ГЕНЕРАТОР КОДОВЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1968 года по МПК G06F1/02 

Решение широкого круга задач, связанных с экспериментальным исследованием, наладкой и контролем цифровых регуляторов, код-аналоговых преобразователей, а также вычислительных устройств дискретного и комбинированного действия требует задания на входные шины исследуемого устройства последовательности параллельных кодов (чаще всего двоичных) с заданным числом разрядов, амплитудой и длительностью импульсов, частотой смены кодов и иногда интервалом времени между импульсом сброса и импульсами кода. Типичными при этом являются следующие режимы: последовательный перебор всех возможных пар кодов; многократное повторение последовательности двух заданных кодов; расчленение процесса последовательной смены кодов на отдельные операции (установка одного кода, сброс, установка другого кода), выполняемые через произвольные отрезки времени. Может потребоваться автоматическое выполнение некоторых режимов вручную или по командам, даваемым внешними импульсами.

Известны кодирующие устройства, позволяющие осуществить какой-нибудь один из названных режимов.

Предложенное устройство содержит генератор импульсов, счетчики импульсов, дешифраторы, логические схемы, переключатели, триггер, расширители импульсов, ограничители амплитуды импульсов, схему регулируемой временной задержки и отличается тем, что для расширения функциональных возможностей, в нем последовательно включенные счетчики импульсов по выходам соединены с дешифраторами, подключенными через переключатели ко входам схемы «И». Выход этой схемы соединен со входом схемы «запрет», связанной со входом одного из счетчиков. Управляющий вход схемы «запрет» подключен к одному из выходов триггера, второй вход которого соединен со схемами «И», подключенными к выходам счетчиков. Выходы схем «И» через схему «ИЛИ» связаны с расширителем импульсов, подключенным последовательно к ограничителю амплитуды импульсов. Триггер через схему регулируемой задержки соединен с генератором импульсов, выход которого соединен также через переключатель с другим расширителем импульсов, подключенным к соответствующему ограничителю амплитуды импульсов (выходы ограничителей являются кодовыми выходами генератора кодов).

На чертеже изображена структурная схема предложенного устройства.

Генератор 1 импульсов, режим работы которого (автоколебательный или ждущий с запуском от внешнего сигнала, или вручную - нажатием кнопки) устанавливается перед включением схемы, вырабатывает короткие импульсы, частота следования которых в режиме автоколебаний может регулироваться.

Генератор может быть выполнен, например, по схеме одновибратора.

Выход генератора 1 соединен со входом схемы 2 регулируемой временной задержки и одним из входов переключателя 3. Выход схемы 2 соединен со входом триггера 4, единичный выход которого соединен с рабочим входом логической ячейки запрета 5, запрещающий вход которой совпадает с выходом логической ячейки «И» 6. Выход ячейки 6 соединен со входом счетчика 7 импульсов, выход которого соединен со входом идентичного счетчика 8. Разрядные выходы счетчиков 7 и 8 соединены с рабочими входами логических ячеек «И» 9 и 10 соответственно, выходы которых соединены поразрядно со входами логической ячейки 11 «ИЛИ», имеющей соответствующее количество разрядов с двумя входами. Управляющие входы ячеек «И» 9 и 10, играющих роль клапанов, соединены соответственно с нулевым и единичным выходами триггера 4. Выход ячейки «ИЛИ» 11 каждого разряда соединен со входом расширителя импульсов 12, ширина выходного импульса которого может регулироваться. Расширитель может быть выполнен, например, по схеме одновибратора с регулируемой длительностью выходного импульса. Выход расширителя импульсов 12 соединен со входом ограничителя 13 амплитуды импульсов, выход которого является кодовым выходом генератора кодов. Уровень ограничения, т.е. амплитуду выходных импульсов, можно регулировать.

Импульс сброса формируется различными способами в зависимости от положения переключателя 3. На второй вход переключателя 3 подан сигнал внешней команды «сброс», выход переключателя соединен со входом расширителя импульсов 14, аналогичного одному разряду расширителя импульсов 12, а его выход соединен со входом ограничителя 15, аналогичного одному разряду ограничителя 13. Выход ограничителя 15 является выходом «сброс» генератора кодов. Выходы разрядов счетчиков 7 и 8 соединены соответственно со входами дешифраторов 16 и 17, выполненных, например, как диодные матрицы. Выходы дешифраторов 16 и 17 соединены со входами переключателей 18 и 19 соответственно. Каждый переключатель имеет число положений, на единицу большее числа шин дешифратора. Выходы переключателей 18 и 19 соединены со входами логической ячейки «И» 6.

Схема работает следующим образом.

При режиме автоматического перебора всех возможных попарных сочетаний кодов переключатели 18 и 19 устанавливаются в положение, при котором их входные шины отключены от дешифраторов 16 и 17, т.е. на входах ячейки «И» 6 сигналы отсутствуют при любом содержимом счетчиков 7 и 8. Переключатель 3 устанавливается в положение, при котором его выходная шина оказывается подключенной к выходу генератора 1 импульсов, который ставится в режим автоколебаний с заданной частотой.

