Устройство для выделения одиночного импульса Советский патент 1993 года по МПК H03K5/153 

фиеА

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной тех- ники, в частности, в устройствах синхронизации. Изобретение является усо- вершенствованием авт.св. № 1647864.

Целью изобретения является повышение надежности работы путем полного иск- лючения соревнований по фронтам импульсов. ,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для выделения одиночного импульса выход первого элемента И-НЕ соединен с дополнительным S-входом третьего RS-триггера.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройству для выделения одиночного импульса; на фиг.2 представлены временные диаграммы работы устройства.

Диаграмма на фиг.З является продолжение диаграммы нафиг,2. Номера временных диаграмм соответствуют номерам элементов, с выходов которых они снимают-, ся. У RS-триггеров имеются два выхода, при этом прямые выходы обозначаются цифрами без пометок, а инверсные выходы обозначены теми же цифрами, но со знаком инверсии. Помехи, возникающие на шине управления и реакции элементов схемы, вы- званные этими помехами, условно заштрихованы.

Устройство для выделения одиночного импульса содержит первый RS-триггер 1; второй RS-триггер 2; третий RS-триггер З; четвертый RS-триггер 4; пятый RS-триггер 5; первый элемент И-НЕ 6; второй элемент Й- НЕ 7, третий элемент И-НЕ 8; четвертый элемент И-НЕ 9; инвертор 10, шину управления 11; шину тактовых импульсов 12; вы- ходную шину 13.

Первый вход первого элемента И-НЕ 6 соединен с прямым выходом первого RS- триггера 1, первый R-вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ 7, первый вход которого через инвертор 10 соединен со входной шиной управления 11t R-вход второго RS-триггера 2 соединен с выходом третьего элемента И-НЕ 8, S-вход третьего RS-триггера З соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ 9, инверсный выход пятого RS-триггера 5 соединен со вторым R-входом первого RS-триггера 1 , S-вход которого соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ 8 и с первым вхо- дом второго элемента И-НЕ 7, второй вход которого соединен с инверсным выходом третьего RS-триггера З, R-вход которого соединен с прямым выходом второго RS-триггера 2, S-вход с шиной тактовых импульсов

12, с R-входом четвертого RS-триггера 4 и третьим входом второго элемента И-НЕ 7, прямой выход - с S-входом второго RS-триггера 2 и со вторым входом первого элемента И-НЕ 6, выход которого соединен с S-входом четвертого RS-триггера 4, с дополнительным S-входом третьего RS-триггера З и со вторым входом четвертого элемента И- НЕ 9, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И-НЕ 8, третий вход первого элемента И-НЕ 6 соединен с прямым выходом пятого RS-триггера 5, S- вход которого соединен с прямым выходом первого RS-триггера 1, R-вход - с инверсным выходом четвертого RS-триггера 4 и с выходной шиной 13.

Устройство работает следующим образом. Пусть в начальный момент перед подачей первого импульса на шину 12 на шине

11 присутствует единичный потенциал, на прямом выходе триггера 2 и инверсном выходе триггера 5 также присутствует единичный потенциал. Нулевой потенциал на шине

12 обеспечивает формирование единичных сигналов на прямом выходе триггера 3, инверсном выходе триггера 4 и на выходе элемента И-НЕ 9. Единичный сигнал на шине 11 формирует нулевой сигнал на выходе инвертора 10, который обеспечивает появление единичных сигналов на прямом выходе триггера 1, на выходах элементов И-НЕ 7 и 8. На всех R-входах триггеров 1,2 и 3 оказываются единичные сигналы, что приводит к формированию на их инверсных выходах нулевых сигналов. На S-входе триггера 5 также оказывается единичный сигнал, и на его прямом выходе формируется нулевой сигнал, который определяет появление единичного сигнала на выходе элемента И-НЕ 6. Этот сигнал поступает на S-вход триггера 4, что обеспечивает появление на его прямом выходе нулевого сигнала, Таким образом, все выходные сигналы устройства в начальный момент определены.

В момент to начала импульса на шине 12 на обоих входах элемента И-НЕ 9 оказываются единичные сигналы, и на его выходе формируется нулевой сигнал. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент to остаются неизменными.

В момент ti появления нулевого сигнала нашине 11, на выходе инвертора 10 появляется единичный сигнал. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент ti остаются неизменными. При воздействии помехи в промежуток времени между ti и t2 сигнал помехи появляется только на выходе инвертора 10, другой реакции устройства на воздействие помехи не наблюдар .ся, выходной сигнал устройства (инверсный выход триггера 4) не изменяется.

