Устройство для формирования прямоугольных импульсов Советский патент 1987 года по МПК H03K5/22 H03K5/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в устройствах и системах автоматики, телемеханики, связи и сбора информации для вьщеления и формирования импульсов по длительности и фазе.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет восстановления длительности и фазы импульса на выходе .

На фиг.1 приведена функциональная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - функциональная электрическа.я схема формирователя импульсов, пример вьтолнения; на фиг.З - временные диаграммы работы предлагаемого устройства .

Устройство для формирования прямоугольных импульсов содержит первый формирователь 1 импульсов, второй формирователь 2 импульсов, второй элемент ИЛИ 3, к второму входу которого подключен второй выход формирователя 2 импульсов, первый элемент И 4, первьй вход которого соединен с первым выходом формирова - теля 1 импульсов, первый элемент 5 задержки, второй элемент И 6, первый вход которого соединен с входом элемента 5 задержки и с вторым выходом формирователя 1 импульсов, второй элемент 7 задержки, тактируемый D-триггер 8, к С-входу которого подключен выход элемента И6, третий элемент И9, первый вход которого соединен с инверсным выходом триггера 8, к S-входу которого подключен выход элемента И4, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя 2 импульсов, с первым входом элемента ИЛИ 3 и с вторым входом элемента И9, четвертый элемент И 10, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 3, вторым входом элемента И 6 и входом элемента 7 задержки, пятый элемент И 11, шестой элемент И 12, второй вхЬд которого соединен с выходом элемента 5 задержки, а первый - с первым входом элемента И П и с прямым выходом тактируемого D-триг- гера 8, D-вход которого соединен с нулевой тиной источника питания, RS-триггер 13, к S-входу которого подключен выход элемента И 9, а к R-входу - выход элемента И 10, первый элемент ШШ 14, третий вход ко

5

0

5

0

5

0

5

0

5

торого соединен с вьтходом элемента И 12, седьмой, элемент И 15, п ервый вход которого соединен с вторым входом элемента И 11 и с выходом элемента 7 задержки, счетчик 16 импульсов , суммирующий вход которого соединен с выходом элемента И П, вычитающий - с выходом элемента И 1S вход сброса - с R-входом D-триг- гера Вис выходом элемента ИЛИ 14, а выход заема - с третьим входом элемента И 9 и с вторым входом элемента И 10, шину 17 сброса, которая подключена к второму входу элемента ИЛИ 14, к первому входу которого подключен выход переноса счетчика 16 импульсов, шину 18 входных импульсов, которая соединена с входом формирователя 1 импульсов, шину 19 .опорных импульсов, которая подключена к входу формирователя 2 импульсов, выходную шину 20, которая соединена с вторым входом элемента И 15 и с выходом триггера 13.

Формирователь 1 (2) импульсов (фиг.2) содержит элемент 21 задержки, элемент НЕ 22, элемент НЕ 23, элемент И 24, к второму входу которого подключен выход элемента НЕ 22, элемент И 25, первьш вход которого соединен с выходом элемента 21 задержки и с входом элемента НЕ 22, а второй - с выходом элемента НЕ 23, вход формирователя подключен к первому входу элемента И 24, входу элементу 21 задержки и к входу элемё;н- та НЕ 23, первый выход соединен с выходом элемента И 24, к второму вы ходу подключен выход элемента И 25.

Длительность импулзьсов t , вьща- ваемых формирователями 1 и 2 на сбои выходы, должна быть такой, чтобы при допустимых колебаниях фррнтов входного импульса во врем«2ни относительно опорного длительность импульсов на выходе элементов И 4 и 6 бьша не менее необходимой для четкого сра- батьгаания триггера 8.

Величина задержки Т, элемента 5

т

выбирается больше, чем суммарное время срабатывания элемента И 6 и триггера 8, т.е. таким, чтобы в случае совпадения задних фронтов вход- н ого и опорного импульсов триггер 8 четко закрьшал элемент И 12 до поступления импульса с выхода элемента 5.

