Многоканальный формирователь режимных воздействий на МДП-транзисторах Советский патент 1990 года по МПК H03K19/08 H03K5/01 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть применено в устройствах импульсной техники, измерительной и вычислительной технике, а также в различного рода радиотехнических устройствах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения режимов переключения фазы выходного синтеза, переключения на работу от встроенного задатчика режимных сигналов, управления тестовых последовательностей, формируемых на выходных шинах по управляющим сигналам, защиту от короткого яамыкания шин выходных сигналов на высокий или низкий

уровень напряжений, за счет чего повышается надежность устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема двухканального формирователя режимных воздействий на МДП-транзисторах; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в разных режимах работы.

Устройство содержит ключ 1 1, ключ О 2, блок 3 управления ключом 1, блок 4 управления ключом О, блок 5 управления высокоимпедансным состоянием, шину 6 выходного сигнала, шину 7 управления высокоимпедансным состоянием, шину 8 напряжения 1, шину 9 напряжения 0м, шины 10 входных сигналов, двухвходовой коммутаСП

Ф

Ю

тор 11, переключатель 12 фазы, линию 13 задержки, блок 14 защиты от короткого замыкания (КЗ), селектор 15 сченых импульсов, дешифратор 16 команд, двухразрядный регистр 17 кода Конец счета, двухразрядный регистр 18 кода предустановки, двухразрядный регистр 19 кода Отключение разрядов, блок 20 сравнения кодов, форми рователь 21 сигнала Конец счета ;, блок 22 предустановки, двухразрядный двоичный счетчик 23, шину 24 счетных импульсов,шину 25 предустановки, шину 26 разрешения счета, командные шины 27, шину 28 разрешения сигнала Конец счета. Ключ 1 1 и ключ О 2 соединены последовательно к включены между шиной 8 напряжения 1 и шиной 9 напряжения Точка соединения ключей подключена к шине 6 выходного сигнала, шина 7 управления высокоимпедансным состоянием подключена к первому входу блока 5 управления высокоимпедансным состоя- |нием, а выход последнего подключен к первым входам блоков управления ключом 1 3 и ключом О 4, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно ключа 1 1 и ключа О 2, Первый вход двухвхо- дового коммутатора 11 подключен к шине входного сигнала 10, второй - к выходу соответствующего разряда двоичного счетчика 23, а выход - к сигнальному входу переключателя 12 фазы, первый выход переключателя фазы подключен к второму входу блока 3 управления ключем 1, второй выход Jc второму входу блока 4 управления Ключом О и к входу линчи 13 задержки. Выход линии 13 задержки подключен к первому входу блока 14 защиты, на второй вход которого подключена шина 6 выходного сигнала, а выход подключен к второму входу блока 5 управления высокоимпедансным состоянием, входы дешифратора 16 команд Подключены к командным шинам 27, а «го выходы подключены соответственно первый - на управляющий вход записи двухразрядного регистра 17 кода Конец счета, второй на управляющий «ход записи регистра 19 кода Отключение разрядов, четвертый на управляющий входы двухвходовых коммутато- ров 11, пятый на управляющие входы Переключателей 12 фазы. Разрядные входы оегистоов 17-19 подключены к

5

0

g5 0 5

0

5

0

5

соответствующим шинам 10 входных сигналов. Выходы регистра 17 подключены к первым входам блока 20 сравнения кодов, вторые входы которого соединены с выходами двоичного счетчика 23, а выход - с первым входом формирователя 21 сигнала Конец счета. Второй вход которого подключен к шине 28 разрешения сигнала Конец счета, а выход подключен к запрещающему входу селектора 15 счетных импульсов. Выходы регистра 18 подключены к входам блока 21 предустановки, управляющий вход которого соединен с шиной 25 предустановки, а выходы подключены с входам предустановки разрядов счетчика 23. Выходы регистра 19 подключены к входам установки ч разрядов счетчика 23. Вход селектора 15 счетных импульсов подключен к .шине 24 , счетных импульсов, разрешающий вход к шине 26 разрешения счета, а выход ча счетный вход первого разряда двоичного счетчика 23.