В момент 12 окончания импульса на шине 12 на выходе элемента И-НЕ 9 появляется единичный сигнал. Этот сигнал поступает на вход элемента И-НЕ 8, на другом входе которого также присутствует еди- ничный сигнал. Это определяет формирование нулевого сигнала на выходе элемента И-НЕ 8. Этот нулевой сигнал переключает триггер 2, при этом на его инверсном выходе формируется единичный сигнал, а на прямом выходе - нулевой сигнал, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на инверсном выходе триггера 3. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент t2 остаются неизменными. При воздействии помехи в промежуток времени между т.2 и t3 сигнал помехи появляется на выходе инвертора 10 и на выходе элемента И-НЕ 8 в виде единичного короткого сигнала. После прекращения помехи сигналы на выходах этих элементов возвращаются в исходное состояние. Выходной сигнал устройства не изменяется.

В момент 1з начала импульса на шине 12 на S-входе триггера 3 и на входах элементов И-НЕ 7 и 9 оказываются единичные сигналы, что приводит к формированию на прямом выходе триггера 3 и выходах элементов И-НЕ 7 и 9 нулевых сигналов. Нулевой сигнал на прямом выходе триггера 3 подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ б и переключает триггер 2, при этом на прямом выходе триггера 2 появляется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 9 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 8. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 переключает триггер 1, при этом на инверсном выходе триггера 1 появляется еднич- ный сигнал, а на прямом выходе - нулевой сигнал, который, в свою очередь, подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 6 и переключает триггер 5. При этом на прямом выходе триггера 5 появляется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент т, з остаются неизменными.

При воздействии помехи в промежуток времени между 1з и t4 сигнал помехи появляется, на выходе инвертора 10, на прямом выходе триггера 1 и на выходе элемента И-НЕ 7. Триггер 1 не переключается, т.к. на одном из R-входов триггера 1 присутствует нулевой сигнал (с инверсного выхода триггера 5). После прекращения помехи сигналы

на выходах этих элементов возвращаются в исходное состояние. Выходной сигнал устройства не изменяется.

В момент t4 окончания импульса на ши- 5 не 12 на прямом выходе триггера 3 и на выходах элементов И-НЕ 7 и 9 появляются единичные сигналы. Единичный сигнал с выхода элемента И-НЕ 9 поступает на вход элемента И-НЕ 8, при этом на обоих входах 10 последнего оказываются едиьичные сигналы, а на выходе формируется нулевой сигнал, который, в свою очередь, переключает триггер 2, при этом на его инверсном выходе появляется единичный сигнал, а на пря- 5 мом выходе - нулевой сигнал. Следует отметить, что на инверсном выходе триггера 3 может появиться короткий отрицательный (нулевой) импульс, вызванный срабатывание сначала от единичного сигнала на пря0 мом выходе триггера 3 и возвращением в исходное состояние от нулевого сигнала на прямом выходе триггера 2. На выходной сигнал устройства этот короткий импульс не влияет, Остальные сигналы на выходах ло5 гических элементов в момент t4 остаются неизменными.

При воздействии помехи в промежуток времени между т.4 и ts сигнал помехи появляется на выходе инвертора 10, на прямом

0 выходе триггера 1, на выходе элемента И- НЕ 8 в виде короткого единичного сигнала. Сигнал помехи на прямом выходе триггера 1 приводит к появлению помехи на выходе элемента И-НЕ б в виде короткого нулевого

5 сигнала, который, в свою очередь, приводит к кратковременному появлению единичного сигнала на прямом выходе триггера 4, При этом триггер 4 не переключается, т.к. на его R-входе присутствует нулевой сигнал от ши0. ны 12. После прекращения помехи сигналы на выходах всех этих элементов возвращаются в исходное состояние. Выходной сигнал устройства не изменяется.

В момент ts начала импульса на шине 12

5 на S-входе триггера 3, на входах элементов И-НЕ 7и9оказываются единичные сигналы, что приводит к формированию на прямом выходе триггера 4 и выходах элементов И- НЕ 7 и 9 нулевых сигналов. Нулевой сигнал

0 на выходе элемента И-НЕ 9 определяет формирование единичного сигнала на выходе элемента И-НЕ 8. Нулевой сигнал на прямом выходе триггера 3 переключает триггер 2, при этом на прямом выходе триггера 2

5 появляется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент ts остаются неизменными.

