Устройство для формирования импульсов Советский патент 1992 года по МПК H03K5/156 

СЛ

С

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах обработки и формирования импульсных сигналов. Цель изобретения - повышение функциональной надежности. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, входную шину 7, два триггера 8 и 9, два счетчика 12 и 13 импульсов. Введение в устройство пяти элементов И-НЕ 2-6 и двух триггеров 10 и 11 позволяет ликвидировать сбой в работе устройства при поступлении на входную шину одиночного импульса, что повышает надежность его функционирования. 2 ил,

15

VJ N)

СО О)

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах обработки и формирования импульсных сигналов.

Цель изобретения - повышение функциональной надежности за счет отсутствия сбоя в работе при поступлении на входную шину одиночного импульса.

На фиг.1 представлена электрическая функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для формирования импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, элементы И-НЕ 2-6, входную шину 7, триггеры 8-11, счетчики 12 и 13 импульсов, информационные шины 14 и выходную шину 15. Выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первыми входами элементов И-НЕ 2 - 5, второй вход элемента И-НЕ 2 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 3, прямым выходом триггера 9 и D-входом триггера 10, выход - с входом записи счетчика 12 импульсов, первым С-входом триггера 10 и первым R-входом триггера 11, а третий вход - с инверсным выходом триггера 10 и вторым входом элемента И-НЕ 5, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика 12 импульсов, с суммирующим входом счетчика 13 импульсов и первым С-входом триггера 9, а третий вход - с инверсным выходом триггера 9 и вторым входом элемента И-НЕ 4, выход которого соединен с входом записи счетчика 13 импульсов, вторым С-входом триггера 10 и вторым R-входом триггера 11, а третий вход - с прямым выходом триггера 10 и третьим входом элемента И-НЕ 3, выход которого соединен с вторым С-входом триггера 9, с вычитающим входом счетчика 13 импульсов и суммирующим входом счетчика 12 импульсов. R-вход последнего соединен с R- входом счетчика 13 импульсов и прямым выходом триггера 11, информационные входы - с соответствующими информационными входами счетчика 13 импульсов и соответствующими информационными шинами 14, а выход - с первым С-входом триггера 11. Второй С-вход последнего соединен с выходом счетчика 13 импульсов, инверсный выход которого соединен с выходной шиной 15 и первым входом элемента И-НЕ 6, а D-вход - с выходом элемента И-НЕ 6, второй вход которого соединен с входной шиной 7 и С-входом триггера 8, инверсный выход которого соединен с его же D-входом, а прямой выход - с D-входом триггера 9.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии до поступления серии импульсов на входной шине 7 действует низкий уровень напряжения (уровень О). Триггеры 8-10 находятся в нулевом

состоянии, т.е. на их прямых выходах уровни Лог. О, а триггер 11 - в единичном состоянии, на его прямом выходе действует высокий уровень напряжения. Уровень Лог.1 с выхода триггера 11 поступает на

0 входы сброса R реверсивных счетчиков 12 и 13, удерживая их в исходном нулевом состоянии.

Элементы И-НЕ 2-4 находятся в закрытом состоянии и не пропускают тактовые им5 пульсы генератора 1 на соответствующие входы элементов схемы. Закрытое состояние элементов И-НЕ 2-4 (уровень 1 на выходах) поддерживается за счет поступле0 ния на входы разрешения элементов уровней О с прямых выходов триггеров 9 и 10. Элемент И-НЕ 6 также находится в закрытом состоянии за счет действия уровня Лог. t) с входной шины 7.

5 Элемент И-НЕ 5 находится в открытом состоянии, так как на оба входа разрешения этого элемента поступают уровни 1 с инверсных выходов триггеров 9 и 10. Тактовые импульсы генератора 1, проинвертирован0 ные элементом И-Н Е 5, поступают одновременно на вычитающий вход реверсивного счетчика 12 и на суммирующий вход реверсивного счетчика 13, а также на вход С1 синхронизации триггера 9.

5 В связи с тем, что на входах R обоих счетчиков 12 и 13 действует уровень 1, запрещающий счет тактовых импульсов с выхода элемента И-НЕ 5, импульсы отрицательного переноса, поступающие синхрон0 но счетным импульсам, появляются только на выходе счетчика 12, который установлен в режиме вычитания. В то же время импульсы на выходе отрицательного переноса счетчика 13 не появляются, так как он уста5 новлен в режиме сложения.