Назначение функциональных узлов. Ключ 1 1 и ключ О 2 осуществляют по управляющим сигналам переключение выходной шины либо на шину 8 напряжения 1, либо на шину 9 напряжения О, либо отключают от обеих шин. Блоки 3 и 4 управления ключами 1 и О формируют на своих выходах в зависимости от сигналов на их входах высокий или низкий уровни управляющего напряжения. Блок 5 управления высокоимпендансным состоянием формирует на своем выходе сигнал, устанавливающий на выходах блоков управления ключами низкие уровни напряжения при подаче на любой из его входов сигнала. Двухвходовой коммутатор 11 осуществляет по управляющему сигналу, поступающему с выхода дешифратора команд, переключение сигнального входа переключателя 12 фаз, либо на шину входного сигнала, либо на выход разряда двоичного счетчика. Переключатель 12 фаз формирует на своих выходах противофазные сигналы, а также осуществляет по управляющему сигналу, поступающему от дешифратора команд 16, смену фаз сигналов на своих выходах на противоположные. Линия задержки осуществляет выравнивание задержек сигналов, поступающих с выхода переключателя фаз и с шины выходного сигнала. Устройства 14 защиты от КЗ вырабатывают на своем выходе сигналы при несовпадении фаз сигналов на его входах. Дешифратор 16 команд вырабатывает на своих выходах сигналы в соответствии с кодом сигналов на командных шинах. Регистры 17-19 кодов осуществляют перезапись информации с шин входных сигналов по команде на их управляющих входах и хранение ее после снятия управляющего сигнала. Блок 20 сравнения кодов вырабатывает на своем выходе сигнал при соответствии кода на выходе счетчика и на выходе регистра кода Конец счета. Формирователь 21 сигнала Конец счета при наличии сигнала на шине разрешения сигнала Конец счета передает сигнал с выхода блока 20 сравнения кодов на запрещающий вход селектора 15 счетных импульсов. Блок 22 предустановки по сигналу на шине предустановки устанавливает на выходе счетчика коды, соответствующие кодам на выходе регистра 18 кода предустановки. Регистр Отключение разрядов осуществляет принудительную установку в 1 тех разрядов счетчика 23, на входах установки 1 которых будут сигналы, т.е. в соответствии с кодом на выходе регистра 19 кода Отключение разрядов. Селектор 15 счетных импульсов формирует на своем выходе импульсы при наличии сигнала на шине разрешения счета и отсутствии сигнала на выходе формирователя 21 сигнала Конец счета. Двоичный счетчик 23 осуществляет пересчет импульсов, поступающий на счетный вход первого разряда. Причем импульс переноса на выходах тех разрядов, которые принудительно установлены с помощью регистра кода Отключение разрядов в 1 формируются синхронно со счетными импульсами, поступающими на их счетные входы,

На временных диаграммах фиг. 2 приняты следующие обозначения: Ujfc(x пр - напряжение на выходе регистра предустановки; U gt(x к с - напряжение на выходах регистра кода Конец счета ; Ug6/x; ОТКЛ - напряжение на выход регистра Отключение разрядов ; U8x ф - напряжение на

10

30

35

40

45

входе регистра предустановки; U, N tv напряжение на управляющем входе регистра кода Конец счета ; П ОТКЛ напряжение на управляющем входе регистра Отключение разрядов ; U8x ярсд напряжение на шине предустановки; Ug)( p сч напряжение на шине Разрешение счета ; UBUx. ( - напряжение на выходе селектора счетчика;

- напряжение на шине КоU

ВХ. К. С Ч

нец счета ; U ф к.сч - напряжение на выходе формирователя Конец счета ; Ucv 1 и ч - напряжение на

J5 выходах разрядов счетчика; U ,ь,х к - напряжение на выходе коммутатора; вч t напряжение на выходе блок управления U Btlx 0 - напряжение на выходе блока управления

20 UBUX 1 и Usl(Xi 2 - напряжение на выходной шине устройства; U вь,х 3 - на пряжение на выходе устройства защиты от КЗ; U ьих. 6 напряжение на выходе схемы управления вьюокоимпеданс

25 ным состоянием.

