Устройство для выделения одиночного импульса Советский патент 1992 года по МПК H03K5/153 

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в устройствах вычислительной и информационноизмерительной техники или в электронных играх для выделения одиночного импульса из импульсной последовательности (в зависимости от изменения каналов управления) и является усовершенствованием устройства по авт. ев, № 944095.

В-ОСНОВНОМ изобретении по авт. ев, № 944095 описано устройство для выделения одиночного импульса, содержащее элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И-НЕ, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И-НЕ соединены с первь ми входами соответственно шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого элементов ИНЕ, выходы шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого элементов И-Н Е соединены с первыми входами соответственно первого, второго, третьего, четвертрго и пятого элементов И-НЕ, вторые входы восьмого и девятого элементов И-НЕ подключены к шине управления, вторые входы второго и четвертого элементов ИНЕ подключены к шине тактовых импульсов, вто|эой вход первого элемента И-НЕ подключен к второму входу третьего элемента И-НЕ, выход девятого элеента И-НЕ соединен с вторым входом седьмого элемента И-НЕ, выход восьмого элемента ИНЕ соединен с вторым входом шестого элемента И-НЕ, выход десятого элемента И-НЕ подключен к третьим входам восьмого и девятого элементов , выход четвертого элемента И-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ подключен к второму входу элемента И, выход которого подключен к второму входу пятого элемента И-НЕ, второй вход восьмого элемента И-Н Е соединен с вторым входом десятого элемента И-НЕ, а выход элемента И соединен с выходной шиной.

Устройство дл выделения одиночного импульса по основному изобретению позволяет выделить одиночный импульс (на выходе элемента И 16), равный первой полной паузе или интервалу длительности так: товой частоты после изменения сигнала йа шине 17 управления с низкого (нулевого) на высокий (единичный), Таким образом, интервал времени, после которого начинается выделение одиночного импульса., не превышает интервала паузы или длительности тактовой частоты после формирования единичного сигнала на шине 17 управления.

Дополнительным достоинством устройства по основному изобретению является возможность фиксации фазОвОго соотношения сигналов На шине 17 управления и тактовой шине 18, Если изменение сигнала на шине 17 управления происходит при логическом О на тактовой шине 18, то формируется импульс на,выходе второго элемента И-НЕ 9, если же аналогичное изменение сигнала на шине 17 управления происходит при единичном сигнале на тактовой щине 18, то формируется импульс на выходе первого элемента И-НЕ 13. Хотя данная фиксация осуществляется с задержкой по времени (не более длительности импульса или паузы сигналов на тактовой шине 18), устройство по основному изобретению авт. св. № 944095 удается достатбчно удобно применять в измерительных системах для определения фазовых соотношений сигналов.

Однако устройство по авт. св. № 944095 обладает недостатками. Рассмотрим работу устройства после того, как произошло формирование высокого единичного сигнала на шине 17управления в промежуток времени, когда на тактовой шине 18 присутствует высокий единичный уровень. При этом после окончания переходных проТдессов на выводах четвертого элемента И-НЕ 7, пятого элемента И-НЕ 15, седьмого элемента ИНЕ 8 и восьмого элемента И-НЕ 10 будет присутствовать низкий сигнал, а на выходах остальных элементов устройства - высокий.

По.сле появления на тактовой шине 18 сигнала низкого уровня на выходе элемента И-Н Е 7 устанавливается сигнал высокого уровня. На всех входах элементов И-НЕ 6 и 13 Оказываются сигналы высокого уровня и на выходах первого элемента И-НЕ 13 и девятого элемента И-Н Е 6 устанавливаются сигналы низкого уровня. Сигнал низкого уровня на выходе элемента И-НЕ 6 вызывает появление сигнала высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 8, а сигнал низкого уровня на выходе элемента И-НЕ 13 вызывает появление сигнала низкого уровня на выходе элемента И 16, который, в свою очередь, вызывает появление сигнала высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 15. После этого на всех входах элемента И-НЕ 14 оказываются сигналы высокого уровня, и на его выходе формируется сигнал низкого уровня, который вызывает появление сигнала высокого уровня на выходах элементов И-НЕ 10 и б. Таким образом, на всех входах элементов И-НЕ 11 и 8 устанавливаются сигналы высокого уровня, и на их выходах появляются сигналы низкого уровня. После этого до изменения входных сигналов никаких изменений в устройстве не происходит. Таким образом, на вцходах элементов И-НЕ б и 8

присутствуют кратковременные выбросы напряжения.

