Цифровое устройство для задержки импульсов Советский патент 1993 года по МПК H03K5/13 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для задержки импульсов в устройствах различного назначения, особенно в случаях, когда величина задержки много больше длительности импульса.

Целью изобретения является точное (в пределах шага дискретности) воспроизведение длительности задерживаемых прямоугольных импульсов при любых величинах задержки.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 представлена циклограмма напряжений в этой схеме (помимо входного сигнала UBX здесь изображены сигналы на выходах элементов фиг.1 с номерами , 3, 4, 6, 8, 9); на фиг.З дан пример выполнения элемента

2 (задатчика задержки); на фиг.4 - пример реализации формирователя коротких импульсов 8,

Цифровое устройство содержит: генератор тактовых импульсов 1, управляемый задатчик задержки 2, первый элемент И 3, второй триггер 4, второй элемент И 5, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, реверсивный счетчик 7, формирователь коротких импульсов 8, первый триггер 9, инвертор 10, входную шину 11 и выходную шину 12. В качестве управляемого задатчика импульсов, длительность которых равна величине задержки (2) может быть использована одна из схем одновибраторов или цифровых формирователей, например - см. фиг.З (на фиг, 1 пунктиром показана связь счетного входа схемы фиг.З с генератором 1), где 13 - простейший шифратор и 14 - программируемый счетчик 564 ИЕ15.

Согласно фиг.1, выход генератора тактовых импульсов 1 соединен с первым входом второго элемента И 5, выход которого

подключен к счетному входу „Т реверсив ного счетчика 7. Второй вход второго элемента И 5 подключен к прямому выходу второго триггера 4, R - входы первого (9) и второго (4) триггеров и реверсивного счетчика 7 подключены к выходу формирователя коротких (сбросовых) импульсов 8, первый вход которого подключен к выходу займа, а второй - ко входу направления счета (±1) реверсивного счетчика 7, к S-входу второго триггера и к выходу первого элемента И 3, первый вход первого элемента И 3 подключен ко входной шине устройства 11, к управляющему входу управляемого задатчика задержки 2 и к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, первый вход которого подключен к выходу управляемого задатчика задержки 2. ко входу элемента НЕ 10 и к второму входу первого элемента И 3, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подсоединен к разрешающему (V) входу реверсивного счетчика 7, выход элемента НЕ

. подключен к S-входу первого триггера 9, выход которого подключен к выходной шине устройства 12.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии () на обоих входах каждого из элементов И 3, 5 - логический О, на выходах триггеров 4, 9 и счетчика 7 - О (цепь начальной установки в О элементов 4, 7, 9 на фиг.1 не показана; обнуление указанных элементов может

производиться, например, продифференцированным фронтом нарастания входного сигнала UBX).

Задерживаемый входной импульс UBX (см. фиг.2) своим передним фронтом вклю

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чает задатчик задержки 2, на выходе которого появляется импульс U2 с длительностью, равной заданному времени задержки Тзэд- Подача импульсов UBX и Ua (задержки) на первый и второй входы элемента И 3 приведет к появлению логической 1 на выходе ИЗ, подаваемой на S-вход второго триггера 4, в результате чего на прямом выходе этого триггера появится сигнал 1, подаваемый на второй вход второго элемента И 5. Благодаря этому тактовые импульсы с выхода генератора 1, подаваемые на первый вход второго элемента И 5, начинают поступать на счетный вход (Т) реверсивного счетчика 7, Одновременно с выхода первого элемента И 3 сигнал 1 поступает на вход направления счета ± 1 реверсивного счетчика 7(см. фиг.2, из), обеспечивая его работу в режиме прямого счета. В то же время, на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 подаются сигналы , , вследствие чего на выходе элемента 6 будет логический О, разрешающий по входу V счет импульсов реверсивным счетчиком 7. Далее возможны два случая:

а) Гвх Т2 (см. фиг.2а), то есть импульс задержки И 2 закончится раньше, чем импульс входного сигнала UBX и на входы элементов 3 и б будут подаваться сигналы , . При этом сигнал через инвертор 10 в виде будет подан на S-вход первого триггера 9, который опрокинется и сигнал на его выходе (а значит, на выходной шине 12) станет (см. фиг.2а). Далее, хотя импульсы генератора 1 будут поступать на вход Т реверсивного счетчика 7, а на входе ± 1 этого счетчика будет сигнал О, соответствующий режиму обратного счета, то есть работе счетчика 7 на вычитание, но на входе V будет логическая 1, что соответствует режиму хранения информации, то есть - отсутствию счета. Как только кончится импульс входного сигнала, то есть станет , (см. фиг.2а), на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 станет , на выходе И 3 - по-прежнему , то есть сигнал на прямом выходе второго триггера 4 как и раньше равен логической 1 и импульсы генератора проходят на вход Т счетчика 7, но так как на входах ± 1 и V -логические О, то реверсивный счетчик 7 начинает обратный отсчет, пока не вернется в исходное состояние и на его выходе появится импульс, из которого формирователем 8 будет сформирован импульс сброса Us; подаваемый на R-входы сброса триггеров 4,9 и счетчика 7, в результате чего все устройство возвращается в исходное состояние, то есть формирование выходного

