Устройство для задержки и формирования импульсов Советский патент 1990 года по МПК H03K5/153 

ел

со

СО CD J

CD

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматики, в частности в программируемых логических устройст- вах.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем автоматического включения его электропитания только на время формирования задержанных импульсов, а также повышение точности формирования времен задержки и длительности импульсов путем обеспечения начала формирования сигналов по переднему фронту управляющего воздействия.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для задержки и формирования импульсов.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, первый выход которого подключен к тактовому входу счетчика 2 импульсов, соединенного выходом переполнения с тактовым входом регистра 3 сдвига и управляющим D-входом первого триггера 4. Инверсный выход первого триггера 4 соединен с обнуляющим R-входом счетчика 2 импульсов, управляющими D-и S-входами второго триггера 5, управляющим входом генератора 1 импульсов и через резистор 6 с управляющим S-входом первого триггера, подключенным через конденсатор 7 к общей шине источника питания. Тактовый вход первого триггера 4 объединен с вторым выходом генератора 1 импульсов и тактовым входом второго триггера 5, прямой выход которого соединен с входом записи исходной информации счетчика 2 импуль- сов, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам блока 8 памяти, адресными входами соединенного с выходными шинами 9 устройства и соответствующими разрядными выходами регистра 3 сдвига, последний разрядный выход которого подключен к первому входу блока tO управления. Второй вход блока 10 управления объединен с входной шиной 11 устройства, шина 12 исходного состояния которого соединена с обнуляющим R-входом регистра 3 сдвига. При этом выход блока 10 управления соединен с шиной 13 электропитания узлов 1-5 и 8 устройства и входом формирователя 14 импульсов, выход ко торого подключен к сбросовому R-вхо- 4ду первого триггера 4.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Генератор 1 импульсов может быть - выполнен, например, в виде последовательного соединения управляемого генератора импульсных сигналов и делителя частоты следования импульсов, выход и вход которого являются соответственно первым и вторым выходами генератора 1. Формирование импульсов на выхода генератора 1 производится при наличии нулевого сигнала на его управляющем входе.

Формирователь 14 импульсов формирует одиночный положительный импульс при поступлении на его вход единичного потенциала и может быть выполнен, например, по схеме дифференцирующей RC-цепи, параллельно резистору которой включен диод анодом к общей шине.

Блок 10 управления может содержать триггер, первый вход которого через резистор соединен с первым входом блока и через конденсатор - с шиной питания, подключенной через управляемый ключ к выходу блока 10 управления . Управляющий вход ключа соединен с прямым выходом триггера, второй вход которого объединен с вторым входом блока 10.

Устройство для задержки и формирования импульсов работает следующим образом.

При включении электропитания устройства запитывается только блок 10 управления, на выходе которого и, следовательно, на шине 13 электропитания узлов 1-5 и 8 напряжение отсутствует.

С поступлением переднего фронта импульса по входной шине 11 на выходе блока tO появляется напряжение, за- питывающее элементы 1-5 и 8 устройства. При этом формирователь 14 импульса обеспечивает на своем выходе возникновение одиночного короткого импульса, который, поступая на сбросовый R-вход первого триггера 4, устанавливая его в нулевое состояние. При этом сигнал логической единицы с инверсного выхода триггера 4 блокирует работу генератора 1, сбрасывает в нулевое состояние счетчик 2 импульсов и блокирует в единичном состоянии по S-входу второй триггер 5, единичный уровень сигнала с прямого выхода которого подготавливает счетчик 2 к записи исходной информации. Состояние счетчика 2 импульсов при

этом не изменяется. Одновременно с импульсом по шине 11 либо с небольшо временной задержкой подается короткий импульс по шине 12 исходного состояния, обнуляющий все разряды регистра 3 сдвига и записывающий логическу единицу в его первый разряд.

Таким образом, по первой выходной шине 9 устройства формируется передний фронт выходного импульса. Одновременно с формированием выходного сигнала код выходов регистра 3 сдвига воздействует на адресные входы блока 8 памяти, обеспечивающего на управляющих D-входах счетчика 2 импульсов возникновение кода, характеризующего длительность формируемого импульса на первом выходе устройства и задержку в формировании импульса на втором его выходе.

Одновременно с указанными действиями производится заряд конденсатора 7 через резистор 6 напряжением логической единицы с инверсного выхода первого триггера 4. По достижении напряжением на емкости конденсатора 7 уровня срабатывания по S-входу первого триггера 4 последний переключается в единичное состояние, т.е. на его инверсном выходе появляется уровень логического нуля, разрешающий работу счетчика 2 импульсов, в который сразу записывается информация с выходов блока 8 памяти вследствие наличие единичного уровня на прямом выходе второго триггера 5. Наличие на инверсном выходе триггера 4 нулевого сигнала обеспечивает разряд конденсатора 7 через резистор 6, параметры последних выбираются из услови обеспечения формирования на выходе триггера 4 положительного импульса,, длительность которого достаточна для обнуления счетчика 2 импульсов, установки триггера 5 в единичное состоя- .ние и приведения генератора 1 в исходное нулевое состояние.

