Удлинитель импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/04 

(54) УДЛИНИТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известны удлинители импульсов 1, выполненные на дискретных элементах, содержащие счетные элементы и элементы совпадения и обладающие достаточно высокой точностью преобразования и высокой линейностью коэффициента расщирения в заданном диапазоне длительностей входных импульсов.

Однако такие расширители не позволяют формировать выходной импульс, начало которого совпадает с началом входного импульса. Кроме того, такие расщирители имеют недостаточный диапазон расширения, обусловленный тем, что выходной импульс, начинающийся по заднему фронту входного импульса, должен закончиться до начала следующего входного импульса. Таким образом, диапазон расширения равен разности периода следования входных импульсов и длительности входного импульса.

Известен удлинитель импульсов 2, который, обладая высокой точностью и высокой линейностью коэффициента расширения в щироких пределах, позволяет формировать выходной импульс, начало которого совпадает с началом входного импульса. Такой удлинитель также имеет больший диапазон расширения, который равен периоду следования входных импульсов. Данное устройство принято за прототип изобретения. Удлинитель импульсов 2 содержит счетчик импульсов, выходы которого подключены ко входам устройства сравнения кодов, второй счетчик, выходы которого 10 подсоединены через ключевое устройство к другим входам устройства сравнения кодов, выход которого подключен ко входам установки счетчиков и ко входу триггера управления. Удлинитель содержит также первый ключ, один вход которого соединен с первым

15 источником импульсов, второй вход - с источником входного сигнала, со входом фор.мирователя одиночных импульсов и с управляющим входом ключевого устройства. Выход первого ключа подключен к счетному входу первого счетчика. Выход формирова20теля одиночных импульсов соединен со вторым входом триггера управления, выход которого подключен ко входу второго ключа, второй вход которого соединен со вторым

источником импульсов, а выход - со счетным входом второго счетчика.

Работает известный удлинитель импульсов следующим образом.

При работе удлинителя импульсов в режиме, когда начало выходного импульса совпадает с началом входного импульса, на управляющую клемму подается управляющий сигнал, который переводит формирователь в режим формирования одиночного импульса по переднему фронту входного импульса. Входной импульс закрывает ключевое устройство, открывает первый ключ. Срабатывает формирователь, устанавливает в единицу триггер управления, который открывает второй ключ. Через открытые ключи счетчики начинают заполняться импульсами от двух источников импульсов. По окончании входного импульса открывается ключевое устройство и в момент равенства кодов в счетчиках срабатывает устройство сравнения кодов, сбрасывая в нулевое состояние оба счетчика и триггер управления. На время нахождения триггера в единичном состоянии на его выходе формируется выходной импульс. Чтобы получить выходной импульс, длительность которого была бы меньше длительности входного импульса, используется второй режим работы, когда на управляющую щину подается такой сигнал, который переводит формирователь одиночного импульса в режим формирования по заднему фронту входного импульса. Вследствие этого появление положительного потенциала на входе триггера управления и соответственно заполнение второго счетчика импульсами происходят после окончания входного импульса.

Недостатком известного удлинителя импульсов является недостаточно высокая точность преобразования длительности импульсов, обусловленная тем, что поступление входного сигнала, срабатывание триггера и открывание при этом второго ключа может происходить в моменты времени как перед очередным импульсом второго источника импульсов, так и сразу после него. Поэтому после открывания второго ключа время поступления первого импульса на вход второго счетчика каждый раз будет различным и лежит в пределах длительности периода следования импульсов второго источника импульсов. Следовательно, погрещность преобразования будет в один период импульсов второго источника импульсов. К недостаткам удлинителя относится и ограниченный диапазон преобразования (расширения) импульсов, обусловленный тем, что выходной импульс, начинающийся по переднему фронту входного импульса, должен закончиться до начала следующего входного импульса. Таким образом, максимальный диапазон расширения ограничен длительностью одного периода следования входных импульсов.