На диаграмму выходного сигнала устройства (выход элемента И) эти выбросы влияния не оказывают, однако они могут являться источником помех, поскольку малая длительность этих сигналов способствует распространению наводок на другие цепи. Влияние этих выбросов усугубляется в современных электронных устройствах, отличающихся высокой плотностью монтажа. По этой причине снижается надежность устройства.1

Присутствие выброса на выходе седьмого элемента И-НЕ 8 сужает область применения устройства, поскольку без этого выброса даннйй сигнал мог ы использоваться для фиксации фазового соотношения сигналор без сколько-нибудь существенной задержки.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение области применения.

Цель достигается тем, что в устройстве для выделения одиночного импульса выход восьмого элемента И-НЕ подключен к четвертому входу девятого элемента И-НЕ,

Сопоставительный анализ основного изобретения и заявляемого устро ства показывает, что заявляемое устройство отличается от основного изобретения наличием новой связи. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию Новизна..

Сравнение заявляемого решения не только с основным изобретением, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволиловыявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от основного изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения Существенные отличия.

На фиг, 1 представлена принцищальная электрическая схема заявляемого устройства для выделения одиночного импульса: на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. При этом на фиг. 2 номера диаграмм входных сигналов соответствует номерам входных шин, а номера диаграмм остальных сигналов - номерам элементов, с выходов которых они снимаются.

Предлагаемое устройство для выделения одиночного импульса содержит первый асинхронный RS-трйггер 1, состоящий из четвертого 7 и девятого 6 элементов И-НЕ; второй асинхронный RS-триггер 2, состоящий из второго 9 и седьмого 8 элементов И-НЕ: третий асинхронный RS-триггер 3, состоящий из третьего 11 и восьмого 10 элементов И-НЕ, четвертый асинхронный

RS-триггер 4, состоящий из первого 13 и шестого 12 элементов И-НЕ, пятый асинхронный RS-триггер 5, Состоящий из пятогэ 15 и десятого 14 элементов И-НЕ, элемент

И 16, входы которого подключены к выходам соответственно первого 13 и второго 9 элементов И-НЕ и выход соединен с входом пятого элемента И-НЕ 15 и с выходной шиной 19, шину .17 управления, подключённую

0 к входам восьмого 10, девятого 6 и десятого 14 элементов И-НЕ, шину 18 тактовь1х импульсов, подключенную к входам второго 9 и четвертого 7 элементов И-НЕ.

Все элементы, входящие в состав устройства для выделения одиночного импульса, являются стйндартными, широко использующимися.

Устройство для выделения .одиночного импульса работает следующим Образом.

0 Допустим, в начальный момент времени на тактовой шине 18 и на шине 17 управления присутствуют сигналы низког о уровня. Тогда на выходах элементов И-НЕ 6,7,9,10, 13, 14 и элемента И 16 находится сигнал

5 высокого уровня, а на выходах элементов И-НЕ 8,11,12 и 15-сигнал низкого уровня. В первый момент после включения питания до подачи импульсной последовательности На тактовую шину 18 на выходах элементов

0 И-НЕ 12 и 15 может находиться сигнал высокого уровня, а на выходах элемента И-НЕ 13 и элемента И 16 - сигнал низкого уровня. Однако после первого же импульса на тактовой шине 18 все выходные сигналь элё5 ментов устройства переходят и состояния,

описанные для начального момента време

ни. ; , .,, . -, . : . , J :

В момент времени ti сигнал на тактовой

шине 18 становится высоким. После этого

0 на всех входах элемента И-НЕ 7 оказываются сигналы высокого уровня и на его выходе формируется сигнал низкого уровня, что приводит к появлению сигнала высокого уровня на выходе элемента И-Н Е 11. Других

5 изменений в момент времени ti в схеме не произойдет.

Пусть в Момент времени t2 сигнал на шине 17 управления станоЕ« тся высоким. После этого на всех входах элемента И-НЕ

0 10 оказываются сигналы высокого уровня и на его выходе формируется сигнал низкого уровня, что приводит к появлению сигнала высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 12. Других изменений в момент времени t2

5 в схеме не произойдет.

В момент времени ts сигнал на тактовой шине 18 становится низким, после чего на выходе элемента И-НЕ 7 появляется сигнал высокого уровня. После этого на всех входах элемента И-НЕ 13оказываются сигналы высокого уровня и на его выходе формируется сигнал,низкого уровня. Сигнал низкого уровня с выхода элемента И-НЕ 13 вызывает появление на выходе элемента И 16 сигнала низкого уровня, который, в свою очередь, вызывает появление на выходе элемента И-НЕ 15 сигнала высокого уровня. После этого на всех входах элемента И-НЕ 14 будут находиться сигналы высокого уровня и на его выходе формируется сигнал низкого уровня, который вызывает появление на выходе элемента И-НЕ 10 сигнала высокого уровня и подтверждает сигнал высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 6. После этого на всех входах элемента И-НЕ

11оказываются сигналы высокого уровня, и на его выходе формируется сигнал низкогр уровня. Появление на выходе элемента ИНЕ 10 сигнала высокого уровня не приводит

к изменениям выходного сигнала элемента И-НЕ 6, так как сигнал низкого уровня с выхода элемента И-НЕ 14 поддерживает на выходе элемента И-НЕ 6 сигнал высокого уровня. Других изменений в момент времен 113 в схеме не происходит.

