовательностей.

Когда последовательность импульсов И , поступает раньше последовательности h , но далее наступает их совпадение, а затем поступает только последовательность лг.(.Фиг.2г или когда после поступления последовательности К, наступает совпадение последовательностей Vi и М (фиг.2ц), а затем поступают только импульсы последовательности И,, то устройство работает одинаково. Первый импульс последовательности пройдет через подготовленный к открытию элемент И 17, далее через элемент ИЛИ 19 на счетный вход триггера 5, который перейдет в единичное состояние, Данньй импульс пройдет также через подготовленный к открытию элемент И 14 на счетный вход триггера 6, который перейдет в единичное состояние. Импульсы последовательности и через элемент ИЛИ 12, элемент 13 задержки, далее через элемент И, открытый прямым выходом триггера 5 и выходом элемен .та НЕ 10 через элемент ИЛИ 8, будут поступать на прямой вход счетчика 1, но не будут поступать через элемент И 3 на реверсивньй вход счечика 1, так как элемент И 3 будет закрыт выходом элемента НЕ 16 через элемент ИЛИ 8. При совпадении импульсы последовательностей h и Via не пройдут через элементы И 2 и 3 н входы счетчика 1, так как они будут закрыты выходами элементов НЕ 10 и 16 через элементы ИЛИ 7 и ИЛИ 8 соответственно. Далее, при поступлении только последовательности И -, ее импульсы через элемент И 2, открытый прямым выходом триггера 5, и через элемент ИЛИ 7, открытый выходом элемента НЕ 10, будут поступать на прямой вход счетчика 1. Но если далее поступает только последовател ность t ., то ее импульсы через элемент И 3, открытый прямым выходо триггера 6, и через элемент ИЛИ 8, открытый выходом элемента Н I6, будут поступать на реверсивный вход счетчика 1. Так будет произведено вычитание из последовательности и последовательности fг.Для приведения устройства в исходное состояниенеоб- ходимо по шине С подать сигнал.

Таким образом, устройство разрешает ситуации, в которых после пос

тупления вначале уменьшаемой или вьиитаемой последовательностей импульсов наступает одновременный приход их на входы устройства, или уменьшаемая и вычитаемая последовательности импульсов поступают на входы устройства в начальный момент одновременно, в то время как извест- нее устройство в таких ситуациях дает ошибки,

Ф о р м ула изобретения

Устройство для вычитания последовательностей импульсов, содержащее шины уменьшаемой и вычитаемой последовательностей импульсов, реверсивный счетчик, первьй и второй

элементы И, выходы которых подключены соответственно к прямому и реверсивному входам реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора нулевого состояния, а также третий и четвертый элементы И,, о тлич ающе ее я тем, что, с целью повьшения точности, в.него введены первьш и второй К,5-триггеры, с первого по шестой

элем€:нты или, с пятого по седьмой элеме нтов И, с первого по третий элементы НЕ, первый и второй элементы задержки, шина импульсов возврата триггеров в исходное состояние, причем к первым входам первого и второго элементов И подключен через первый элемент задержки вы- .ход третьего элемента ИЛИ, прямые выходы первого и второго триггеров

подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И, к третьим входам которых подключены выходы первого и второго элементов ШИ соответственно, шина

ут еньшаемой последовательности импульсов подключена к первым входам и шестого элементов И, третьего элемента ИЛИ и к входу второго элемента НЕ, шина вычитаемой последовательности импульсов h , подключена к входу первого элемента НЕ, рервым входам третьего и четвертого элементов и второму входу третьего элемента ИЛИ,, инверсный выход

первого триггера подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и к второму входу третьего элемента И, выход дешифратора нулевого состояния соединен с первым входом седьмого элемента И и через третий элемент НЕ - с вторым входом шестого элемента И, третий вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и инверсным выходом второго триггера, при этом счетный вход первого триггера соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, а второй вход - с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ и через второй элемент задержки подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, вход сброса первого триггера соединен с, выходом пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с шиной импульсов возврата триггеров в исходное состояние и первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса второго триггера, а второй вход - с выходом третьего элемента И, причем второй вход седьмого элемента И соединен с шиной уменьшаемой последовательности импульсов, а третий вход - с выходом первого элемента НЕ и вторыми входами первого

элемента ИЛИ и пятого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго триггера..