Генератор тактовых импульсов Советский патент 1980 года по МПК G06F1/04 

Изобретение отнсюится к вычислитель ной технике и может быть использовано в устройствах управления. Известно устройство для генерирования тактовых сигналов, содержащее гене ратор импульсов, счетчик, дешифратор, регистр, промежуточный и выходной сум матор, пересчетную схему, триггер и ло гические элементы И, ИЛИ Ij . Недостатком известного устройства является его конструктивная сложность и, как следствие, высокая стоимость и низкая надежность работы, кроме того, на нем невозможно получить высокочастотные импульсные последовательности из-за инерционности большого количества последовательно включенных элементов схемы. Известен генератор с логической схе мой, который содержит четыре двухвхо- довые схемы совпадений, выход каждой из которых соединен с двумя другими схемами ,2. Недостатком этого устройства является то, что оно формирует выходные импульсные последовательности с взаимным перекрытием по фазе. В большинстве устройств управления используются тактовые сигналы, полностью не совпадающие по фазе. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор тактовых импульсов, содержащий П триггеров с раздельными входами, вы- хЪды которых : соединены с первыми входами соответствующих элементов И -НЕ, выходы каждого элемента И-НЕ подключены ко входам остальных элементов И-НЕ 3. Данное известное устройство формирует импульсные последовательности, не . совпадающие по фазе. Недостатком его является конструктивная сложность, а также ограниченная область применения, обусловленная отсутствием возможности управления началом в концом генерации тактовых импульсов, т. е. устройство генерирует импульсы в течение всего того времени, пока на него подается напряжение питания. Цель изобретения упрощение устрой ства и расширение области его применения за счет возможности управления на- чалом и концом генерации импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в генераторе тактовых импульсов, содержащем tl триггеров с раздельн1лми входами, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов И.НЕ, выходы каждого элемента И-НЕ подключены ко входам остальных элементов И-НЕ, выходы каж«. дого из элементов подключены к первому входу установки в О соответствующего триггера и к первому BXCN ду установки в I последующего триггера, шина сигнала Сброс соединена со вторыми входами установки в О всех триггеров, а шины сигналов Пуск подключены ко вторым входам установки в соответствующих триггеров. На фиг. 1 приведена функциональная схема генератора для случая, когда чис ло фаз импульсных последовательностей 1J1 - 3; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Генератор тактовых импульсов содержит триггеры 1, 2, 3, элементы 4, 5, 6, И-НЕ , шины 7, 8, 9 сигналов Пус шину 10 сигнала Сброс, шины 11, 12 13 выходных тактовых последовательностей импульсов. Каждый триггер может быть выполнен на двух элементах И-НЕ. Выходы триггеров 1, 2, 3 соответственно связаны с первыми входами элементов И-Н 4, 5, 6. Выход элемента И-НЕ 4 соединен со вторыми входами элементов 5, 6, с первым входом установки в О триггера 1 и первым входом уст новки в I триггера 2. Выход элемен та 5 И-ИВ соединен со вторым входом элемента 4 И-НЕ, третьим входом элемента 6 И-Ь{Е, первым входом установ ки в О триггера 2 и первым входом установки в 1 триггера 3. Выход эле мента 6 И-НЕ соединен с третьими вх дами элементов 4, 5, И-НЕ, с первым входом установки в О триггер|а 3 и с первым входом установки в тригге 1. Шины 7, 8, 9 сигналов Пуск соот ветствепно ..-вязаны со вторыми входам установки п I триггеров 1, 2, 3. Ши на Ю сигналя Сброс подключена ко вторым входам установки в О триггеров 1, 2, 3. Для пояснения принципа работы выбирают такую элементную базу, в которой каждый элемент И-НЕ срабатывает от сигналов высокого уровня (около + . , а каждый триггер реагирует на сигналы низкого уровня (около О В). Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии, как показано на фиг. 2, на шине 1О в промежутке времени от t о до t J низкий уровень напряжения, на шинах 7, 8, 9 - высокий. От низкого уровня шины 10 триггеры 1, 2, 3 установлены в нулевое состояние, т. е. на их нулевых выходах высокий уровень напряжения, а на единичных - низкий, поэтому на выходах элементов 4, 5, 6 И-НЕ - высокие уровни напряжений. В момент времени t на шине Ю низкий уровень напряжения меняется на высокий, при этом состояние триггеров не изменяется до момента времени 2 Если в момент времени tg шине 7установить низкий уровень напряжения то к моменту времени i создаются условия для срабатывания элемента 4 И-НЕ. Промежуток времени между и обусловлен задержкой срабатывания элемента 4 И-НЕ. С выхода элемента 4 И-НЕ сигнал низкого уровня поступает на выходную шину 11, а также на установку в нулевое состояние триггера 1 и в единичное состояние триггера 2. По этому сигналу в момент времени , , т. е. с некоторой задержкой, обусловленной инертностью триггеров 1 и 2, триггер 1 устанавливается в нулевое состояние, а триггер 2 - в единичное. С выхода триггера 1 на вход элемента 4 И«НЕ поступает низкий уровень напряжения, поэтому в момент времени t (с некоторой задержкой) на выходе элемента 4 ,, ,г И-НЕ низкий уровень напряжения меняется на высокий. В момент времени tg создаются условия для срабатывания элемента 5 И-НЕ. 8момент времени t , т. е. с задержкой, обусловленной инерционностью элемента 5 И-НЕ, на его выходе появляется низкий уровень напряжения. С выхода элемента 5 И.ЛЕ сигнал низкого уровня поступает на выходную шину 12, на установку в О триггера 2 и на установку в триггера 3. В момент времени 17 т. е. с некоторой задержкой, триггер 2 устанавливает-