На n-разрядную шину 14 постоянно подан код некоторого числа N, которое предварительно записывается в тот счетчик 12 или 13, который будет работать на сложе0 ние, в качестве добавки, превышающей нулевое значение (в рассматриваемом случае, (фиг.2) число N 2). За счет этого при переходе соответствующего счетчика в режим вычитания того количества тактовых им5 пульсов, которое он накопил за период сложения, исключается возможность преждевременного появления импульсов переноса на его выходе в случае поступления очередного импульса серии. Одновременно с этим за счет числа N задается необходимая точность преобразования серии импульсов в прямоугольный импульс At , где Тти - период следования тактовых импульсов. Т.е. точность преобразования определяется отрезком времени At, который отсчитывается от момента ожидаемого появления импульса, серии. За время At счетчик 12 или 13 дополнительно вычитает количество импульсов N 2, и при поступлении третьего тактового импульса по его заднему фронту оканчивается действие выходного сигнала.

На .выходной шине 15 в исходном состоянии действует уровень О.

На фиг.2 показаны два случая поступле- ния серий импульсов соответственно с параметрами Ti, Ti;. Т2 ,Т2(Ti - период следования импульсов первой серии, п- длительность импульса первой серии, Т2 - период следования импульсов второй се- рии, Та- длительность импульса второй серии).

В первом случае при поступлении на входную шину 7 первого импульса серии по переднему фронту этого импульса триггер 8 переключается в единичное состояние. Уровень 1 с его выхода поступает на D-вход триггера 9, который переключается также в единичное состояние по заднему фронту тактового импульса с выхода элемента И- НЕ 5. При этом создаются условия для прохождения импульсов генератора 1 через элемент И-НЕ 2. Элемент И-НЕ 5 закрывается, а элементы И-НЕ 3 и 4 удерживаются в закрытом состоянии.

По переднему фронту следующего импульса, поступающего с выхода элемента И-НЕ 2, триггер 11 переключается в нулевое состояние, а на выходной шине 15 начинает формироваться выходной сигнал в виде уровня 1. При этом элемент И-НЕ 6 открывается и на его выходе устанавливается уровень О. Одновременно с этим снимается блокировка с входов R счетчиков 12 и 13. В счетчик 12 за счет действия на его установочном входе V уровня О записывается код числа N, поступающий по шине 14. На выходах счетчика 13 остается прежняя нулевая кодовая комбинация, так как на его установочном входе V действует в это время уровень 1 с выхода элемента И-НЕ 4.

По заднему фронту импульса с выхода элемента И-НЕ 2 в единичное состояние переключается триггер 10. При этом элемент И-НЕ 2 закрывается, а элементы И- НЕ 4 и 5 продолжают удерживаться в закрытом состоянии. Создаются условия для прохождения импульсов генератора 1 через элемент И-НЕ 3. Счетчик 12 переходит из режима вычитания в режим сложения, а счетчик 13 - из режима сложения в режим вычитания. При появлении импульсов на выходе элемента И-НЕ 3 счетчики переходят в непрерывный режим счета тактовых импульсов. При этом первый импульс с выхода элемента И-НЕ 3, проходящий на выход отрицательного переноса счетчика 13, не вызывает обратного переключения триггера 11 в единичное состояние, так как на D-вход триггера 11 поступает уровень О с выхода элемента И-НЕ 6.

В момент окончания импульса переноса на выходе счетчика 13 в нем устанавливается единичная кодовая комбинация. Через некоторое время первый импульс серии на шине 7 оканчивается, после чего элемент И-НЕ 6 закрывается и на его выходе устанавливается уровень 1. Триггер 8 продолжает оставаться в единичном состоянии, не изменяя режимов работы счетчиков.

Содержимое счетчика 12 начинает увеличиваться относительно числа N, предварительно записанного в счетчик, а содержимое счетчика 13 - уменьшаться относительно единичной кодовой комбинации, возникшей на его выходе.

При поступлении на шину 7 второго импульса серии по переднему фронту этого импульса триггер 8 переключается в нулевое состояние, после чего по заднему фронту импульса с выхода элемента И-НЕ 3 переключается в нулевое состояние триггер 9. При этом элемент И-НЕ 3 закрывается, а элементы И-НЕ 2 и 5удерживаются в закрытом состоянии. Создаются условия для прохождения импульсов генератора 1 через элемент И-НЕ 4. Работа счетчиков приостанавливается. При появлении импульса на выходе элемента И-НЕ 4 в счетчик 13 независимо от его состояния записывается число N, поступающее по шине 14. Состояние счетчика 12 не изменяется, т.е. накопленное в нем число соответствует периоду следования Ti импульсов серии.