В момент т.6 окончания нулевого сигна ла на шине 11 на выходе инвертора 10 поя вляется нулевой сигнал, который формирует единичные сигналы на прямом выходе триггера 1, выходе элемента И-НЕ 7 и подтверждает единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 8. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент te остаются неизменными.

При воздействии помехи в промежуток времени между te и t сигнал помехи появляется на выходе инвертора 10 в виде короткого единичного сигнала, а на прямом выходе триггера 1 и выходе элемента И-НЕ 7 в виде короткого нулевого сигнала. При этом триггер 1 не переключается, т.к. на его R-входе присутствует нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 5. После прекращения помехи сигналы на выходах всех этих элементов возвращаются в исходное состояние. Выходной сигнал устройства не изменяется.

В момент t окончания импульса по шине 12 на выходе элемента И-НЕ 9 появляется единичный сигнал и переключается триггер 3. При этом на прямом выходе триггера 3 появляется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. На всех входах элемента И-НЕ б оказываются единичные сигналы, что определяет формирование, на его выходе нулевого сигнала. Нулевой сигнал на инверсном выходе триггера 3 приводит к появлению единичного сигнала на прямом выходе триггера 4. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент t остаются неизменными.

При воздействии помехи в промежуток времени между t и te сигнал помехи появляется на выходе инвертора 10 в виде короткого единичного сигнала, на выходе элемента И-НЕ 8 в виде короткого нулевого импульса, который своим передним фронтом переключает триггер 2. При этом на инверсном выходе триггера 2 появляется единичный сигнал, а на прямом выходе - нулевой сигнал, который, в свою очередь, определяет формирование единичного сигнала на инверсном выходе триггера 3. После прекращения помехи сигналы на выходе инвертора 10 и элемента И-НЕ 8 возвращают- .ся в исходное состояние. Синалы на выходах триггера 2 и инверсном выходе триггера 3 в исходное состояние после прекращения помехи не возвращаются, однако это не отражается на выходном сигнале, который остается неизменным.

В момент te начала импульса на шине 12 на инверсном выходе триггера 4 появляется нулевой сигнал, который является выходным сигналом устройства. Этот нулевой сигнал переключает триггер 5, при этом на инверсном выходе триггера 5 появляется

единичный сигнал, а на прямом выходе - нулевой сигнал. Единичный сигнал с инверсного выхода триггера 5 по.падает на R-вход триггера 1 и формирует на его инверсном

выходе нулевой сигнал. Нулевой сигнал с прямого выхода триггера 5 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 6. В результате этого на выходе элемента И- НЕ 9 и прямом выходе триггера 3 формиру0 ются нулевые сигналы. Если в результате воздействия помех;1 в промежуток времени между ty и te триггер 2 оказывается переключенным, то под воздействием нулевого сигнал с прямого выхода триггера 3 он

5 переключится в исходное состояние, т.е. на его прямом выходе формируется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. При этом снимается воздействие помехи, прошедшей в промежуток времени

0 между t и т.е. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент te остаются неизменными.

При воздействии помехи в промежуток времени между te и tg сигнал помехи появ5 ляется на выходе инвертора 10 в виде короткого единичного сигнала и на выходе элемента И-НЕ 7 в виде короткого нулевого . сигнала. Этот нулевой короткий импульс переключает триггер 1, при этом на инверсном

0 выходе триггера 1 появляется единичный сигнал , а на прямом выходе - нулевой сигнал, который приводит к формированию короткого единичного сигнала на прямом выходе триггера 5. После прекращения по5 мехи сигналы на выходах всех этих элементов возвращаются в исходное состояние. На выходной сигнал помеха никакого воздействия не оказывает и в данный промежуток времени продолжается формирование рди0 ночного выходного импульса на шине 13 (инверсном выходе триггера 4).

В момент tg окончания импульса на шине 12 происходит переключение триггера 3, при этом на его прямом выходе появляется

5 единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. Также заканчивается формирование выходного импульса на инверсном выходе триггера 4, где появляется единичный сигнал. Остальные сигналы на

0 выходе логических элементов в момент tg остаются неизменными,

Рассмотрим появление помехи в промежуток времени между tg и tio, т.е. после формирования одиночного импульса на вы5 ходе устройства. Этот момент является наиболее опасным для большинства известных схем формирования одиночных импульсов. При возникновении помехи сигнал помехи появляется на выходе инвертора 10 в виде короткого единичного импульса и на выходе

