Устройство для синхронизации импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K5/13 H03K3/64 

54) УСТРОЙСТВО для СИНХРОНИЗАЦИИ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к импульсно технике и предназначено для синхронизации асинхронных импульсов импульсами тактовой частоты. ,

Известно устройство для синхронизации асинхронных импульсных последовательностей импульсами тактовой частоты, выполненное на микроэлектронных схемах с использованием триггерных ячеек, и содержащее входной триггер, выходной,триггер, три элемента И и два элемента НЕ 1.

Однако при разработке цифровых устройств на микроэлектронных схемах надежность функционирования их бпределяется не только вероятностью отказа интегральной схемы, зависящей от схемотехнических характеристик самой схемы, но и вероятностью ложного переключения (сбоя) триггерных схем под влиянием внешних помех. Вероятность сбоя триггерной схемы, в свою очередь, зависит от степени взаимного электромагнитного влияния внешних мёжсхемных связей., происходящего вследствие перекрестных наводок и, в конечном итоге, от технической реализации монтажных соединений. Относительно высокая чувствительность ho запуску, способность не только передавать, но и фиксировать воздействие помехи и превращать ее в ложную информацию, делает триггер наиболее уязвимым для помех в цифровых

устройствах. Поэтому при воздействии внешних помех, особенно в условиях бортовой аппаратуры, возрастает вероятность сбоя триггеров, входящих в состав устройств, что может привести к появлению ложной выходной информации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для синхронизации, содержащее первый и второй TaKTHpyeNwe триггеры, RS-триггер, первый и второй двухвходовые элементы И-НЕ, шину первого тактового импульса, шину второго тактового импульса, шину

входного сигнала и выходную шину, а также многовходовый элемент И-НЕ. Устройство остается работоспособным при воздействии на него (по шинам пи тания или входного сигнала) случайных или периодических импульсных помех, если их длительность не превы(где if - длитель+ t

шает t

СА.