Устройство работает следующим образом.

На временных диаграммах фиг. 2

- время работы устройства

50

fco -

в режиме формирования синфазных сигналов от входных сигналов: tt - t 7 - время записи в регистр предустановки t 2 - t - в регистр конец счета; tj - t4 - в регистр Отключение разрядов, t 7 - t .,Ј время формирования сигналов при работе от счетчика, tj - t время предустановки счетчика в соответствии с кодом регистра предустановки, t t время работы устройства в режиме формирования противофазных сигналов, tte- tt1 время КЗ на низкий уровень, t t1+ время работы в противофазном режиме при КЗ на высокий уровень, t 1S- t - высокоимпендансное состояние.

Во время t0 на выходах функциональных узлов устройства установятся следующие потенциалы: низкий уро- вень напряжения на всех выходах дешифра тора 16 команд,на выходах регистра 17 Конец счета и втором разряде регистра 19 Отключение разрядов, на втором входе и выходе формирователя 21 Конец счета, выходе устройства 14 защиты от КЗ, на первом входе и вы55управляющем входе переключателя фазы; ходе блока 5 управления высокоимпеU вх. квм - напряжение на управляющем дансным состоянием; высокий уровень

напряжения устанавливается на шинах 10 входных сигналов, на шине 24 Развходе двухканального коммутатора; U У пред напряжение на управляющем

входе регистра предустановки; U, N tv напряжение на управляющем входе ре гистра кода Конец счета ; П ОТКЛ - напряжение на управляющем входе регистра Отключение разрядов ; U8x ярсд напряжение на шине предустановки; Ug)( p сч напряжение на шине Разрешение счета ; UBUx. ( - напряжение на выходе селектора счетчика;

- напряжение на шине КоU

ВХ. К. С Ч

нец счета ; U ф к.сч - напряжение на выходе формирователя Конец счета ; Ucv 1 и ч - напряжение на

выходах разрядов счетчика; U ,ь,х к - напряжение на выходе коммутатора; вч t напряжение на выходе блока управления U Btlx 0 - напряжение на выходе блока управления

UBUX 1 и Usl(Xi 2 - напряжение на выходной шине устройства; U вь,х 3 - напряжение на выходе устройства защиты от КЗ; U ьих. 6 напряжение на выходе схемы управления вьюокоимпедансным состоянием.

Устройство работает следующим образом.

На временных диаграммах фиг. 2

0

5

0

5

- время работы устройства

0

fco -

в режиме формирования синфазных сигналов от входных сигналов: tt - t 7 - время записи в регистр предустановки, t 2 - t - в регистр конец счета; tj - t4 - в регистр Отключение разрядов, t 7 - t .,Ј время формирования сигналов при работе от счетчика, tj - t время предустановки счетчика в соответствии с кодом регистра предустановки, t t время работы устройства в режиме формирования противофазных сигналов, tte- tt1 время КЗ на низкий уровень, t t1+ время работы в противофазном режиме при КЗ на высокий уровень, t 1S- t - высокоимпендансное состояние.

Во время t0 на выходах функциональных узлов устройства установятся следующие потенциалы: низкий уро- вень напряжения на всех выходах дешифратора 16 команд,на выходах регистра 17 Конец счета и втором разряде регистра 19 Отключение разрядов, на втором входе и выходе формирователя 21 Конец счета, выходе устройства 14 защиты от КЗ, на первом входе и вы5ходе блока 5 управления высокоимперегцение счета , на выходе регистра 18 предустановки, на первом выходе регистра 19 Отключения разрядов s на шине 26 счетных импульсов, на выходе селектора 15 счетных импульсов, на выходе первого разряда счетчика 23 на выходе двухвходового коммутатора 11s на втором выходе переключателя 12 фаз и на выходе блока 3 управления ключом 1, на шине выходных сигналов установится уровень 1

Низкий уровень на управляющем входе двухвходового коммутатора 11 (четвертый выход дешифратора команц) обеспечивает подключение входов коммутаторов 12 к входным шинам 10, следовательно на их выходах будут формироваться сигналы в соответствии с сигналами на входных шинах.