Величина задержки Т элемента 7 выбирается исходя -из следующих условий:

Т, должно быть больше, чем суммарное время срабатьгеания элемента Н 4 и установки триггера 8 в единичное положение, т.е. таким, чтобы к моменту появления импульса с выхода элемента 7 триггер 8 четко открыл элемент И 11 в том случае, если совпали во времени импульсы, соответствующие передним фронтам входного и опорного импульсов;

tj должно быть больше, чем суммарное время срабатывания И 6 и установки в нулевое положение триггера 8 по тактовому входу, т.е. таким, чтобы к моменту появления импульса с выхода элемента 7 триггер 8 четко закрыл элемент И II при совпадении импульса, соответствующего заднему фронту входного, и импульса с выхода элемента ИЛИ 3.

D-триггер 8 по тактовому входу и счетчик 16 импульсов по суммирующему и вычитающему входам срабатывает по передним фронтам импул.ь- сов, поступающих на эти входы. При поступлении импульсов на входы установки в единичное положение (S-вхо- ды) триггеров 8 и 13 последние устанавливаются в единичное положение . При поступлении импульсов на входы сброса (R-входы) триггеров 8 и 13 и счетчика 16 импульсов последние устанавливаются в нулевое положение независимо от того, какие сигналы действуют на других их входах.

На выходе заема (BR) счетчика 16 (выходе переполнения при вычитании) имеется сигнал, если содержимое счетчика 16 равно О и на вычитающем входе отсутствует импульс.

На выходе переноса (CR) счетчика 16 (выходе переполнения при суммировании) имеется сигнал, если счетчик заполнен, т.е. все триггеры находятся в единичном положении, и на суммирующем входе отсутствует импульс.

На информационный вход триггера 8 подключена нулевая шина источника питания и вследствие этого при поступлении, импульса на тактовый вход триггера 8 последний устанавливается в нулевое положение по переднему фронту импульса.

fO

15

0

5

0

5

0

5

0

5

Третий вход элемента И 9 uttnepf,- ный, т.е. при наличии на этом ихоце сигнала элемет1т закрыт, а при отсутствии сигнала на этом входе элемент И 9 работает в соответствии с сигналами, действующими на первом и втором входах.

Велшшна задержки ,элемента 21 формирователей 1 и 2 импульсов - выбирается равной длительности импульсов, которые вьщаются на выходы этих формирователей.

На временных диаграммах (фиг.З) показана работа устройства при пост тупле йии на шину 18 импульса, совпадающего по фазе с опорным и равного по длительности периоду опорных импульсов (первый импульс, фиг.З 2 ), импулт са, совпадающего по фазе с опорным и равного по длительности сумме периода и длительности опор- . ного импульса (второй импульс, фиг.Зг), импульса, совпадающего i по фазе с опорным, но не равного ни одной из установленных длительностей (третий импульс, фиг.З -ь), импульса, не совпадающего по фазе с опорным (четвертый импульс, фиг.3 г) На фиг.З 5 и с показаны сигналы на первом и втором выходах формирователя 1 соответственно, на фиг.3& и Ь показаны сигналы на первом и втором выходах формирователя-2 соответственно .

Устройство для формирования прямоугольных импульсов работает следующим образом..

Устройство анализирует поступающие на входную шину 18 импульсы, и если эти импульсы совпадают по фазе с опорными и имеют одну из установленных длительностей, то формирует, на выходной щине импульс, совпадающий по фазе с опорным с длительностью, равной длительности принято- го импульса. Установленные величины длительностей импульсов равны длительности опорного импульса, равны или кратны периоду опорных импульсов и сумме длительности опорного импульса и величины, кратной периоду опорных импульсов.

Формирователь 1 (2) импульсЬв работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на входе элементы И 24 и 25 закрыты по первы входам и подготовлены к работе по вторым входам, так как на выходе

22

элемента 21 задержки отсутствует сигнал, а на выходах элементов НЕ и 23 готеются сигналы.