ти ность тактового импульса, t- сдвиг между тактовыми импульсами) .и частота следования отдельных импульсов помехи меньше частоты следования тактовых импульсов 23. Однако при воздействии.на устройство более длительной помехи, которая может привести к сбою всех триггерных ячеек, вероятность выдачи ложной выходной информации остается достаточно высокой. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости . Указанная цель достигается тем, что в устройство для синхронизации импульсов, содержащее шину входного сигнала, две шины тактовых импульсов RS-триггер, два тактируемых триггера два дву свходовых элемента И-НЕ тл пер вый многовходовыйэлемент И-НЕ, первые три входа которого подключены соответственно к прямым выходам такт руемых триггеров и к второй шине так товых -импульсов, а выход - к первому входу RS-триггера, R-вход которого соединен с входной шиной , а выходы с информационными входами первого тактируемого триггера, выходы которо го соединены с одноименными информационными входами второго .тактируемог триггера, входы первого двухвходовог элемента И-НЕ подключены к входной шине и второй шине тактовых импульсо а выход к счетному входу второго так тируемого триггера, введены второй многовходовый элемент И--НЕ, два элемента НЕ, два двухвходовых элемента И и датчик -помех, например тактируемый триггер, информационные входы которого перекрестно соединены с выходами, причем первые три входа второго многовходового элемента И-НЕ объединены с первыми тремя входами первого многовходового элемента И-НЕ четвертый вход которого подключен к инверсному выходу датчика помех, прямой выход которого подключен к четвертому входу второго многовходов го элемента И-НЕ, выход которого соединен р одним из входов второго дву входового элемента И-НЕ, выход которого подключен к выходной шине, а другой вход - через первый элемент НЕ - к выходу первого многовходового элемента И-НЕ, первая шина подключена к счетному входу первого тактируемого триггера, вторая тактовая шина через второй элемент НЕ к установочному входу датчика помех, (установочные входы тактируемых триг гepoд5 соединены соответственно с выхода ш элементов И, первые входы которых подключены к входной шине, а вторые входы подсоединены к дополнительному установочному входу RS-триг гера и к инверсному выходу датчика помех. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы. Устройство для синхронизации импульсов содержит RS-триггер 1, первы тактируемый триггер 2, второй тактируемый триггер 3, первый и второй многовходовые элементы И-НЕ 4 и 5, первый и второй двухвходовые элементы И-НЕ 6 и 7, первый и второй элементы НЕ 8 и 9, первый и второй элементы И 10 и 11, датчик 12 помех, входную шину 13 асинхронного сигнала, первую шину 14 тактовых импульсов, вторую шину 15 тактовых импульсов, выходную шину 16. . Устройство работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала и внешних помех устройство находится в устойчивом состоянии, при этом на R-вход RS-триггера 1 поступает сигнал логического О, следовательно, на его инверсном выходе присутствует потенциал логическая 1 (фиг.2д) Таким образом, на информационных входах 3 и К тактируемого триггера 2 имеются потенциалы логическая 1 и логический О соответственно. Несмотря на это тактируемые триггеры 2и 3 не переключаются при поступлении тактовых импульсов с шин 14 и 15, так как потенциал логического О с входной шины 13 через элементы И 10, 11 поступают на R-входы этих триггеров и удерживает их в исходном состоянии (фиг.2 е,ж). Мно-говходовые элементы И-НЕ 4, 5 заперты сигналами логического О, поступающими с прямых выходов триггеров 2 и 3(фиг. 2 л,м), и на шине 16 устройства присутствует сигнал логическая 1 (фиг. 2 н). С инверсного выхода датчика 12 помех на элемент И-НЕ 4 поступает сигнал логическая 1, а с прямого выхода На элемент И-НЕ 5, сигнал логический О (фиг. 2 в), так как тактовыми импульсами по шине 15 через элемент НЕ 9 датчик 12 помех удерживается по R-входу в исходном состоянии. При появлении сигнала логическая 1 по входной шине 13 на выходах элементов И 10, 11 (фиг. 2 з,и) возникают сигналы логическая 1. Поэтому тактовый импульс, приходящий с шины 14,- переключает тактируемый триггер 2 (фиг. 2 е). Соответственно меняются потенциалы на информационных входах тактируемого триггера 3, тактовый импульс с шины 15 проходит через открытый входным сигналом элемент И-НЕ .6 на счетный вход тактируемого триггера 3 и переключает его (передним фронтом). Таким образом, на трех входах элемента И-НЕ 4 присутствует сигнал логическая 1 и, поступающий на его четвертый вход, тактовый импульс с шины 15 проходит через элемент И-НЕ 4и переключает по входу S, RS-триггер 1, меняя потенциалы на информационных входах триггера 2. Приэтом элемент И-НЕ 5 заперт сигналом логический О с прямого выхода датчика

12 помех и на выходе элемента И-НЕ 5 присутствует логическая 1 (фиг. 2 м). Тактовый импульс, появившийся на выходе элемента И-НЕ 4 (фиг. 2 л) инвертируется элементом НЕ 8 и проходит через открытый элемент И-НЕ 7 на выходную шину 16 устройства (фиг. 2 н). Следующий тактовый импульс с шины 14 переключает триггер

2в .исходное состояние, тем самым меняются потенциалы на информационных входах триггера 3. Тактовый импульс

с шины 15 переключает триггер 3 в исходное состояние (фиг. 2 ж). Таким образом, на один входной сигнал фор1«О1руется один тактовый импульс. При окончании входного сигнала сигналом логический О по входной шине 13 триггеры 2 и 3 подтверждаются в исходном состоянии, а RS-триггер 1 переключается меняя потенциалы на информационных входах триггера 2 (фиг. 2 д). Устройство готово к приему следующего входного сигнала. При воздействии внешних помех, вероятность сбоя тактируемых триггеров 2, 3 и появление ложной информации на выходе элемента И-НЕ 4 резко возрастает, особенно при длительностях помех, больших чем t + 1сд. Введение датчика 12 помех, у которого счетный вход (вход запуска) свободен, позволяет исключать прохо;адение ложной информации на выход устройства при одновременном сбое тактируемых триггеров 2 и

3от воздействия внешних помех.