Низкий ур.овень на управляющем входе переключателя 12 фаз соответствует формированию на его первом выходе сигнала, противофазного входному, а во втором - синфазного. Таким образом, во время to рых выходах переключателей 12 фаз будут формироваться сигналы, синфазные с сигналами на входных шинах, а на первых - противофазные. Следовательно, и на тинах выходных сигналов будут формироваться сигналы, синфазные с входными сигналами, но с некоторой задержкой, вызванной задержкой сигнала на функциональных узлах.

t7 на втоТак как, во время t0 -

ч -цна шину 24 счетных импульсов поступают импульсы, на шине 26 разрешения счета есть разрешающий сигнал и на выходе формирователя Конец счета низкий потенциал, то на выходе селектора 15 счетных импульсов будут формироваться сигналы, синфазные с сигналами на шине счетных импульсов, которые будут поступать на счетный вход первого разряда счетчика 23, так как на выходе первого разряда регистра 19 Отключения разрядов высокий потенциал, то на выходе первого разряда 23 счетчика также установится высокий потенциал и на счетный вход второго разряда счетчика будут поступать все счетные импульсы, а не деленные на 2. Деление на 2 будет осуществлять второй раз- |ряд счетчика. Во время t, - t приходит с дешифратора команд импульс, который поступает на управляющий

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вход регистра кода 18 Начальная установка. В это время на шинах 10 входных сигналов - низкие уровни напряжений и регистры кода предустановки так же устанавливают на своих выходах низкие уровни напряжений, т.е. устанавливается код начальной установки 00. Во время t7 - t3 поступает импульс на управляющий вход регистра 17 кода Конец счета. В это время на шинах 10 входных сигналов - высокие уровни напряжений и в разрядах регистра 17 Конец счета соответственно записывается код 1.1.

Во время

Ч

t4 аналогично записывается в регистр 19 кода Отключение разрядов код 00. Запись данных кодов в регистры означает, что начальный код счета при предустановке 0.0 счет будет оканчиваться, когда на выходе счетчика будет код 1.1, что включены оба разряда счетчика и первый разряд будет производить пере- с тет на 2, а второй на 4. Во время t3 - tg на шину разрешения счета подается низкий уровень напряжения, в результате чего на выходе селектора счетных импульсов счетные импульсы отсутствуют. Во время последнего счетного импульса (время tg) на выходе второго разряда счетчика установится высокий уровень напряжения, на выходе первого то же высокий, так как в это время в регистре отключения разрядов записана 1. Высокие уровни на выходах разрядов счетчика 23 будут сохраняться до времени t, . Во время tjj- на шину 25 предустановки поступает импульс и на выходах разрядов счетчика 23 устанавливаются в соответствии с кодом в регистре 18 кода предустановки низкие уровни напряжения, т.ег код 00. Во время tt,- на шину разрешения счета поступает высокий уровень напряжения и на выходе селектора 15 счетных импульсов будут формироваться импульсы, синхронные с импульсами на шине счетных импульсов, а счетчик 23 начнет пересчет (первый разряд на 2 второй на 4). Во время tg на шину 28 разрешения сигнала Конец счета поступает высокий уровень напряжения, который разрешает формирование импульса Конец счета при совпадении кода в регистре кода Конец счета и на выходах разрядов счетчика. Такое совпадение кодов установится во время tg

и на выходе формирователя 21 Конец счета сформируется высокий уровень напряжения, который запретит формирование счетных импульсов на выходе селектора 15 счетных импульсов, Сле- довател ьно, пересчет остановится и выходы счетчика останутся в этом состоянии до тех пор, пока не изменится код или в регистре 17 Конец счета или на выходах счетчика 23 или когда на шине 28 разрешения сигнала Конец счета установится низкий уровень напряжения. Во время t7 по команде с дешифратора 16 команд двух- входовые коммутаторы 11 переключают входы переключателей 12 фаз на выходы разрядов счетчиков 23 и на выходах устройства 6 будут формироваться сигналы в соответствии с сигналами на выходах разрядов счетчика (время