При появлении сигнала на входе формирователя исчезает сигнал на выходе элемента НЕ 23, запускается элемент 21 задержки и срабатывает элемент Н 24, на первом выходе формирователя появляется сигнал. Через время задержки появляется сигнал на выходе элемента 21 задержки и вследствие этого исчезает сигнал на выходе элемента НЕ 22, закрьшается элемент И 24 и на первом выходе формирователя оканчивается сигнал. Таким образом, на первом выходе формирователя сформирован импульс, равный по длительности величине задержки элемента 21 и соответствующий переднему фронту поступившего на вход формирователя сигнала.

В момент окончания сигнала на входе закрьшается элемент И 24 и появляется сигнал на выходе элемента НЕ 23, срабатывает элемент И 25 и на втором выходе формирователя появляется сигнал. Через время задерж- ки элемента 21 исчезает сигнал на

его выходе и закрьшается элемент И 25, оканчивается сигнал на втором выходе формирователя. Таким образом, на втором выходе формирователя сформирован импульс, равньш по длительности величине задержки элемента 21 и соответствующий заднему фронту поступившего на вход формирователя сигнала.

В исходном состоянии устройства триггеры 8 и 13 и счетчик 16 им- пульсов находятся в нулевом положении (фиг.Зи,т,у).На выходах формирователя 1 импульсов отсутствуют импульсы, на выходах формирователя 2 импульсов и элемента ИЛИ 3 имеются импульсы, соответствующие фронтам опорных импульсов, но импульсы, соответствующие фронтам опорных, не проходят ни на выходы элементов И 4 и 6, так как на первых входах этих элементов отсутствуют импульсы, ни на выходы элементов И 9, 11 и 15 которые закрыты хотя бы по одному фронту. Импульсы с выхода элемента ИЛИ 3 проходят только через элемент И 10, подтверждая нулевое положение триггера 13. Установка устройства в исходное состояние после выключения питания осутестпляется подачей им

855826

пульса на шину 17, при этом .устакаа- ливается в нулевое положение триггер 8 и счетчик I6 импульсов, триггер 13 устанавливается в нулевое по- жение первьм после установки в нулевое положение счетчика 6 импульсом с выхода элемента ИЛИ 3.

При поступлении на шину 18 входного импульса, совпадающего по фазе с опорным импульсом, на входах элемента И 4 совпадают во времени импульсы, соответствующие передним фронтам входного и опорного импульсов, элемент И 4 срабатывает (фиг.З) и импульс с его единичного выхода триггера 8 открьтает элемен- ты И 11 и 12 (фиг.Зр 5с). Одновременно дополнительно закрывается элемент И 9 (фиг.За). Через элемент И 11 импульсы с выхода элемента 7

10

20

задержки (задержанные на время t

5

0

импульсы, соответствующие фронтам опорных импульсов, фиг.3л) начинают поступать на суммирующий вход счетчика 16 импульсов и фиксируются им. Идет определение длительности входного импульса. В момент фиксации первого импульса с выхода элемента И 11 счетчиком 16 (фиг. 3 ) исчезает сигнал на его входе зае;.а и вследствие этого закрывается элемент И 10 и подготавливается к открытию элемент И 9 (фиг.З П,о) В момент окончания входного им5 пульса на втором выходе формирователя I импульсов появляется импульс, соответствующий заднему фронту входного и поступающий на вход элемента 5 задержки и на первый вход элемента И 6. Если длительность входного импульса не соответствует ни одной из установленных величин, то через время t импульс с выхода элемента 5 проходит чере з элементы

И 12 (фиг.3с) и ИЛИ 14 и устанавливает в нулевое положение счетчик 16 импульсов и триггер 8. Устройство возвратилось в исходное состояние и готово к приему и анализу следующего входного импульса. На выходную- шину импульс не выдается.

Если длительность входного импульса соответствует одной иэ установленных величин, то импульс, соответствующий заднему фронту входного, совпадает во времени с импульсом, соответствующие одному из фронтов опорного, срабатывает элемент .