Рассмотрим три случая:

И 10, 11 подается на R-входы триггеров . 2 и 3, устанавливая и удерживая их в исходном состоянии. Этот сигнал по входу $2 удер;кивает RS-триггер 1 в состоянии логическая 1 (на Q выходе). Таким образом, тактовый импульс с шины 15 не может пройти на выход элемента И-НЕ 4. Этот тактовый импульс через элемент НЕ 9 возвращает датчик 12 в исходное состояние. . Тактовые импульсы с шин 14, 15 все время подтверждают исходные состояния триггеров 2 и 3, пока присутствует наведенный помезой, потенциал на входной шине 13.

к этому моменту триггеры 2 и 3 переключаются в рабочее состояние и на выходе элемента И-НЕ-4 появляется полезный Сигнал (фиг.- 2 л), то помеха перебрасывает триггеры 1, 2 и 3 в , исходное состояние. Однако мри этом срабатывает датчик 12, выходи)ой сигнал которого устанавливает RS-триггер 1 в состояние 1, запирает элемент И-НЕ 4 и удерживает триггерьГ 2 и 3 в исходном состоянии. При этом появление ложной информации исключается, если длительность дробления больше чем t-, + t.

0

Таким образом, ложный импульс, появившийся на выходе элемента И-НЕ 4

0 и импульс с выхода элемента И-НЕ 5 одновременно подаются на элемент ЗАПРЕТ, состоящий из элемента НЕ 8 и элемента И-НЕ 7. При этом появление ложной информации на выходной шине 16 исключается.

5

Таким образом, предлагаемое устройство обладает самокорректируемостью при и после воздействия внешних помех, т.е. обнаруживает помеху и корректирует сбои триггеров, а в

0 отдельных случат4х (при обрывах) исправляет ошибку.

I Формула изобретения

5 I

Устройство для синхронизации импульсов, содержащее шину входного сигнала, две шины тактовых импульсов КЗ-триггер два тактируемых тригге0ра, два двухвходовых элемента И-НЕ и первый многовходовый элемент И-НЕ, первые три входа которого подключены соответственно к прямым выходам тактируемых триггеров и к второй шине тактовых импульсов, а выход - к пер5вому входу RS-триггера, R-вход которого соединен с входной шиной, а выходы - с информационными входами первого тактируемого триггера, выходы которого соединены с одноименны0ми информационными входами второго тактируемого триггера, входы первого двухвходового элемента И-НЕ подключены к входной шине и второй шине тактовых импульсов а выход к счет5ному входу второго тактируемого триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены второй мкоговходовый элемент И-НЕ, два элемен та НЕ, два двухвходовых элемента И

0 и датчик помех, например тактируемый триггер, информационные входы которого перекрестно соединены с выходами, причем первые три входа второго многовходового. элемента И-НЕ объеди5

нены с первыми тремя входами первого многовходового элемента И-НЕ, четвертый вход которого подключен к инверсному выходу датчика помех, прямой выход которого подключен к четвертому входу второго многовходового элемента И-НЕ, выход которого соединен с одним из входов второго двухвходового элемента И-НЕ, выход которого подключен к выходной шине, а другой вход - через первый элемент НЕ - к- выходу первого многовходового элемента И-НЕ, первая тактовая шина подключена к счетному входу первого тактируемого триггера, вторая тактовая шина через второй элемент НЕ к установочному входу датчика помех, установочные входы тактируемых триггеров соединены соответственно с выходами элементов И, первые входы которых подключены к входной шине, а вторые входы подсоединены к дополнительному установочному входу RS-триггера и к инверсному входу датчика помех.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

Фиг.1

L.L:

U

U

u

«41