t-j - . Во время

t(0- Ч

шина 6

выходного сигнала закорочена на низкий уровень напряжения. Так как, в этом случае на первом входе устройства защиты от КЗ высокий уровень напряжения, на втором - низкий, то н выходе устройства защиты от КЗ установится высокий уровень напряжения, который через бпок 5 управления вы- сокоимпедансным состоянием установит на выходах блоков 3 и 4 управления ключами низкие уровни напряжения, ключи 1 1 и О 2 закроются и исключат протекание тока с шины 8 напряжения 1 через ключ 1 1 на низкий уровень напряжения, что, в свою очередь, исключит локальный перегрев ключа 1 1 и возможный выход его из строя. Во время t на управляющий вход переключателя 12 фаз поступает с дешифратора команд сигнал, который на выходах коммутатора фаз меняет сигналы на противофазные. Вследствие этого на выходе устройства 6 будет формироваться сигнал, противофазный входному. На противофазный меняется сигнал также на входе и выходе на линии 13 задержки. Если изменение сигналов на первом и втором входах устройства 14 защиты от КЗ произойдет одновременно, то на выходе последнего не формируется импульсный сигнал, если не одновременно, то формируется импульс по длительности, равный разности времен изменения сигналов, что, в свою очередь, может привести к сбою в работе устройства. Назначение линии 13 за

Ш

держки обеспечить одновременное изменение уровней сигнала на входах , устройства зашиты от КЗ. Выравнивание, задержек смены уровней сигналов на входах устройства 14 защиты от КЗ важно при формировании импульсов на шинах выходных сигналов, чтобы исключить во время переключения формирования импульсного сигнала на выходе устройства 14 защиты от КЗ. Во время

5 0

5

0

5

0

5

0

5

Чзt14 шина 6 выходного сигнала

закорочена на высокий уровень напряжения. В этом случае на входах устройства 1 защиты Ьт КЗ противофазные сигналы и по выходе последнего сформируется высокий уровень напря- жекия, который так же, как и в случае КЗ на низкий уровень установит на выходах блоков 3 и 4 управления ключами низкие уровни напряжения и протекание тока КЗ через ключ О 2 - исключится. Во время t и на шине 7 управления высокоимпедансным состоянием высокий уровень напряжения, что установит высокий уровень напряжения, на выходе блока 5 управления высокоимпедансным состоянием, что, в свою очередь, установит низкие уровни напряжения на выходах блоков 3 и 4 управления ключами и переведет ключи 1 и 2 в высокоимпедансное состояние. Следовательно, в это время на шину б выходного сигнала можно подавать сигналы от других источников, что является очень важным при проектировании измерительных систем.

Все функциональные узлы устройства позволяют выполнить его в виде интегральной схемы на МДП-транзис- торах. Интегральная схема предлагаемого многоканального формирователя режимных воздействий на МДП-транзис- торах найдет широкое применение при разработке различного рода измерительных систем и позволит значительно повысить максимальную частоту их .работы за счет приближения измерительных систем к измерительному объекту. Возможность формирования сигналов, как от входной шины, так и от внутреннего задатчика режимных воздействий, а также возможность оперативно по командам с ЭВМ изменять режимы работы, значительно расширит область применения устройства. Например, генератор адресных посылок для блоков запоминающих устройств, формирователь команд для ЭВМ, тай

меры, управляемые генераторы импульсов и т.д.