задержанного импульса заканчивается,

Итак, фронт спада выходного сигнала (задержанного импульса) появляется на выходе первого триггера 9 в момент появления короткого импульса на выходе формирователя 8 (см, фиг.2а), а фронт нарастания - в момент окончания импульса задержки Da. В результате, на выходе устройства появится импульс, длительность которого равна длительности входного импульса, то есть твх, но - сдвинутый на время Тзад.

б) Гвх тэад (см. фиг.2б). В отличие от случая а счетчик 7 заполняется в течение всей длительности входного импульса гвх, после чего счет прекращается, пока , 1) (все рассуждения, относящиеся к случаю а, остаются справедливыми и в случае б за исключением того, что сигналы UBx и 1)2 (зад) как бы меняются местами).

В момент окончания сигнала U2 срабатывает триггер 9, начиная формировать выходной импульс . При этом начинается обратный отсчет счетчика 7, ко- торый продолжается до момента возврата счетчика 7 в исходное состояние в момент появления импульса на выходе займа. Таким образом, и в этом случае на выходе 12 появляется импульс такой же длительности, что и на входе, но сдвинутый по отношению ко входному импульсу на время гзад, величина которого ограничена фактически только емкостью реверсивного счетчика 7 и тактовой частотой, то есть - габаритами ус- тройства и допустимой ошибкой дискретности.

Устройство выгодно отличается от прототипа и (известных) аналогов тем, что при сравнительно простой схеме может обеспе- чивать высокую точность величины задержки и длительности выходных импульсов при любых соотношениях между ними (а не только для соизмеримых величин Г8хиг3ад).

Частота тактового генератора выбира- ется с учетом того, что максимальная погрешность воспроизведения длительности входного (задерживаемого) импульса равна периоду тактовой частоты (то есть шагу дискретности измерения длительности импульса).

Формула изобретения Цифровое устройство для задержки импульсов, содержащее генератор тактовых импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик, первый триггер, входную и выходную шины, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения задержки как меньше, так и больше длительности задерживаемых импульсов вплоть до больших величин задержки, в него дополнительно введены управляемый задатчик задержки, первый и второй элемент И, второй триггер, формирователь коротких импульсов и элемент НЕ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика, второй вход второго элемента И подключен к прямому выходу второго триггера, сбросовый R-вход которого подключен к R-входу реверсивного счетчика, к R-входу первого триггера и к выходу формирователя коротких импульсов, первый вход которого подключен к выходу займа реверсивного счетчика, а второй вход - к входу направления счета ,± 1 реверсивного счетчика, к R-входу второго триггера и к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, с входом уп- ра вления управляемого задатчика задержки и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. первый вход которого подключен к выходу п управляемого задатчика задержки, ко второму входу первого элемента И и через элемент НЕ - к S-входу первого триггера, прямой выход которого является выходом устройства, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к разрешающему V-входу реверсивного счетчика.

Использование: область автоматики и вычислительной техники, а именно устройства для задержки прямоугольных импульсов на основе цифровых элементов. Предлагаемое устройство позволяет сочетать реализацию задержки как меньше, так и больше длительности задерживаемых импульсов вплоть до больших величин задержки (от единиц мксек до единиц сек и более) с точностью, определяемой частотой заполнения и стабильностью воспроизведения длительности задерживаемых прямоугольных импульсов. Целью изобретения является повышение точности воспроизведения задерживаемых импульсов, в частности, когда эта деятельность на несколько порядков меньше времени задержки. Указанная цель достигается тем, что триггер, формирующий задержанный прямоугольный импульс, запускается в момент окончания импульса, длительность которого равна заданной задержке, а сбрасывается - в момент возврата в состояние О реверсивного счетчика в процессе обратного счета тактовых импульсов, записанных этим счетчиком при прямом счете в течение длительности входного (задерживаемого) импульса во время его подачи. Для решения этой задачи в цифровое устройство для задержки импульсов, содержащее генератор тактовых импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик первый триггер, входную и выходную шины, дополнительно введены управляемый задатчик задержки, первый и второй элементы И, второй триггер, формирователь коротких импульсов и элемент НЕ. Устройство может быть использовано в аппаратуре автоматики и вычислительной техники, требующей задержки импульсов в широком диапазоне - на время вплоть до нескольких сек при высокой точности воспроизведения длительности задерживаемых прямоугольных импульсов. 4 ил. СО с оо О ю Јь о со

Фмг.1

i Ю

н