Цель изобретения - повышение точности

и увеличение диапазона преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что

в удлинитель импульсов, содержащий два

счетчика импульсов, поразрядные выходы

которых соединены с соответствующими входами устройства сравнения кодов, выход которого связан со входами установки счетчиков и со входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом формирователя одиночных импульсов, подключенного к шине управляющего сигнала, шину входного сигнала, источник импульсов опорной частоты и два элемента И, введены делитель частоты, второй триггер, четыре элемента HjTpn элемента ИЛИ, два элемента НЕ и дифференцирующая цепь, вход которой соединен с шиной входного сигнала, а выход подключен ко входу первого элемента И и через первый элемент НЕ ко входу второго триггера, один выход которого соединен со вторым входом формирователя одиночных

импульсов, со входами втооого, третьего элементов И и первого элемента ИЛИ. Второй выход триггера соединен со входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента И, ко входу делителя частоты и ко второму входу второго элемента И, выход которого соединен со входом второго элемента ИЛИ, а третий вход соединен со входом шестого элемента И и с шиной управляющего сигнала, которая подключена через второй элемент НЕ ко второму входу третьего элемента И и к третьему входу четвертого элемента И, выход которого подключен через третий элемент ИЛИ к счетному входу второго счетчика импульсов. При этом второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом

шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом де.аителя частоты и с третьим входом третьего элемента И. выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого

„ подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, подключенного выходом ко второму входу второго триггера. Выход первого триггера соединен со вторым входом первого элемента

5 ИЛИ, выход которого связан со входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с источником импульсов опорной частоты, а выход устройства сравнения кодов подключен ко входу установки делителя частоты.

Блок-схема удлинителя импульсов приведена на чертеже.

Удлинитель импульсов содержит счетчики 1, 2 импульсов, устройство 3 сравнения кодов, триггеры 4, 5, шину 6 входного сигнала, источник 7 импульсов опорной частоты, элементы И 8-13, делитель 14 частоты, элементы ИЛИ 15, 16, 17, формирователь 18 одиночного импульса, дифференцирующую цепь 19, элементы НЕ 20, 21, шину 22 управляющего сигнала. Шина 6 входного сигнала подключена через дифференцирующую цепь 19 ко входам элемента И 9 и элемента НЕ 20. Выход элемента И 9 соединен с единичным входом триггера 4, нулевой вход которого соединен с выходом элемента НЕ 20, единичный выход триггера 4 - с первым входом элемента ИЛИ 15, с первым входом формирователя 18 одиночного импульса и с первыми входами элементов И 10, 11. Нулевой выход триггера 4 соединен с первым входом элемента И 13, второй вход которого связан с выходом элемента И 8, со входом делителя 14 частоты и со вторым входом элемента И 10, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 16, а третий вход - с первым входом элемента И 12 и с шиной 22 управляюцдего сигнала, которая подключена ко второму входу формирователя 18 и через элемент НЕ 21 ко второму входу элемента И 11 и к третьему входу элемента И 13. Выход элемента И 13 подключен через элемент ИЛИ 17 к счетному входу счетчика 2 импульсов. Второй вход элемента ИЛИ 17 соединен с выходом элемента И 12, второй вход которого связан с выходом делителя 14 частоты и с третьим входом элемента И 11, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ 16. Выход элемента ИЛИ 16 подключен к счетному входу счетчика 1 импульсов, выход которого соединен со вторым входом элемента И 9. Вход установки делителя 14 частоты подключен к выходу устройства 3 сравнения кодов, к нулевому входу триггера 5 и ко входам установки счетчиков 1, 2, поразрядные входы которых подключены к соответствующим входам устройства сравнения кодов. Единичный вход триггера 5 соединен с выходом формирователя 18 одиночного импульса, а единичный выход - со вторым входом элемента ИЛИ 15, выход которого подключен к источнику 7 импульсов опорной частоты.

Примем состояние триггеров, при котором на нулевом выходе разрещающий потенциал, за нулевое, а состояние, при котором на единичном выходе разрешающий потенциал, за единичное.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 1, 2, триггеры 4, 5 и делитель 14 частоты находятся в нулевом состоянии. При этом элемент И 8 закрыт по первому входу низким (запрещающим) потенциалом выхода элемента ИЛИ 15, элемент И 9 закрыт по первому входу низким потенциалом выхода дифференцирующей цепи 19, элементы И 10, И закрыты по первым входам низким (запрещающим) потенциалом единичного выхода триггера 4, элемент И 12 закрыт по второму входу низким выходным потенциалом делителя 14 частоты, элемент И 13 закрыт по второму входу низким выходным потенциалом элемента И 8.

Устройство может работать в двух режимах: в режиме формирования выходного импульса, начало которого совпадает с началом входного импульса, и в режиме формирования выходного импульса, начало 5 которого совпадает с концом входного импульса.

