Устройство для синхронизацииСигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК H03K5/13 

Устройство для синхронизации сигналов относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть применено для синхронизации5

сигналов с различных дискретных устройств, в том числе и с электромеханических.

Известно устройство-для синхронизации импульсов, содержащее входной to и выходной триггеры триггер сброса, три элемента И-НЕ и инвертор, в котором достигается высокая надежность за счет того, что исключаются кратковременные выбросы на выходе устройства, а длительность выходного сигнала определяется лишь длительностью тактового импульса 1.

Недостатком данного устройства . является низкая помехоустойчивость. 20

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для синхронизации, содержащее входной и выходной триггеры триггер сброса, пять элементов И-НЕ, 25 два инвертора, шимы синхронизируемого и тактового сигналов. И1ина синхронизируемого сигнала соединена через первый элемент И-НЕ с единичным входом выходного триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно через второй и третий элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами выходного триггера, ,а вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ соединены через инвертор с шиной тактового сигнала, при этом единичный выход выходного триггера соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с выходом устройства, с нулевым входом входного триггера и с единичным входом триггера сброса, а нулевой выход триггера сброса соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ, шина синхронизируемого сигнала через второй инвертор соединена с первым входом пятого элемейта И-НЕ, выход которого подключен к нулевому входу триггера сброса, а вторые входы четвертого и пятого элементов И-НЕ соединены с .шиной тактового сигнала 2 ,

Это устройство также обладает низкой псмехсустойчивостью и малой надежностью при синхронизации сигналов с электромеханических устройств.