Счетчики 7 и 8 и триггер 4 перед началом работы сбрасываются в нулевое состояние.

Первый импульс генератора 1 импульсов, пройдя через схему 2 задержки, опрокидывает триггер 4 в единичное состояние, при этом появится импульс на его нулевой (левой) выходной шине, поступающий на импульсные входы всех разрядов ячейки И 9, т.е. происходит считывание содержимого счетчика 7, представляющего собой в это время нулевой код. Второй импульс генератора 1 возвращает триггер 4 в нулевое состояние, при этом появляется импульс на его единичной (правой) шине, поступающий на вход ячейки запрета 5 и на импульсные входы всех разрядов ячейки «И» 10. Последняя пропускает таким образом содержимое счетчика 8 через ячейку 11 «ИЛИ», расширитель импульсов 12, на котором предварительно установлена необходимая длительность импульсов выхода генераторов кода, и ограничитель 13. Регулируя уровень ограничения ограничителя 13, устанавливают требуемую амплитуду выходных импульсов. Так как на запрещающем входе ячейки запрета 5 в данном режиме сигнал всегда отсутствует, импульс, поступающий на ее вход, проходит на вход счетчика 7 и фиксируется им. Каждый импульс с выхода генератора 1 импульсов через переключатель 3, расширитель импульсов 14 и ограничитель 15 подается на выходную шину «сброс» генератора кодов. Таким образом, импульс сброса выдается перед каждым считыванием содержимого счетчика. Время между подачей импульса сброса и выдачей нового кода регулируется при помощи схемы 2.

Нетрудно видеть, что при описанной последовательности считывания и дополнения содержимого счетчиков каждое из возможных попарных сочетаний кодовых комбинаций (кроме несущественного сочетания 0-0, т.е. отсутствия смены кодов, что позволяет экономить время) за время цикла, т.е. к моменту возвращения счетчика в исходное нулевое состояние, повторяется дважды. Табл. 1, составленная для простейшего случая, когда выходной код должен иметь всего четыре значения, обозначенные 0, 1, 2, 3, иллюстрирует это положение.

Далее цикл повторяется идентично описанному до остановки.

Рассмотрим режим автоматического повторения заданного сочетания кодов, например необходимо получить на выходе устройства последовательность кодов А и Б с заданными амплитудой и длительностью импульсов, частотой смены кодов и задержкой между импульсом сброса и выдачей кода.

В этом случае переключатель 18 устанавливается в положение А, а переключатель 19 - в положение Б, т.е. на выходных шинах переключателей появляются сигналы, когда на счетчиках 7 и 8 будут установлены коды А и Б соответственно.

Затем появляется сигнал на выходе ячейки «И» 6, ячейка запрета 5 окажется закрытой и импульсы с выхода генератора 1 перестанут поступать на вход счетчика 7. Опрос же счетчиков будет продолжаться аналогично описанному режиму. Случай выработки кодов в этом режиме иллюстрируется табл. 2.

В режиме расчленения последовательной смены кодов на отдельные операции (при ручном управлении) генератор 1 ставится в ждущий режим с управлением кнопкой, переключатели 18 и 19 - в положения, соответствующие избранным для воспроизведения кодам (при многократном повторении сочетания кодов), переключатель 3 - в положение, соответствующее ручному сбросу.

Формирование выходных импульсов и опрос счетчиков производятся аналогично описанному, но теперь каждый импульс опроса и сброса задается вручную.

При работе от внешних сигналов пуска и сброса схема работает аналогично, генератор 1 ставится при этом в ждущий режим с запуском от внешнего импульса, переключатель 3 соединяет вход расширителя импульсов 14 с шиной внешнего сигнала сброса.

Генератор кодовых последовательностей импульсов, содержащий генератор импульсов, счетчики импульсов, дешифраторы, логические схемы, переключатели, триггер, расширители импульсов, ограничители амплитуды импульсов, схему регулируемой временной задержки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в нем последовательно включенные счетчики импульсов по выходам соединены с дешифраторами, подключенными через переключатели ко входам схемы «И», выход которой соединен со входом схемы «запрет», связанной со входом одного из счетчиков, управляющий вход схемы «запрет» подключен к одному из выходов триггера, второй вход которого соединен со схемами «И», подключенными к выходам счетчиков, выходы указанных схем «И» через схему «ИЛИ» связаны с расширителем импульсов, подключенным последовательно к ограничителю амплитуды импульсов, триггер через схему регулируемой задержки соединен с генератором импульсов, выход которого соединен также через переключатель с другим расширителем импульсов, подключенным к соответствующему ограничителю амплитуды импульсов, причем выходы ограничителей являются кодовыми выходами генератора кодовых последовательностей импульсов.