57

ся в нулевое ссч;гояние, а триггер i « в единичное, а в момент времени to , т.е с задержкой, на выходе элемента 5 И-НЕ низкий уровень напряжения меняется на высокий. Аналогично описанному выше, в момент времени t выходе элемента 6 И-НЕ высокий уровень напряжения меняется на низкий. Этот сигнал поступает на выходную шину 13, триггер 3 устанавливается в О, а триггер 1 в

. Процесс генерации импульсов повто- ряетс я до появления на шине 1О сигнала Сброс в момент времени tjo; при котором триггеры 1, 2, 3 одновременно устанавливаются в состояние О, и процесс генерации импульсов прекращается.

Генератор начинает работать снова после появления на любой из шин 7, 8, 9 сигнала Пуск, при этом первый импульс появляется на той выходной шине, которая управляется через элемент И-НЕ триггером, установленным в единичное состояние сигналом Пуск .

Построение п - фазного генератора производится наращиванием схемы, приведенной на фиг. 1, соответствующим количеством триггеров и элементов И-НЕ Число триггеров и элементов И-НЕ будет соответственно равно П , причем каждый элемент И-НЕ будет содержать по П

входов.

Частота генерации импульсов определяется инерционностью элементной базы, но может подбираться введением элементов задержки, например , из in пар пос- ледовательно соединенных инверторов (rn-l, 2 . . . ), подключаемых между выходами элементов И-НЕ и цепями управления триггеров (на схеме не показано).

Предлагаемое устройство, по сравнению с известным, реализуется меньшим количеством оборудования, так как не

126

;содержит в своем составе избыточных узлов - генератора прямоугольных импул сов и блока управления. Кроме того, позволяет управлять началом и концом генерации импульсов с любой фазы, поэтому оно может .найти применение как в качестве обычного генератора высокочастотных тактовых импульсов, так и в качестве генератора пачек импульсов, сдвинутых во времени относительно друг друга.

Формула изобретения

Генератор тактовых импульсов, содер- жащий п триггеров с раздельными входами, выходы которых соединены с первым входами соответствующих элементов И И-НЕ, выходы каждого элемента И-НЕ подключены ко входам остальных элементов И-НЕ, отличающийся, тем, что, с целью упрощения устройства и расширения области его применения за счет возможности управления началом и концом генерации импульсов, выходы каждого из элементов И-НЕ подключены к первому входу установки в О соответствующего триггера и к первому входу установки в последующего триггера, шина сигнала Сброс соединена со вторыми входами установки в О всех триггеров, а шины сигналов Пуск подключены ко вторым входам установки в соответствующих триггеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 3895О2, кл. Q Об Р 1/О4, 1971

2.Патент США № 33SO659, кл. 331-57, 1967.

3.Патент США № 374О660, кл.-331-45, 1973 (прототип).

I Ч1 . . , , . f

. - ( I

V5.23l-2;

io i

Фш./

/«