Устройство для сравнения периодов следования импульсов Советский патент 1990 года по МПК H03K5/26 

Фиё

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано для автоматического контроля периодов следования импульсов в различных устройствах дискретной автоматики и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1328932.

Цепь изобретения - повышение достоверности результата сравнения.

На фиг. 1 показана структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2-4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. i Устройство содержит блок 1 синх- ; ронизации, выход которого соединен ; с входом первого формирователя 2 импудьсов, выход которого соединен ; С входсм второго формирователя 3 им- пульсов, выход которого соединен с I R-входом первого триггера 4, прямой выход которого соединен с D-входом I второго триггера 5 и первым входом первого элемента И 6, инверсный : ВЫХОД - С первым входом второго элемента И 7, а S-вход - с выходом зае- ма счетчика 8 импульсов, выходы ко- торого поразрядно соединены с инфор- мационными входами регистра 9 памяти Первый вход блока 1 соединен с вход- I ной шиной 10, информационные входы I счетч ика 8 образуют кодовую шину 11, : выходы регистра 9 образуют первую

выходнзпо шину 12, второй вход блока i 1 соединен с выходом генератора 13 тактовых импульсов. Выход формирователя 2 соединен с первым входом блока 14 управления. Прямой выход триггера 5 соединен с первым входом блока 15 результатаj с первого по чет- вертьй выходы которого соединены соответственно с второй по пятую выходными шинами 16-19.

Блок 1 синхронизации содержит третий формирователь 20 импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И .21, выход которого соединен с С-входом третьего триггера 22, выход которого соединен с первыми входами четвертого 23 и пятого 24 элементов И, причем вторые входы элементов И 21 и 24 соединены с входом первого элемента НЕ 25 и с вторым входом блока 1.

Блок 14 управления содержит конденсатор 26, второй вывод которого соединен с К7входом четвертого триггера 27, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И -28

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

а первый вывод конденсатора 26 соединен с общей шиной 29,

Блок 15 результата содержит седьмой элемент И 30, первый вход которого соединен с первым входом блока 15, второй вход - с первыми входами восьмого 31 и девятого 32 элементов И и с третьим входом блока 15, а третий вход - с третьим входом эле- мента И 31 и с выходом второго элемента НЕ 33, вход которого соединен с вторым входом элемента И 32 и выходом элемента ИЛИ-НЕ 34. Второй вход блока 15 соединен с первым входом десятого элемента И 35, выход которого соединен с .R-входом пятого триггера 36.

Выход генератора соединен с вторыми входами элементов И 6 и 7, выходы которых соединены соответственно с сумнирующм и вычитающим входами счетчика 8, вход записи которого соединен с выходом формирователя 3 и с вторыми входами блоков 14 и 15, а выход переноса - с пятым входом блока 15. С-входы триггера 5 и регистра 9 соединены с первьм выходом блока 14, второй выход которого соединен с R-входом триггера 5 и третьим входом блока 15, четвертый вход которого соединен с третьим выходом блока 14, шестой вход - с инверсным вькодом триггера 5, а входы группы информационных входов - поразрядно с выходами регистра 9.

I

В блоке 1 выход элемента И 24

соединен с R-входом триггера 22, выход элемента НЕ 25 соединен с вторым входом элемента И 23, выход которого соединен с выходом блока 1. В блоке 14 выход элемента И 28 соединен с первым выходом блока 14, а первый вход - с первым входом блока 14, второй вход которого соединен с S-входом триггера 27, R-вход которого соединен с третьим выходом блока 14. В блоке 15 второй вход эле- мейта 31 соединен с шестым входом блока 15, входы элемента ИЛИ-НЕ 34 поразрядно соединены с входами группы входов блока 15, второй вход элемента И 35 соединен с четвертым входом блока 15, S-вход триггера 36 соединен с пятым входом блока 15, а выходы элементов И 30-32 и триггера 36 соединены соответственно с первого по четвертьй выходами блока 15, .

5

На временных диаграммах показана работа устройства., когда контролирумый период следования импульсов менше нормы (фиг.2), контролируемьй период следования и fflyльcoв равен норме (фиг.3) и контролируемый период следования импульсов больше норм (фиг.4).