Поскольку частота генерации импульсов на втором выходе генератора 1 выше частоты на его первом выходе, до поступления импульса на тактовый вход счетчика 2 импульс с второго выхода генератора 1 переводит второй триггер 5 в нулевое состояние, т.е. подготавливает счетчик 2 к работе в режиме счета импульсов. В качестве счетчика 2 импульсов в устройстве применен вычитающий счетчик, счет импульсов продолжается до истечения

0

5

0

заданного времени длительности первого и задержки второго выходного импульса, т.е. до момента, когда число импульсов с второго выхода генератора 1 совпадает с числом, введенным в счетчик 2 при записи информации.

При переходе значения кода через ноль на выходе переполнения счетчика 2 появляется нулевой сигнал, по перепаду которого происходит сдвиг единицы в регистре 3 сдвига на один разряд вправо. Это обусловливает формирование заднего фронта импульса по первой выходной шине и переднего фронта импульса по второй выходной шине. При этом на выходах блока 8 памяти происходит изменение кода, новое значение которого характеризует длительность формируемого импульса по второй выходной шине устройства и, соответственно, дальнейшее значение задержки формирования импульса по 5 третьей выходной шине.

Нулевой уровень сигнала с выхода переполнения счетчика 2 импульсов воздействует одновременно на управляющий D-вход первого триггера 4, который в момент поступления на его тактовый вход импульса с второго выхода генератора 1 переключается в нулевое состояние и формирует на своем инверсном выходе единичный уровень напряжения.

Дальнейшие процессы в устройстве повторяются, т.е. сигнал логической единицы с инверсного выхода первого триггера 4 обеспечивает блокировку генератора 1, обнуление счетчика 2, установку второго триггера 5 в единичное состояние и заряд конденсатора 7 через резистор 6. После заряда конт денсатора 7 до уровня срабатывания триггера 4 последний возвращается в нулевое состояние, что приводит к запуску генератора 1 импульсов, разряду конденсатора 7 через резистор 6 и записи в счетчик 2 нового кода. По фронту первого же импульса, посту- 0 пившего с второго выхода генератора 1 на тактовый вход второго триггера 5. запись исходной информации в счетчик 2 прекращается, и счетчик 2 начи- нает -считывать импульсы с первого выхода генератора 1 до появления отрицательного перепада напряжения на выходе переполнения счетчика 2,

С появлением единичного уровня напряжения на последнем выходе регист0

5

0

5

5

10

7 1539979

pa, т.е. на втором выходе блока 10 управления, последний срабатывает и отключает напряжение на шине 13, что приводит к обеспечению элементов 1-5 и 8 устройства. На этом процесс формирования импульсов устройством прекращается, устройство устанавливается в исходное состояние и готов к приему нового запускающего сигнала по входной шине 11.

Таким образом, за счет синхронизации работы генератора 1 импульсов передним фр.онтом входного сигнала, т.е. за счет, начала работы устройства по переднему фронту управляющего воздействия, длительность которого не влияет на длительность первого выходного импульса, повышается точность формирования времени задержки и дли- 20 тельности формируемых сигналов. Кроме того, за счет включения питания большинства элементов устройства только на время цикла его работы повышается надежность устройства для задержки и формирования импульсов.

8

15

шиной исходного состояния и выходными шинами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и точности формирования времени задержки и длительности импульсов, в него введены блок памяти, блок управления, резистор и конденсатор, тактовые входы первого и второго триггеров объедине ны и подключены к второму выходу генератора импульсов, управляющий вход которого объединен с инверсным выходом первого триггера, обнуляющим входом счетчика импульсов, управляющими D- и S-входами второго триггера и через резистор с управляющим S-входом первого триггера, соединенным через конденсатор с общей шиной источника питания, прямой выход второго триггера подключен к входу записи исходной информации счетчика т импульсов, выходом переполнения соединенного с D-входом первого триггера и тактовым входом регистра сдвига, выходы которого подключены к адресным входам блока памяти, соединенно- н и я го выходами с соответствующими ин- s формационными входами счетчика имУстройство для задержки и формиро- JQ пульсов, последний разрядный выход вания импульсов, содержащее входную регистра сдвига подключен к первому шину, два триггера, счетчик импульсов, входу блока управления, второй вход тактовый вход которого подключен к которого соединен с входной шиной, выходу генератора импульсов, формиро- а выход - с шиной запитки элементов ватель импульсов, регистр сдвига, устройства, за исключением блока уп- вход обнуления и выходы разрядов ко- 35 равления, и через формирователь им25

Формула изобрете

8

Изобретение может быть использовано в системах автоматики и обеспечивает повышение надежности предложенного устройства путем включения питания его элементов только на время формирования задержанных импульсов, а также повышение точности формирования времени задержки и длительности импульсов за счет начала формирования сигналов по переднему фронту управляющего воздействия. Для этого в состав устройства дополнительно введены блоки 10 управления и программируемой памяти 8, резистор 6 и конденсатор 7, которые определенным образом соединены со счетчиком 2 импульсов и регистром 3 сдвига, формирователем 14 и генератором 1 импульсов, а также двумя триггерами 4 и 5. Причем в качестве триггеров 4 и 5 устройства применены синхронизируемые D-триггеры, а генератор 1 выполнен управляемым и формирующим импульсы по двум раздельным выходам. 1 ил.

торого объединены соответственно с

пульсов с R-входом первого триггера.