По заднему фронту импульса с выхода элемента И-НЕ 4 в нулевое состояние переключается и триггер 10, закрывается элемент И-НЕ 4. Элементы И-НЕ 2 и 3 по-прежнему удерживаются в закрытом состоянии. Создаются условия для прохождения импульсов генератора 1 через элемент И-НЕ 5. Поэтому счетчик 12 обратно переходит из режима сложения в режим вычитания, а счетчик 13, соответственно, из режима вычитания в режим сложения.

При поступлений импульсов с выхода элемента И-НЕ 5 содержимое счетчика 12 начинает уменьшаться от некоторого числа, соответствующего периоду Ti импульсов серии, а содержимое счетчика 13 - увеличиваться относительно числа N, записанного в счетчик 13. Это продолжается до тех пор, пока не появится следующий третий импульс серии, по переднему фронту которого триггер 8 снова переключится в единичное состояние. При этом импульс отрицательного переноса не успеет сформироваться на выходе счетчика 12, работающего на вычитание, так как его содержимое не успеет уменьшиться до нулевого значения за счет числа N, предварительно записанного в счетчик 12 перед режимом сложения.

Далее все процессы повторяются. Работа счетчиков временно приостанавливается. Затем в счетчике 12 снова записывается число N, а в счетчике 13 сохраняется число, накопленное им в режиме сложения, соответствующее периоду Тч импульсов серии. После этого счетчик 12 переходит в режим сложения, а счетчик 13 - в режим вычитания. Содержимое счетчика 12 начинает увеличиваться относительно числа N, а содержимое счетчика 13-уменьшаться относительно накопленного за период Ti числа.

Если очередной импульс серии не поя- вится, то через отрезок времени Дх(фиг.2) относительно момента его ожидаемого появления счетчик 12 отнимет дополнительное количество импульсов N 2, поступающих с выхода элемента И-НЕ 5, и при появлении третьего импульса сформирует первый импульс отрицательного переноса (переполнения), по заднему фронту которого триггер 11 переключится в исходное единичное состояние. Таким образом на выходной шине 15 заканчивается формирование выходного сигнала.

Во втором случае (фиг.2), когда на входную шину 7 поступает серия импульсов, но уже с другими параметрами г и Т2-, все процессы повторяются аналогичным образом. Отличие состоит в том, что последним счетчиком, который работает на вычитание в момент формирования импульса переноса, окажется счетчик 13, а не счетчик 12, как в первом случае.

Следует также заметить, что устройство не требует установки в исходное состояние после включения питания, так как схема устройства отличается симметричным постро- енйем. Например, в том случае, если после включения питания триггеры 8-10 случайно установятся в единичное исходное состояние, а не в нулевое, о котором упоминалось ранее, то изменятся лишь первоначальные режимы работы счетчиков. Первый импульс серии переключит триггер 8 в нулевое состояние, и первым на сложении будет работать счетчик 13, а не счетчик 12. На вычитание в

этом случае первым начнет работу счетчик 12.

Выходной сигнал на шине 15 будет формироваться аналогичным образом.

В устройстве ошибка преобразования во всем диапазоне постоянна и определяется величиной

.

Формула изобретения

Устройство для формирования импульсов, содержащее входную шину, соединенную с С-входом первого триггера, генератор тактовых импульсов, второй триггер и два счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности за счет отсутствия сбоя в работе при поступлении на входную шину одиночного импульса, в него введены пять элементов И-НЕ и два триггера, причем первый вход первого элемента И-НЕ соединен с выходом генератора тактовых импульсов и первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ, второй вход - с вторым входом второго элемента И-НЕ, прямым выходом второго триггера и D-вхо- дом третьего триггера, выход - с входом записи первого счетчика импульсов, первым С-входом третьего триггера и первым R-входом четвертого триггера, а третий вход - с инверсным выходом третьего триггера и вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с вычитающим входом первого счетчика импульсов, с суммирующим входом второго счетчика импульсов и первым С-вхрдом второго триггера, а третий вход - с инверсным выходом второго триггера и вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом записи второго счетчика импульсов, вторым С-входом третьего триггера и вторым R-входом четвертого триггера, а третий вход - с прямым выходом третьего триггера и третьим входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым С-входом второго триггера, вычитающим входом второго счетчика импульсов и суммирующим входом первого счетчика импульсов, R-вход которого соединен с R-входом второго счетчика импульсов и прямым выходом четвертого триггера, D-входы - с соответствующими D-входами второго счетчика импульсов и соответствующими информационными шинами, а выход - с первым С-входом четвертого триггера, второй С-вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, инверсный выход - с выходной шиной и первым входом пятого элемента И-НЕ, а D-вход-свыходом пятого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с входной шиной.

-w -и

M

I

10 и С2 S2