Устройство работает следующим образом.

При включении питания за счет заряда конденсатора 26 на R-входе триггера 27 формируется отрицатель- ньй импульс (фиг,26, Зб, 46), кото- рьй устанавливает триггер 27 блока 14 управления непосредственно и через элемент И 35 (фиг.2ч, 3ч, 4ч) триггер 36 в нулевое состояние, в результате чего на втором выходе блока 14 управления появляется низкий потенциал (фиг.2т, 3т, 4т), ко- торьй устанавливает триггер 5 в исходное состояние (фиг.2к,л, Зк,л, 4к,л) и вьдает запрет на работу элементов И 30-32, в рез шьтате чего, на шинах 17,(фиг.2ш, Зш, 4ш), 16 (фиг,2ш, Зш, 4ш), 18 (фиг.2э, Зэ,4э) и 19 (фиг.2ю, Зю, 4ю) устроства сигналы отсутствуют.

Триггер 4 устройства может нахо

диться как в состоянии логической 1, так и в состоянии логическо- гЬ О..

Предположим, что триггер 4 находится в состоянии логического О, тогда с инверсного выхода триггера 4 выдается разрешение на первьй вход элемента И 7 (фиг.2з, Зз, 4з) и с прямого выхода триггера 4 - запрет на первый вход элемента И 6 (фиг.2и, Зи, 4и).

i

Импульсы от генератора 13 тактовых импульсов (фиг.2а, За, 4а) по цепи генератора 13 тактовых импупь- сов - элемент И 7 - вычитающий вход счетчика 8 постз пают на вы чнтающий вход счетчика 8 (фиг.2н, Зн, 4н), который уменьшает свое состояние по каждому импзшьсу. Когда состояние счетчика равно нулю, на выходе заема появляется импульс (фиг.2о, Зо, 4о), который устанавливает триггер 4 в состояние логической 1, в резупь- тате чего вьщается разрешение на первьй вход элемента И 6 (фиг,2и, . , Зи, 4и) и запрет на первьй вход элемента И 7 (фиг.2з, Зз, 4з), в езупь тате чего импульсы от генеоатоод 1;

тактовых импульсов по цепи генератор 13 тактовых импульсов - элемент И 6 - суммирующий вход счетчика 8 (фиг.2м, 3м, 4м) поступают на суммирующий вход счетчика 8, которьй увеличивает свое состояние по каядо- му импульсу.

в дальнейшем, в зависимости от того, имеются ли импульсы на входной шине 10 или нет, возможны следующие режимы работы устройства.

1. Импульсы на входной шине 10 отсутствуют или начнут поступать

через время, большее, чем емкость счетчика 8,

В этом случае, когда произойдет переполнение счетчика 8, на выходе Переполне1ше появляется импульс

(фнг.4п), которьй поступает на S-вход триггера 36. В результате этого триггер 36 устанавливается в состояние логической 1 и на шине 19 устройства появляется сигнал Перепопнение Сфиг.4ю).

0

2. Импульсы на входной шине 10 появляются раньше, чем на шине 19 устройства сигнал Переполнеш е.

При поступлении первого импульса (фиг.2г, Зг) на выходе формирователя 2 появляется импульс (фиг,2д, Зд),- которьй поступает на первьй вход элемента И 28, однако дальше он не проходит, так как на втором-входе элемента И 28 имеется запрет с выхо- да триггера 27 (фиг.2т, 3т).

После окончания иммульса на выхо- де формирователя 2, на выходе форми0 роват€шя 3 появляется импульс (фиг. . (фиг.2ж, Зж), которьй поступает на вход записи счетчика. 8, устанавливая его .в состояние, соответствующее . коду на шине 11 (фиг.2в, Зв), на

5 11-вход триггера 4, устанавливая его в. нулевое состояние, чем формируется разрешение на первом входе элемента И 7 (фиг.2з, Зз) и запрет на первом входе элемента И 6 (фиг. 2и, Зи), на

0 S-вход триггера 27 блока 14 управления, в результате чего выдается раз- . решение на второй вход элемента И 28 (фиг.2т, 3т), на первые входы элементов И 30-32 и снимается сброс с

j R-входа триггера 51 на первый вход элемента И 35 и через элемент 35 на R-вход триггера 36, устанавливая его в состояние логического О, в результате чего прекращается вьдача

результата 1Тереполне}ше на шине 19 устройЬтва (фи.4ю), .