элемента И-НЕ 8 в виде короткого нулевого импульса, который переключает триггер 2, при этом на его инверсном выходе появляется единичный сигнал, а на прямом выходе - нулевой сигнал, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на инверсном выходе триггера 3. После прекращения помехи выходные сигналы на инверторе 10 и элементе И-НЕ 8 возвращаются в исходное состояние. Триггер 2 остается в переключенном состоянии и на инверсном выходе триггера 3 остается единичный сигнал. Однако это никак не влияет на выходной сигнал, который остается неизменным. В момент tio начала импульса на шине 12 на S-входе триггера 3 и входах элемента И-НЕ 9 оказываются единичные сигналы, что обеспечивает формирование на прямом выходе триггера 3 и выходе элемента И-НЕ 9 нулевых сигналов. Если в результате воздействия помехи в промежуток времени между tg и тю триггер 2 оказывается переключенным, то под воздействием нулевого сигнала с прямого выхода триггера 3 он переключается в исходное состояние, т.е, на его прямом выходе формируется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. При этом снимается воздействие помехи, прошедшей в промежуток времени между tg и tio. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент tio остаются неизменными.

8 MOMeHTtn окончания импульса на шине 12 на выходе элемента И-НЕ 9 появляется единичный сигнал и переключается триггер 3, на прямом выходе которого формируется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал, Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент tn остаются неизменными.

В момент Т12 начала отрицательного сигнала на шине 11 на выходе инвертора 10 появляется единичный сигнал. При этом на обоих входах элемента И-НЕ 8 оказываются единичные сигналы, что приводит к появлению на его выходе нулевого сигнала, который переключает триггер 2. При этом на инверсном выходе триггера 2 появляется единичный сигнал, а на прямом выходе - нулеврй сигнал, который, в свою очередь, приводит к появлению единичного сигнала на инверсном выходе триггера 3. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент остаются неизменными.

При воздействии помехи в промежуток между ti2 и ti3 сигнал помехи появляется на выходе инвертора 10 и выходе элемента И- НЕ 8. После прекращения помехи сигналы на выходах этих элементов возвращаются в

исходное состояние. Выходной сигнал устройства остается неизменным.

В момент ш начала импульса на шине 12 работа устройства полностью повторяет 5 работу, описанную в момент ta.

При воздействии помехи в промежуток времени между из и tH реакция устройства на помеху точно такая же, как и в промежуток времени между т.з и t4.

0 В момент ti4 окончания импульса на шине 12 работа устройства полностью повторяет работу, описанную в момент .

В момент tis окончания отрицательного импульса на шине 11 на выходе инвертора

5 10 образуется нулевой сигнал, который формирует единичные сигналы на выходах элемента И-НЕ 8 и прямом выходе триггера 1. При этом на всех входах элемента И-НЕ 6 оказываются единичные сигналы, что при0 водит к формированию на его выходе нулевого сигнала, который, попадая на S-вход триггера А, формирует на его прямом выходе единичный сигнал. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент tis

5 остаются неизменными.

В момент ti6 начала импульса на шине 12 работа устройства полностью повторяет работу, описанную в момент ts.

В момент ti7 окончания импульса на ши0 не 12 работа устройства полностью повторяет работу, описанную в момент tg.

В момент tie начала импульса на шине 12 не обоих входах элемента И-НЕ 9 оказываются единичные сигналы, что приводит к

5 появлению на его выходе нулевого сигнала. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент tie остаются неизменными, -. . . При воздействии помехи в промежуток

0 времени между tie и tig сигнал помехи появляется только на выходе инвертора 10. После прекращения помехи этот сигнал возвращается в исходное состояние. Выходной сигнал устройства остается неиз5 менным.

В момент эокончания импульса на шине 12 на выходе элемента И-НЕ 9 появляется единичный сигнал, Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент пэ

0 остаются неизменными.

В момент т.20 начала импульса на шине 12 (фиг.З) на обоих входах элемента И-НЕ 9 оказываются единичные сигналы, в резуль- 5 тате чё.го на его выходе формируется нулевой сигнал. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент t2o остаются неизменными.

В моментт.21 начала импульса помехи на шине 11 сигнал помехи появляется только

на выходе инвертора 10. Выходной сигнал устройства остается неизменным.

В момент t22 окончания импульса на шине 12 (во время воздействия помехи на шине 11) на выходе элемента И-НЕ 9 появляется единичный сигнал, который приходит на вход элемента И-НЕ 8, на втором входе которого также присутствует единичный сигнал. В результате этого на выходе элемента И-НЕ 8 появляется нулевой сигнал, который переключает триггер 2, на инверсном выходе которого появляется единичный сигнал, а на прямом выходе - нулевой сигнал, который, в свою очередь, формирует единичный сигнал на инверсном выходе триггера 3. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент t22 остаются неизменными. Выходной сигнал устройства не изменяется.