Формула изобретения

Многоканальный формирователь режимных воздействий на МДП-транзисто- рах, содержащий равные по количеству каналов ключи логической единицы, ключи логического нуля, блоки управления ключом логического нуля, блоки управления высокоимпедансным состоянием, шины входных сигналов, шины выходных сигналов, шину управления высокоимпедансным состоянием, шину напряжения логической единицы, шину напряжения логического нуля, шину питания и общую шину, причем блоки управления ключом логического нуля и rv блоки управления высокоимпедансным состоянием включены между шиной питания и общей шиной, выходы ключа логической единицы и ключа логического нуля соединены, вход блока управлени высокоимпедансным состоянием подключен к шине управления высокоимпедансным состоянием, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены селектор счетных импульсов, дешифратор команд, формирователь сигнала Конец счета n-разрядный двоичный счетчик, n-разрядный регистр кода предустановки, ri-разрядный регистр кода Отключение разрядов, п-раз- рядный регистр кода Конец счета, h-канальный блок предустановки, п- канальный блок сравнения кодов, где п - количество каналов, шина разрешения счета, шина предустановки, шина разрешения сигнала Конец счета, шина счетных импульсов, командные шины, а также в каждый канал введены блок управления ключом логической единицы, двухвходовый коммутатор, переключатель фазы, линия задержки, блок защиты от короткого замыкания, причем шина предустановки подключена К записывающему входу блока предустановки, а выходы последнего - к входам предустановки соответствующих разрядов двоичного счетчика, разрядные входы блока предустановки подключены к выходам соответствующих разрядов регистра кода предустановки, разрядные входы всех регистров подключены к соответствующим шинам входных

5

0

5

сигналов и первым входам двухвходо- вых коммутаторов соответствующих каналов, входы дешифратора команд подключены к командным шинам, первый, второй и третий его выходы подключены соответственно к входам записи регистров кода предустановки, Отключения разрядов и Конец счета, четвертый выход подключен к управляющим входам двухвходовых коммутаторов, а пятый к управляющим входам переключателей, фазы, первый управляющий вход селектора счетных импульсов подключен к шине разрешения счета, второй - к выходу формирователя сиг- напа Конец счета, третий - к шине счетных импульсов, а его выход подключен к счетному входу первого разряда двоичного счетчика, входы установки логической единицы разрядов двоичного счетчика подключены к выходам регистра Отключения разрядов, выход импульса переноса предыдущего разряда двоичного счетчика подключен к счетному входу последующего разряда счетчика, выходы разрядов счетчика подключены к вторым входам двухвходо- вого коммутатора соответствующих каналов и к первым входам блока сравнения кодов, вторые входы которого подключены к выходам регистра кода Конец счета, а выход блока сравнения кодов подключен к первому входу формирователя сигнала Конец счета, второй вход которого подключен к шине разрешения сигнала Конец счета, точка соединения ключей логического нуля и логической единицы подключена к шине выходного сигнала, выходы блоков управления ключами в каждом канале подключены к соответствующим управляющим входам ключей, выход блока управления высокоимпедансным состоя- ., нием подключен к первым входам блоков управления ключами, выход двухвходо- вого коммутатора подключен к сигнальному входу переключателя фазы, первый выход которого подключен к второму входу блока управления ключей логической единицы, второй - блока управления ключом логического нуля и входу линии задержки, выход линии задержки подключен к первому входу блока защиты от короткого замыкания, второй вход которого подключен к шине выходного сигнала, а выход - к второму входу блока управления высокоимпедансным состоянием.

0

5

0

0

5

f-QQ CQO

SSS

CO

fc fcЈ S3

Увх.коп.

идх.р. из. пред.

УЭ.К.СЧ. УЗ. отк/1.

%./

%.г

Uex.npeS.

вых.к.сч.

Удых.отм

Удх.сч.

Увх.р.сч.

УВЫХ.С.СЧ.

Увх.к.сч.

Уср.к.сч.

УСЧЛ VCH.Z

иш.к.

Увых.„Г ивш„(Г

Vвых. 1 УШ.К.З. U8b/X. в.

в, в.

it t6t7

ШЩППТб

Put. 2

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в устройствах импульсной, измерительной и вычислительной техники, а также в радиотехнических устройствах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем обеспечения режимов переключения фазы выходного сигнала, переключения на работу от встроенного датчика режимных сигналов, управления тестовых последовательностей, формируемых на выходных шинах по управляющим сигналам, защиты от короткого замыкания шин выходных сигналов. Все функциональные узлы многоканального формирователя режимных воздействий позволяют выполнить его на МДП-транзисторах. Возможность формирования сигналов как от входной шины, так и от внутреннего датчика режимных воздействий, а также возможность оперативно изменять по командам ЭВМ режим работы значительно расширяет область использования устройства. 2 ил.