В дальнейшем устройство работает аналогично, как при включении пита- ния.

При этом возможны сл.е/т,ующие режимы работы: период входных импульсов меньше нормы период входных импульсов равен норме; период входных им- пульсов больше нормы на величину, меньшую, чем емкость счетчика 8J период входных импульсов больше нормы на величину, большую, чем емкость счетчика 8, или входные импульсы на входе устройства прекратились.

В случае, если период входных им пуль.сов меньше норньг, сигнал на выхде формирователя 2 йоявляется в момент време.ни когда счетчик 8 находится в режиме вычитания .(Фиг,2е), при этом состояние счетчика 8 равно разности между нормой и действительным периодом контролируемой импульсной последовательности. Выходной сигнал с выхода формирователя 2 через элемент И 28 поступает на С-вход рег истра 9 (фиг.2у), переписывая в него состояние счетчика 8 (фиг,2с), на С-вход триггера 5, устанавливая его в состояние, соответствующее состоянию триггера 4 Так как состояние триггера 4 в этот момент времени равно лог;яческому О (фиг,2з,и), то триггер 5 устанавливается в нулевое состояние, вьдавая разрешение на второй вход элемента И 31 (фиг.2л) и запрет на первьй вход элемента И 30 (фиг.2к). Информация с выхода регистра 9 (фиг.2с) выдается на выходную шину 12 (фиг„ (фиг.2ц) и на входы элемента

РШИ-НЕ 34.

j

. Так как информация на вькодной шне не равна нулю, то на вых.оде эле мента ИЛИ-НЕ 34 сигнал отсутствует (фиг.2х),. На второй вход элемента И 32 поступает запрет, а через эяе;- мент НЕ 33 на третьи входы,элементов И 30 и 31 разрешение (фиг,2ф)„ В результате того, что на всех входах элемента И 31, имеется разрешени на шине 17 устройства формируется сигнал Меньше (фиг.2ш).

По окончании и myльca на.выходе формирователя 2 (фиг.2е) на выходе фop sиpoвaтeля 3 пояЕЛяется импульс (фиг.2ж), который записывает в счетчик 8 величину нормы периода

0

g

(фиг,2р) и устанавливает триггер 4 в исходное состояние (фиг.2з,и), чем обеспечивает сравнение -очередного периода с нормой.

В случае, если период входных импульсов/равен норме, сигнал на вько- де формирователя 2 (фиг.Зе) появится в момент времени, когда счетчик 8 находится в нулевом состоянии (фиг.Зр), при этом триггер 4 за счет сигнала,на выходе заема счетчика 8 (фиг.Зо) установлен в единичное состояние (фиг,3з,и).

Выходной сигнал с выхода формирователя 2 через элемент И 28 (фиг.Зу) поступает на С-вход, регистра 9, переписывая в него (фиг.3с) состоя1ше счетчика 8 (фиг.Зр), и на С-вход триггера 5, устанавливая его в состояние,, соответствующее состоянию триггера 4, т„е, в состояние логической

itH II i 1

чем вьщается разрешение

5

0

5

0

5

0

5

на первый вход элемента И 30 (фиг.Зк) и запрет на второй вход элемента И 31 (фиг.3л),

Так как информация на выходе ре- гистр,а 9 равна нулю (фиг.3с), то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 34 появляется высокий потенциал (фиг.Зх), которьй выдает разрешение на второй вход элемента И 32, а через элемент -НЕ 33 формирует запрет -на третьих входах элементов И 30 и 31 (фиг.Зф). В результате того, что на всех входах элемента И 32 во время наличия импульса на выходе формирователя 2 (фиГоЗе) имеется разрешение, на шине 18 устройства формируется сигнал Норма (фиг.Зэ).,

По окончании импульса на выходе формирователя 2 на выходе формирователя 3 появляется импульс (фиг.Зж), который записывает в счетчик 8 вели- чи.ну нормы периода и устанавливает триггер 4 в исходное состояние (фиг.ЗзэИ), чем обеспечивается сравнение очередного периода с нормой.