В момент t23 окончания импульса помехи на шине 11 на выходе инвертора 10 появляется нулевой сигнал, который формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 8. Сигналы на выходах триггера 2 и инверсном выходе триггера 3 в исходное состояние не возвращаются, однако это не влияет на выходной сигнал устройства, который остается неизменным.

В момент t24 начала импульса на шине 12 на выходе элемента И-НЕ 9 и прямом выходе триггера 3 появляются нулевые сигналы, последний из которых переключает триггер 2. При этом на прямом выходе триггера 2 формируется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал, и тем самым снимается реакция от воздействия помехи на этот триггер. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент t24 остаются неизменными,

В моментt25окончания импульса на шине 12 на выходе элемента И-НЕ 9 образуется единичный сигнал и происходит переключение триггера 3, на прямом выходе которого формируется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. При этом снимается реакция от воздействия помехи в промежуток времени от t2i до t23. Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент t25 остаются неизменными.

В момент t26 начала отрицательного импульса на шине 11 работа устройства полностью повторяет работу, описанную в момент

М.2.

В момент t27 начала импульса на шине 12 работа устройства полностью повторяет работу, описанную в момент tis.

В момент t28 окончания импульса на шине 12 работа устройства полностью повторяет работу , описанную в момент tn.

В момент t29 начала импульса на шине 12 работа устройства полностью повторяет работу, описанную в момент ts.

В момент тзо начала импульса помехи на

шине 11 сигнал помехи в виде нулевого импульса появляется на выходе инвертора 10. Этот нулевой сигнал формирует единичные сигналы на выходе элемента И-НЕ 7 и прямом выходе триггера 1. Выходной сигнал

устройства не изменяется.

В момент tai окончания импульса на шине 12 (во время воздействия помехи на шине 11) на выходе элемента И-Н Е 9 формируется единичный сигнал и переключается триггер

3, на прямом выходе которого появляется единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой сигнал. При этом на всех входах элемента И-НЕ 6 оказываются единичные сигналы, в результате чего на его выходе

появляется нулевой сигнал, который формирует единичный сигнал на прямом выходе триггере 4. Остальные сигналы на выходах логических элементов остаются неизменными. Выходной сигнал устройства не изменяется.

В момент t32 окончания импульса помехи на шине 11 на выходе инвертора 10 появ- 0 ляется единичный сигнал. При этом на выходе элемента И-НЕ 8 и прямом выходе

триггера 1 появляются нулевые сигналы. Нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 8 переключает триггер 2, при этом на инверсном выходе триггера 2 формируется единичный сигнал, а на прямом выходе - нулевой

сигнал. Нулевой сигнал на прямом выходе триггера 1 формирует единичный сигнал на выходе элемента И-НЕ 6, который, попадая на S-вход триггера 4, формирует на его прямом выходе нулевой сигнал. Нулевой сигнал

на прямом выходе триггера 2 формирует единичный сигнал на инверсном выходе триггера 3, Остальные сигналы на выходах логических элементов в момент t32 не изменяются. Следует отметить, что в этот момент

полностью снимается реакция от воздействия помехи в промежуток времени t3o-t32 при этом выходной сигнал устройства не изменяется.

В момент гзз начала импульса на шине

12 работа устройства полностью повторяет . работу, описанную в момент ts.

В моментt34 окончания импульса на шине 12 работа устройства полностью повторяет работу, описанную в момент t4.

В процессе описания работы рассмотрены все возможные случаи появления помехи на шине 12 (кроме помех, совпадающих с передним фронтом синхро: импульсов). Устройство надежно отсеиваг,о

jBce сигналы помех. В процессе работы устройства ни одного раза не фиксировалось наличие соревнований по фронтам имуль- сов. Следовательно устройство является высоко надежным в работе.

Формула изобретения Устройство для выделения одиночного импульса по авт.св. № 1647864, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы путем полного исключения соревнований по Фронтам импульсов, выход первого элемента И-НЕ соединен с дополнительным S-входом третьего RS- триггера.

Сущность изобретения: Устройство содержит пять RS-триггеры (1, 2, 3, 4, 5), четыре элемента И-НЕ (6, 7, 8, 9), инвертор (10), шину управления (11), шину тактовых импульсов, выходную шину (13) с соответствующими связями. 3 ил.