При работе удлинителя импульсов в первом режиме на шину 22 управляющего сигнала подается высокий потенциал, который открывает по третьему входу элемент

о И 10, по первому входу элемент И 12 и переводит формирователь 18 в режим формирования одиночного импульса по переднему фронту входного импульса. Положительный импульс, подлежащий .расширению, поступает с шины 6 входного сигнала на вход дифференцирующей цепи 19. Импульс с выхода дифференцирующей цепи 19, совпадающий с передним фронтом входного импульса, открывает элемент И 9 и, поступая на единичный вход триггера 4, устанавливает его в единичное состояние. При этом высокий потенциал единичного выхода триггера 4 открывает по первому входу элемент И 10, открывает через элемент ИЛИ 15 элемент И 8 и вызывает срабатывание формирователя 18.

Выходной импульс формирователя 18, поступая на единичный вход триггера 5, устанавливает его в единичное состояние. На единичном выходе триггера 5 появляется положительный потенциал, передний фронт

0 которого совпадает с передним фронтом входного сигнала. Импульсы источника 7 опорной частоты начинают поступать через открытый элемент И 8 на вход делителя 14 частоты и через открытый элемент И 10 и элемент ИЛИ 6 на счетный вход счетчика 1. После записи в счетчик 1 числа «1 на его выходе появляется низкий потенциал, закрывающий по второму входу элемент И 9. Импульсы с выхода делителя 14 частоты проходят через открытый элемент И 12 и элемент ИЛИ 17 на счетный вход

0

счетчика 2.

По окончании входного сигнала (по заднему фронту) импульс с выхода дифференцирующей цепи 19 поступает через элемент

НЕ 20 на нулевой вход триггера 4, устанавливая его в нулевое состояние. При этом низким потенциалом единичного выхода триггера 4 закрывается элемент И 10 и прекращается поступление импульсов опорной частоты на вход счетчика 1. Элемент И 8

остается открытым за счет высокого потенциала, подаваемого на его второй вход с выхода элемента ИЛИ 15, на втором входе которого присутствует высокий потенциал единичного выхода триггера 5, поэтому выходные импульсы делителя 14 частоты продолжают поступать на вход счетчика 2. В момент равенства кодов, записанных в счетчиках 1 и 2, на выходе устройства 3 сравнения кодов появляется положительный импульс, который устанавливает в нулевое (исходное) состояние счетчики 1, 2, целитель 14 частоты и триггер 5. При этом на выходе триггера 5 формируется задний фронт выходного импульса, и низким выходным потенциалом закрывается элемент ИЛИ 15 и соответственно элемент И 8. При установке в нулевое состояние счетчика I на его выходе появляется высокий потенциал, который снова открывает по второму входу элемент И 9.

Удлинитель импульсов может также работать в режиме деления частоты входных сигналов. При этом, если к моменту поступления с 6 входного сигнала второго, третьего и других импульсов сравнения кодов не происходит, то триггер 4 не устанавливается в единичное состояние по передним фронтам этих импульсов, так как элемент И 9 остается закрытым по второму Е5ходу низким выходным потенциалом счетчг-ка 1 и в счетчике 1, до момента сравнения кодов остается записанным число, соответс 8ующее длительности первого входного импульса. После сравнения кодов счетчики сбрасываются в нулевое состояние, открывается но второму входу элемент И 9 и очередной после открывания элемента И 9 имггульс проходит на единичный вход, триггера 4, устанавливая его в единичное состояние. Таким образом, в режиме частоты входных сигналов диапазон преобразования (расширения) длительности .пьсов может быть увеличен д,о двух, трех и т. д. периодов следования входных сигнале:-;.

Чтобы получить выходной импул.ьс, длительность которого меньше длителыю-сти входного импульса, на шину 22 управляющего сигнала подается низкий потенциал, который переводит формирователь 18 в режим формирования одиночного импульса по заднему фронту входного импульса и через элемент НЕ 21 открывает по второму входу элемент И 11 и по третьему входу элемент И 13. Тогда с приходом положите.пьного входного импульса устанавливается (по переднему фронту) в единичное состояние триггер 4. Высоким потен i,и-; ал ом единичного выхода триггера 4 открывается по первому входу элемент И 11 и открывается через элемент ИЛИ 15 элемент И 8. При этом импульсы опорной частоты с выхода элемента И 8 начинают поступать на вход делителя 14 частоты. Выходные ймпульсы делителя частоты проходят через элемент И i и элемент ИЛИ 16 на сч.;тпь;й вход счетчика 1.©