В случае, если период входных импульсов больше нормы на величину, меньшую, чем емкость счетчика 8, сигнал на выходе формирователя 2 (фиго4е) появляется в момент време- i-ra, когда счетчик 8, находится в режиме сложения, при этом состояние сче т- чика 8 равно разности между величиной действительного периода импульс - ной последовательности и нормой, а триггер 4 находится в состоянии логической- (фиг.4з5и).

Вькодной сигнал с выхода формирователя 2 через элемент И 28 (фиг.4у) поступает на С-вход регистра 9, переписывая в него состояние счетчика 8 (фигоАс), и на С-вход триггера 5, устанавливая его в сйстоя- ние, соответствующее состоянию триггера 4, Так как состояние триггера 4 в этот момент времени равно логической 1, то триггер 5 установит1

давая разрешение на первьй вход элемента И 30 (фиг.Лк) и запрет на второй вход элемента И 31 (фиг.4л).

Информация с выхода регистра 9 вьщается на выходную шину 12 (фиг, (фиг.4ц) и входы элемента ИЛИ-НЕ.34 Так как инфорг ация на выходной шине не равна нулю, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 34 сигнал отсутствует (фиг.4х). На второй вход элемента И 32 поступает запрет, а через элемент НЕ 33 на третьи входы элементов И 30 и 31 разрешение (фиг.4ф) В результате того, что на всех входах элемента И 30 имеется разрешение, -на шине 16 устройства формируется сигнал Больше (фиг.4щ)

По окончании импульса на выходе формирователя 2 на выходе формирова- тепя 3 появляется импульс (фиг.4ж) котор.ьй записывает в счетчик 8 величину нормы периода и устанавливает триггер 4 в исходное состояние, чем обеспечивается сравнение очередного периода с нормой,

В случае, если период входных импульсов больше нормы на величину, большую, чем емкость счетчика 8, или входные импульсы на входе устройства прекратились после того, как счетчик 8 перешел в режим сложения, через время, равное емкости счетчика 8, на выходе переноса появится сигнал (фиг.4п), который через элемент И 35 устанавливает триггер 36 в единичное состояние, в результате чего на шине 19 устройства появляется сигнал Переполнение (фиг,4ю), сигнализирующий о том, что импульсы на входе отсутствуют, а очередной и вьдаваемый в данньй момент результат сравнения неправильный,

С приходом очередного импульса на шину 10 устройства (фиг,4г) на- выходе формирователя 2 появляется импульс (фиг,4е), который через элемент И 28 поступает на С-вход ре

io

о

15

20

25

30

35

40

гистра 9 (фиг,4у), переписывая в него состояние счетчика 8, и на С-вход триггера 5, устанавливая его в состояние логической 1 (фиг,4к,л) В зависимости от состояния счетчика 8 на шине 18 устгройства появляется сигнал Больше (фиг,4щ), если разность между контролируемой величиной периода и нормой не кратна емкости счетчика 8, или сигнал Норма на шине 18 устройства, если разность между контролируемой величиной периода и нормой кратна емкости счетчика 8.

После окончания импульса на выходе формирователя 2 (фиг,4е) на выходе формирователя 3 появляется импульс (фиг,4ж), который устанавливает триггер 4 в исходное состояние (фиг.43,и), записывает в счетчик 8 величину нормы периода (фиг,4р), чей обеспечивается сравнение очередного периода с нормой и устанавливает в исходное состояние триггер 36, прекращая вьщачу сигнала Переполнение на шину 19 устройства (фиг,4ю),

Длительность выходного сигнала Переполнение может быть определена по формуле

f

перепоАн

лереполч длительность выходного сигнала перепелненияJ

где t

Tgy Т корд- Nj,

ejf

л,

норм

сч

-период входных импульсов

-норма измеряемого перио- да,

-емкость счетчика в длительностях тактовых им- . пульсов.