0

0

5

И 6 (фиг,3м) и триггер 8 устанавлвается в нулевое положение (фиг.Зи по переднему фронту импульса с выхода элемента И 6, Открывается элемент И 9 (фиг. 3 о ) и закрьюаются элементы И 11 и 12, поэтому импульсы с выходов элементов 5 и 7 не прходят на выходы элементов соотвественно И 12 и П. В счетчике 16 импульсов остается записанным код длительности входного импульса. Ес импульс, соответствующий заднему фронту входного, совпадает во времени с импульсом, соответствующим переднему фронту опорного, и на певом выходе формирователя 2 импульсов еще действует импульс, то сра- батьшает элемент И 9 (фиг.Зо) и триггер 13 (фиг.Зг) устанавливается в единичное положение, открывается элемент И 5 и на выходной шине 20 начинает формироваться импульс. Через элемент И 15 импульсы с выхоДа элемента 7 начинают поступать на вычитающий вход счетчика 16. Через элемент И 9 импульсы с первого выхода формирователя 2 импульсов подтверждают единичное положение триггера 13. В момент окончания на вычитающем входе счетчика 16 импульса, записавшего в него число О, появляется сигнал на выходе счетчика 16 импульсов (фиг.ЗУ ), закрывается элемент И 9 и открьшается элемент И 10, Первый после появления сигнала на выходе счетчика 16 импульс с выхода элемента ИЛИ 3 (фиг .3 )-проходит через элемент И 10 (фиг.Зи) и устанавливает триггер 13 в нулево

положение, на выходной шине 20 окончилось формирование импульса установленной длительности и совпадающего по фазе с опорным, устройство возвратилось в исходное состояние и готово к приему и анализу следующего импульса.

Если импульс, соответствующий заднему фронту входного, совпадает во времени с импульсом, соответствующим переднему фронту опорного, но к моменту установки в единичнс/е положение триггера 8 окончился импульс на первом выходе формирователя 2 импульсов и элемент И 9 не сработал, а триггер 13 не установился в едини гное положение, то тогда следующий импульс с первого выхода формирователя 2 импульсов

8

O

5

0

проходит через элемент И 9, триггер 13 устанавливается в единичное положение, на выходной шине 20 начинается формирование импульса. Далее аналогично описанному производится и оканчивается формирование выходного импульса. Таким образом, в этом случае формирование выходного импульса производится с задержкой на период опорных импульсов.

Если импульс, соответствующий заднему фронту входного совпадает во времени с импулЬсом, соответствующим заднему фронту опорного, то элемент И срабатывает при появлении импульса на первом выходе формирователя 2 импульсов и далее формирование выходного импульса осуществляется ана- логигчно описанному. Таким образам, . в этом случае импульс установленной длительности, совпадающий по фазе с опорным, формируется с задержкой на-- 5 время паузы между опорными импульсами.

Если входной импульс не совпада- .ет по фазе с опорным, то импульс, соответствующий его переднему фронту не совпадает во времени с импульсом, соответствующ№1 переднему фронту опорного, элемент И 4 не срабатывает , в момент окончания входного импульса появляется импульс на втором выходе формирователя 1 импульсов , запускается элемент 5 задержки и через время f, на выходе элемента 5 появляется импульс, после окончания которого устройство оказывается в исходном положении, на выходной шине 20 не формируется импульс .

Если на шику 18 поступает импульс, совпадающий по фазе с опорным, но превышающий максимальную установленную длительность,Т(2 - 2), где т- период опорных 1адпульсов; k - разрядность счетчика 16, то в ьгомент окончания на суммирующем входе счетчика 16 fмпyльca, записавшего в счетчик число ( I), на его выходе переноса (CR) появляется сигнал, устанапливающий в нулевое положение через элемент ИЛИ 14 триггер 8 и счетчик 16. В момент окончания входного импульса на втором выходе формирователя 1 появляется импульс, который через время t, с выхода элемента 5 задержки поступает

0

5

0

5

0

5

.-

на пторон вход элемента И 12, через , который он не проходит. После окончания импульса с выхода элемента 5 устройство оказьтается в исходном положении, на выходной шине 20 импульс не формируется.