В момент времени t4 сигнал на тактовой шине 18 становится высоким. После этого на всех входах элемента И-НЕ 7 будут находиться сигналы высокого уровня и на его выходе формируется сигнал низкого уровня, что приводит к появлению на выходах элементов И-НЕ 11 w 13 сигналов высокого уровня. Появление сигнала высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 13 приводит к появлению на всех входах элемента И-НЕ

12и элемента И 16 сигналов высокого уровня, и на выходе элемента И-тНЕ 12 формируется сигнал низкого уровня, а на выходе элемента И 16 - сигнал высокого уровня. Других изменений сигналов в момент времени14 а схеме не произойдет.

Шина 18 тактовых импульсов подключена к входам двух элементов И-НЕ 7 и 9., Однако единичный сигнай на выходе элемента И-НЕ 9определяется низким сиг.налом на вцхрдеэлемента И-НЕ 8. Поскольку к другому входу элемента И-НЕ 7 подключен высокий сигнал с выхода элемента ИНЕ 6 (определяемый наличием сигнала на выходе элемента И-НЕ 14), сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 будет после момента времени и повторять в противофазе сигнал на тактовой шине 18. Выходной сигнал элемента Й-НЕ 7 подключен к входам Трех элементов И-НЕ 6,11 и 13.: Высокие выходные сигналы элементой И-НЕ 6 и 13 определяются наличием на их входах низких сигналов е выходов элементов И-НЕ 14 и 12 соответственно. Так что изменение сигнала на выходе элемента И-НЕ 7 приводцтлиил.

к изменениям одного выходного сигнала: у элемента И-НЕ 11, на втором входе которого присутствует неизменно высокий сигнал с выхода элемента И-НЕ 10. Поскольку выхОд элемента И-НЕ 11 подключен Только к входу элемента И-НЕ 10, единичный выходной сигнал которого определяет наличие низкого сигнала на выходе элемента И-НЕ 14, можно сделать вывод: послемомента Т4 при неизменно высоком сигнале на шине 17 в устройстве будет пpoиcxoдиtь изменение лишь двух сигналов на выходах элементов И-НЕ 7 и 11. Сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 противофазен сигналу на шине 18, а сигнал на выходе элемента И-НЕ 11 синфазен сигналу на шине 18 тактовых импульсов.

Формирование нулевого сигнала на шине 17 управления может происходить как при низком, так и при высоком сигнале на шине 18 тактовых импульсов.

Пусть вначале в момент t5 сигнал на шине 17 становится низким при высоком сигнала на шине 18. Это приводит к появлению сигнала высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 14. На всех входах элемента И-НЕ 15 оказываются сигналы высокого уровня, и на его выходе появляется низкий сигнал. Других изменений сигналов в момент t5 в рассматриваемой схеме не происходит, а все выходные сигналы элементов при этом полностью совпадают с сигналами, сформированными в момент ti.

В момент t6 сигнал на шине 18 тактовых импульсов становится низким. Он подтверждает высокий сигнал на выходе элемента И-НЕ 9 и устанавливает высокий сигнал на выходе элемента И-НЕ 7. После этого на всех входах элемента И-НЕ 11 оказываются высокие сигналы и на его выходе формируется низкий сигнал. Других изменений выходных сигналов элементов устройства в момент te ме будет. При этом все сигналы повторяют аналогичные в начальный момент. Это Означает, что далее работа устройства будет повторять рассмотренную выше, вплоть до изменения сигнала на шине 17 управления.

В момент t2 была рассмотрена работа устройства для случая формирования высокого сигнала на шине 17 управления при высоком сигнале на шине 18 тактовых импульсов, пусть теперь в момент ty высокий сигнал на шине 17 формируется при низком сигнале на тактовой шине 18.

В момент t на всех входах элемента И-НЕ б оказывается сигнал высокого уровня и на его выходе формируется сигнал низкого уровня, что вызывает появление, на выходе элемента И-НЕ 8 сигнала высокого

уровня. Других изменений в момент времени t7 в схеме не происходит.