Исходя из приведенной формулы, длительность выходного сигнала Пе- реполнение может быть использована для определения разности между контролируемым периодом импульсной последовательности и нормой, если разность превышает емкость счетчика. При этом

50

B)f. норм (fepeftOAM сц

В устройстве вместо конденсатора 26 может.быть использован любой другой формирователь одиночного импульса при включении питания либо может быть предусмотрен внешний сброс перед контролем периода импульсной поел е овател ьности ,

Формула изобретения

1. Устройство для сравнения периодов следования импульсов по авт.сво 9 13289,32, отличающееся тем, что, с целью повышения достовер- Вости результата сравнения, в него ведены с третьей по пятую выходные блок результата, включенный лежду прямым выходом второго триггера и второй выходной шиной, и лрк .управп.е1шя, включенный между : ыходом первого формирователя импуль- ёов и С-входами второго триггера И регистра памяти, причем второй :0ход блока управления соединен с вы- Кодом второго формирователя импульсов и с вторьм входом блока результата, второй выход - с третьим входом блока результата, третий выход - с четвертым входом блока результата, ятьш вход которого соединен с вько- переноса счетчика импульсов, аестой вход - с инверсныл выходом Второго триггера, входы группы информационных входов - поразрядно с выходами регистра памяти,.выходы с Второго по четвертьй - соответственно с третьей по пятую ВЬЕ ОДНЫМИ ши- йами,

: 2. Устройство по n.lj о т л и - %ающе,еся тем, что блок управ- .iIeния. содержит четвертьш триггер, )естой элемент И и конденсатор, пер- вывод которого соединен с общей 1Ьинойз второй вьшод - с R-входом чет- jfeepToro триггера, причем первый вход ijiecToro элемента И соединен с пер- ым входом блока управления, второй йход которого соединен с S-входом

5

0

5

0

5

0

четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом шестого ,элемента И, выход которого соединен с первым выход6м блока управления, второй выход которого соединен с вы- ходом четвертого триггера, третий выход - с R-входом четвертого триггера.

3, Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок результата содержит пятый триггер, второй элемент НЕ, элемент ИЛИ-НЕ и с седьмого по десятьй элементы И, причем первьй вход седьмого элемента И соединен с первым входом блока результата, первьй вход десятого элемента И соединен с вторым входом блока результата, третий вход которого соединен с вторым входом седьмого элемента И и с первыми входами восьмого и девятого элементов И, четвертьй вход - с вторым входом десятого -элемента И, пятьй вход - с S-входом пятого триггера, шестой вход - с вторым входом восьмого элемента И, входы группы информационных входов - поразрядно с входами элемента ИЛИ-НЕ, выходы с первого по третий соединены с выходами соответственно с седьмого по девятый элементов И, пятьй выход - с выходом пятого триггера, R-вход которого соединен с выходом десятого элемен- . та И, причем третьи входы седьмого и восьмого элементов И соединены с выходом элемента НЕ, вход которого соединен, с вторым входом девятого элемента И и выходом элемента ИЛИ-НЕ.

а JlЛJГШJ ЛrlrlЛЛЛ 7j

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для автоматического контроля периодов следования импульсов в различных устройствах дискретной автоматики. Целью изобретения является повышение достоверности результата сравнения. Устройство для сравнения периодов следования импульсов содержит блок 1 синхронизации, формирователи 2 и 3 импульсов, триггеры 4 и 5, элементы И 6 и 7, счетчик 8 импульсов, регистр 9 памяти, входную шину 10, кодовую шину 11, выходные шины 12 и 16, генератор 13 тактовых импульсов, причем блок 1 синхронизации содержит формирователь 20 импульсов, элементы И 21, 23 и 24, триггер 22, элемент НЕ 25. Поставленная цель достигается за счет введения блока 14 управления, блока 15 результата, выходных шин 17-19 и образования новых функциональных связей, причем блок 14 управления содержит конденсатор 26, триггер 27, элемент И 28, общую шину 29, блок 15 результата, элементы И 30-32 и 35, элемент НЕ 33, элемент ИЛИ-НЕ 34, триггер 36. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

и

ллп

нЛЯП- ШШШШ1Ш1Ш1Л 7

Фи3.2

а 6

НИ

:i

Ы

Л

Н

лл11ЛГ1Л1итг1ЛШ1ллш1гт

л

3

и

.И

ИЗ--,

II

LZ1.

Г

А

JLL

и:

п

Л

11

II