По окончании входного импульс.;: (по заднему фропту) триггер 4 устанавливается в нулевое состояние. При этом импульсом с выхода формирователя 18 устанавли }ается в единичное состояние триггер 5. На единичном выходе триггера 5 появляется положительный потенциал, передний фронт котороа

го совпадает с задним фронтом входного импульса. Положительный потенциал выхода триггера 5 открывает через элемент ИЛИ 15 элемент И 8. При установке з нулевое состояние триггера 4 низким потенциалом единичного выхода закрывается элемент И

i 1 и ирекрашается поступление иглпульсов на счетчик I,, а высоким потенциалом нулевого выхода триггера открывается по первому входу элемент И 13. При этом импульсы опорной частоты с выхода элемента

Il 8 начинают поступать через элеглент И 13 и элемент Pi ЛИ 17 на счетный вход счетчика 2 до сравнения ко/лов. В момент сравнения кодов счетчики 1, 2, делитель 14 частоты и триггер 5 устанавливаются в исходное состояние. На выходе триггера 5 формируется задний фронт выходного импульса и низKK:w потенциалом выхода триггера 5 заксывается элемент п 8,

Конструктивные особенности предлагаемого технического pemeiiKH позволяют повысить точность преобразования за счет ис(юльзо;зания дели-т-еля частоты вместо второго отдельного источника импульсов. При этом делитель частоты в исходном состоянии и после окончания ках Л-Ого цикла преобразования уст-анавлньается в нулевое состояние, а заполнение его импульсами опорной частоты всегда начинается но открыванию элемента М, стояш.его на входе делителя, в моменты Ел емени, совпадающие с передним фронтом входного сигнала. Благодаря этому время v oявлeния первого импульса на выходе делителя частоты относительно переднего фронта входного сигнала всегда постоянно. Следовательно, погрешность преобйазопаикя длите.пьности импульсов опре.еляется олько длительностью периода следовазкя импульсов опорной частоты. Кроме того, пред:1агае.мое устройство позволяет увеличить диапазон преобразования (расширекия) -псгульсов, т-ах как длительi-юсть вьиодрого .:ьсг ограничена одним периодом следозания входных нмпчмьсов. ,кой импульс, начинающийся по :iepc;u- {i:,ov фронту первого входного импульса, MO/KCv продолжаться с приходом втоpoio и 1юс,леду( входных импульсов, при этом Б псрБ():.1 счетчике остается записанным число, пропорциснально длительности перЕ0)о Бхо.чного Kviiiyjjbca, ;ак как элеиент И, сгояпхчй ::пслр ,,кффР1)енцирующой цепи, остается накрьпым до момента сраснепия кодов. Рабо:гя в laKCK оежике, предложенное устройство наряду с расширением длитeльнociи ЕХО/1НЫХ импульсов осуществляет деление частоты входных импульсов.

Формула изобретения

Удлинитель импульсов. со.ержащий два счетчика импульсов, поразрядные выходы которых соединены с соответствующими входами устройства сравнения кодов, выход которого соединен со входами установки счетчиков и со входом нервого триггера, второй вход которого соединен с выходом формирователя одиночных импульсов, подключенного к шине управляющего сигнала, шину входного сигнала, источник импульсов опорной частоты и два элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения диапазона преобразования, в него введены делитель частоты. второй триггер, четыре элемента И, три элемента ИЛИ, два элемента НЕ и дифференцируюшая цепь, вход которой соединен с шиной входного сигнала, а выход подключен ко входу первого элемента И и через первый элемент НЕ ко входу второго триггера, один выход которого соединен со вторым входом формирователя одиночных импульсов, со входами второго, третьего элементов И и первого элемента ИЛИ, второй выход триггера соединен со входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента И, ко входу делителя частоты и ко второму входу второго элемента И, выход которого соединен со входом второго элемента ИЛИ, а третий вход соединен со входом шестого элемента И и с шиной управляющего сигнала, которая подключена через второй элемент НЕ ко второму входу третьего элемента Инк третьему входу четвертого элемента И, выход которого подключен через третий элемент ИЛИ к счетному входу второго счетчика импульсов, при этом второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты и с третьим входом третьего элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетном у входу первого счетчика импульсов, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, подключенного выходом ко второму входу второго триггера. при этом выход первого триггера соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с источником импульсов опорной частоты, а выход устройства сравнения кодов подключен ко входу установки делителя частоты, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 455469, кл. Н 03 К 5/04, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР № 549883, кл. Н 03 К 5/04, 1977.