В момент времени te сигнал на тактовой шине 18 становится высоким; После этого на всех входах элемента l/I-HE 9 оказ ваются сигналы высокогоуровня ина его выходе формируется низкий сигнал, вызывающий появление низкого сигнала на выходе элемента И 16, который, в свою очередь, вызывает появление высокого сигнала на выходе элемента И-НЕ 15. После этого на всех входах элемента И-Н Е 14 будут находиться сигналы высокого уровня и на его выходе сформируется низкий сигнал, который приводит к появлению на элемента ИНЕ 6 сигнала высокого уровня. При этом на всех входах элемента И-НЕ 7 оказываются сигналы высокого уровня и на его выходе формируется низкий сигнал, который вызывает появление на выходе элемента И-НЕ 11 высокого сигнала. Других изменений в момент времени te в рхеме не произойдет.

В мо иентвремени tg сигнал на тактовой шине 18 становится низким, что вызывает появление высокого сигнала на выходах элементов И-НЕ 7 и 9. Появление сигнала высокого уровня на выходе элемента И-НЕ 7 приводит к тому, что на всех входах элемента И-НЕ 11 будут находиться сигналы высокого уровня и на есо выходе формируется низкий сигнал. Появление сигнала высокого уровни на выходе элемента И-НЕ 9 приводит к появлению на всех входах эле.мента И-НЕ 8 и элемента И 16 сигналов высокого уровня, что вызывает появление на выходе элемента И-НЕ 8 низкого сигнала, а на выходе элемента И 16 - высокого сигнала. Других изменений в Момент времени tg в. схеме не произойдёт.

Набор выходных сигналор, образовавшийся в момент t9i повторяет наборы сигналов в промежутке времени между моментами t4 и ts, т.е. ,после момента tg работа устройства будет соответствовать работе в промежутке времени между t-i и ts: сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 будет меняться в противофазе с сигналом на тактовой шине 18, сигнал на выходе элемента И-НЕ 11 - синфазно сигналу на тактовой, шине 18, а все остальные сигналы будут неизменными вплоть до изменения сигнала на шине 17 управления.

В момент ts была рассмотрена работ устройства для случая формирования низкого сигнала на шине 17 управления при высоком сигнале на тактовой шине 18. Пусть теперь в момент tio при низком сигнале на тактовбй шине 18 сигнал на шине 17 управления становится низким. Это вызывает по

явление высокого сигнала на выходе элемента И-НЕ 14. После этого на всех входах элемента И-НЕ 15 оказываются сигналы высокого уровня, что приводит к появлению на

5 его выходе сигнала низкого уровня. Других изменений сигналов в момент tio не произойдет.,

В момент tio все сигналы устройства полностью совпадают с сигналами, сформированными в момент te. Это означает, что далее работа устройства будет повторять рассмотренную выше.

Таким образом, все возможные режимы

5 работы устройства для выделения одиночного импульса рассмотрены. Анализ его работы показывает, что заявляемая схема выделяет одиночный импульс длительностью, равной паузе или интервалу длительности импульсов тактовой частоты. При этом на выходах элементов И-НЕ полностью отсутствуют кратковременные выбросы. Среди выходных сигналов элементов устройства имеются сигналы элементов И5 НЕ 8 и 12. Их длительность превышает дли.тельность формируемого выходного

сигнала элемента И 16. Пер1едний фронт

этих сигналов совпадает с фронтом сигнала

на шине 17 управления. Такие сигналы

0 предполагается использовать в измерительных системах при измерении фазовых сотношений импульсов (без учета какой-либо (Задержки). Это показывает расширение области применения устройства по сравнению

5 с основным изобретением.

На предприятии были проведены исследования макетов устройства по схеме предполагаемого дополнительного изобретения и по схеме основного изобретения. Макеты

0 выполнялись на элементной базе серии 564, входные импульсные последовательности задавались от двух несинхронных генераторов (fraKT 1 МГц, в качестве управляющего генератора - генератор импульсной последовательности). На выходах устройств находились счетчики, фиксировавшие число выделенных импульсов. В среднем в течение каждых 0,5 ч работы происходило одно ложное срабатывание счетчика на выходе

0 устройства, выполненного по схеме основного изобретения, при этом счетчик на выходе устройства, выполненного по схеме дополнительного изобретения, работал без сбоев в течение времени испытаний.

5 Таким образом, испытания подтвердили, что использование предлагаемого дополнительного изобретения позволяет исключить выбросы напряжения и их влияние на работу электронных схем, что повышает надежность устройства.

Формула изобретения Устройство для выделения одиночного импульса по авт. св. № 944Q95, отличающееся тем, что, с целью повышения

надежности и расширения области применения, выход восьмого элемента И-НЕ соединен с четвертым входом девятого элемента И-НЕ.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - повышение надежности работы - достигается введением новой функциональной связи. Устройство содержит триггеры 1-5, элемент И 16, шину 17 управления, шину 18 тактовых импульсов, выходную Шину 19. 2 ил.