Формула изобретения

1. Устройство для формирования прямоугольных импульсов, содержащее первый и второй формирователи импульсов, первый элемент И, к первому входу которого подключен первый выход первого формирователя импульсов, первый элемент задержки, второй эле мент И, первьш вход которого соединен с входом первого элемента задержки и с вторым выходом первого формирователя импульсов, третий элемент И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым выходом второго формирователя импульсов, четвертый,,пятый, шестой и седьмой элементы И,первый элемент ИЛИ, к третьему входу которого подключен выход шестого элемента И, счетчик импульсов, шину входных импульсов , соединенную с входом первого формирователя импульсов, шину опорных импульсов, соединенную с входом второго формирователя импульсов, и выходную шину, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет восстановления длительности и фазы импульса на выходе, в него введены второй элемент ИЛИ, второй элемент задержки, тактируемый D-триггер, RS-триггер и шина сброса, подключенная к второму входу первого элемента ИЛИ, первь1Й вход которого соединен с выходом переноса счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и с R -входом тактируемого D -триггера, прямой выход которого подключен к первому входу пятого элемента И и к первому входу шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента за-;

15

,

нетрfO

20

25

держки, выход первот о элемента И ппдклтчр, к S-ВХОДУ тактируемого D-триггера, D-вход которого соединен с нулевой шиной источника пита- .ния, а С-вход - с выходом второго элемента И, второй вход которого соединен с входом второго элемента задержки, с выходом второго элемента ИЛИ и с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к R-входу .RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом тактируемого D-триггера, а третий вход - с вторым входом четвертого элемента И и с выходом заёма счетчика импульсов, к вычитающему входу которого подключен выход седьмого элемента И, первый вход которого соединен с вторым входом пятого элемента И и с выходом второго элемента задержки, а второй вход - с прямым выходом RS-триггера и с вы30

я нходной шииой, выход пятого элемента И подключен к суммирующему входу счетчика импульсов, первый и второй выходы второго формирователя импульсов соединены соответственно с первьм и вторым входами второго элемента ИЛИ.

2, Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что каждый из формирователей импульсов содержит элемент задержки, первый элемент НЕ, второй элемент НЕ, первый элемен И, первый вход которого соединен с входом элемента задержки, с входом второго элемента НЕ и с входом формирователя импульсов, второй элемент И, к второму входу которого подключен выход второго элемента НЕ, первый выход формирователя соединен с выходом первого элемента И, к второму входу которого подключен выход первого элемента НЕ, вход которого соединен с выходом элемента задержки и с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к вто- 50 рому выходу формирователя импульсов.

35

40

45

ппппппппппппг

Фиг. г

Изобретение относится к импульс- ной техники и может использоваться в устройствах и системах автоматики, телемеханики, связи и сбора информации для выделения и формирования импульсов по длительности и фазе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. В устройство, содержащее формирователи импульсо 1,2, элементы II 4,6,9,10,11,12,15, первый элемент ИЛИ 14, первый элеметгт задержки 5, шины: входньгх импульсов .18, опорных цмпульсов 19 и выходную 20, для дос- цели за счет восстановлейия на выходе длительности и фазы импульса введены второй элемент задержки 7, второй элемент ШШ 3, тактируемый D-триггер 8, RC-триггер 13, шина сброса 17. В описании изобретения npirae- ден выполнения формирователя импульсов 1 (2). Длительность импульсов, выдаваемых формирователями 1,2 на свои выходы, должна быть такой, чтобы при допустимых колебаниях фронтов входного импульса во времени относительно опорного длительность импульсов на выходе элементов И4 и И6 была не менее необходимой для четкого срабатывания D-триггера 8. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. (О (Х ел сд СХ) Ьд