При появлении высокочастотной помехи на шине синхронизируемого сигнала произойдет переключение - входного триггера. Далее работа устройства не зависит от состояния входного сигнала а определяется лишь сигналом на тактовой шине. Следовательно, независим от того, помеха или полезный сигнал поступили на вход устройства, произойдет его ср абатывание. При наличии на входе серии высокочастотных помех будет на&людаться беспсрядочное срабатывание устройства, а при поступлении сигналов от электромеханических устройств- многократное срабатывание устройства от одного по лезного сигнала, так как на фронте и срезе, как правило, присутствуют колебания из-за несовершенства электро механических устройств (дребезг контактов, большое значение паразитных параметров. Даже такая мера , как увеличение периода следования тактовых импульсов ,до величин, сравнимых с менем переходных процессов в электро механических устройствах не избавляет известное устройство от указанного недостатка, а лишь ухудшает его быстродействие. В этом случае не будет наблюдаться многократного срабатывания устройства на переднем фро те сигнала, но появляется вероятност срабатывания на срезе полезного сигнала, что приведет к двухкратному ер батыванию на один полезный сигнал. Целью изобретения является Повыше ние помехоустойчивости устройства. Указанная цель достигается тем, ЧТ.О в устройство для синхронизации сигналов, содержащее входной и выход ной триггеры, триггер сброса, пять элементов И-НЕ, два инвертора, шины тактового и синхронизируемого сигналов, выходную Ш1-1НУ, причем шина синхронизируемого сигнала соединена через первый элемент И-НЕ с единичным входом входного триггера, еди ничный и нулевой выходы которого сое динены соответственно через второй и третий элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами выходного триггера, а вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ соединены через первы инвертор с шиной тактового сигнала, при этом нулевой выход выходного три гера соединен со вторым входом перво го элемента И-НЕ, а единичный с пе вым входом четвертого элемента И-НЕ, выхйд которого соединен с выходом устройства и с единичным входом сброса, нулевой выход которого соединен с третьим входом перво го элемента И-НЕ, при этом иина синхронизируемого сигнала через второй инвертор соединена с первым входом пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к нулевому входу триггера сброса, а вторьте входы четвертого и пятого элементов И-НЕ соединены с шиной тактового сигнеша, дополнитель но введены триггер и три элемента И-НЕ, причем первый вход первого дополнительного элемента И-НЕ соединен с единичным выходом выходного триггера, второй вход - с дополнительным входом первого основного элемента И-НЕ и с шиной тактового сигнала, а выход - с нулевым входом входного триггера, первые и вторые входы второго и третьего основных элементов. И-НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго и третьего дополнительных элементов И-НЕ, выходы которых соединень соответст1}3 енно с единичным и нулевым входами дополнительного триггера, нулевой выход которого соединен с дополнительньзм входом четвертого элемента И-НВ, а третий вход второго дополнительного элемента И-НЕ соединен с выходом второго инвертора. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для синхронизации сигналов; на фиг. 2-6 - временные диаграммы, поясняю1иие его работу . Устройство содержит входной триггер 1, выходной триггер 2, триггер 3 сброса, дополнительный триггер 4, элементы И-Е1Е 5-12, инверторы 13, 14j шину 15 синхронизируемого сигнала шину 16 тактового сигнала 17 - выход устройства. Входной триггер 1 соединен через элементы 7, 3с триггером 2 и через элементы 11, 12 с триггером 4, а выходной триггер 2 соединен через элемент 9 с триггером 3. Шина 15 синхронизируемого сигнала подключена к входу элемента 5.и через инвертор 13-к входам элементов 10, 11. Шина 16 TaiCTOBoro сигнала соединена с входами элементов 5,6,9,10 и через инвертор 14 с в Й1дами элементов 7,8,11,12. Единичный выход триг- . гера 2 соединен с входом элемента 6, а выходы элементов 5,6 соединены с входами триггера 1. Выход элемента 11соединен с нулевы-м входссл триггера 3, а обратные связи с нулевых выходов триггеров 2,3 соединены с входами элемента 5. Нулевой выход триггера 4 соединен с входом элемента 9, выход которого подключен к выходу 17 устройства. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии все триггеры находятся в нулевом состоянии на единичных выходах триггеров низкий потенциал, на нулевых - высокий). На шине 15 синхронизируемого сигнала низкий потенциал, на шине 16 тактирующие импульсы с длительностью tJ и длительностью паузыи,}. На выходах элементов 5.,6,7,9,11 высокий потенциал, на выходах элементов 8, 10, 12- шлпульсы поддерживающие в статическом режиме нулевое состояние триггеров 2,3,4. На выходе 17 устро ства высокий потенциал. Рассмотрим 5 режимов работы устройства. Режим I . Входной сигнал на шине 15 имеет длительность t , при этом r7t: -2Ca. При совпадений входного сигнала т(актовым импульсом выделяется сигна на выходе элемента И-НЕ 5, так как два других его входа подготовлены нулевыми состояниями триггеров 2 и Триггер 1 переключится в состояние 1. При наступлении паузы тактовог сигнала единичное состояние триггер 1перепишется через элементы И-НЕ 7 .и 8 в триггер 2, а в триггер 4 не запишется, так как элемент 11 закры по одному из входов, на который пос пает инверсия входного сигнала. Сос тояние триггера 4 останется нулевым. С появлением очеред нсго импуль са на тактовой аине выделяется импульс на выходе элемента 9, подгото ленного единичнш.1 состоянием тригге 2и нулевым - триггера 4. Сигнал с выхода элемента 9 поступает на выход устройства, а также на установку, триггера 3 в единичное состояние. Кр ме того, в этом такте работы тактовы импульс через элемент б устанавлива триггер 1 в исходное нулевое состоя ние. Сброс триггера 2 происходит в следующем такте работы импульсом с выхода элемента 8 во время паузы та вого сигнала. В то же время подтверждается нулевое состояние триггера 4 сигнсзлом с выхода элемента 1 Дсшее состояние триггеров не меняется пока на входе -держится входной сигнал. С окончанием входного сигнала триггер 3 сброса сигналом с выхода элемента 10 устанавливается в исходное нулевое состояние и устройство готово к приему следующего входного сигнала. Временная диаграмма на фиг. 2 поясняет работу устройства в этом режи не. Режим 11 . Входной сигнал на шине 15 имеет длительность t iС2. Если входной сигнал не совпадает во времени с тактовым импульсом,тоимпульса на выходе элемента 5 не выд лится и устройство на этот входной сигнал не прореагирует. Если входной сигнал совпадает во времени с тактовым импульсом, то как и в первом режиме, триггер 1 перебросится в единичрюе состояние, а в следующем такте, т.е. во время паузы тактового сигнала, триггер 2 установится в единичное состояние. В отличии от режима Т во втором такте произойдет переключение триггера 4 в единичное состояние сигналом с выход элемента 11, так как в течение паузы входной сигнал на шине 1 должен исчезнуть, а .его инверсия разрешит работу элемента 11. Элемент 9 закрыт по одному из входов нулевым выходом триггера 4.На выходе элемента 9 сигнал не появится, а триггер 3 останется в нулевом состоянии. Триггер 1 в третьем такте работы перебросится в исходное нулевое состояние сигналом С выхода элемента б, а триггеры 2,4 в четвертом такте работы устройства установятся в состояние О сигнгшаг ми с выходов элементов 8, 12 соотве ственно. Таким образом, в случае короткого входного сигнала работают триггеры l,2,4f а сигнгш на выхс 17 устройства не выдается. Работа в этом режиме поясняется фиг. 3. Режим щ . На входе устройства серия коротких импульсов, В этом случае работа устрсйства аналогична работе в режиме tI,лишь с тем отличием,что происходит многократное переключение триггеров 1,2,4 пока не окончится серия-входных импульсов. На выходе 17 устройства сигнал при этом не появится. Работа устройства поясняется диаграммой фиг. 4. Реким VV . Входной сигнал имеет длительность ь 7/2С . , но передний фронт его затянут и наблюдаются колебания. Работа устройства при наличии на входе коротких импульсов аналогична режиму ill . Происходит поочередное переключение триггеров 1,2,4: в первом такте триггер 1 устанавливается в состояние 1, во втором такте триггеры 2,4 - в состояние 1, в третьем такте триггер 1 - в состояние О, в четвертом - триггеры 2,4 в состояние О. Затем цикл повторяется до тех пор, пока не появится на входе устойчивый сигнал, непропадаю а Ий в течение паузы тактирующего сигнала. В этом случае триггер 4 не переключится, а работа устройства будет соответствовать режиму Т; На выходе 17 появится один импульс. Временная диаграмма на фиг. 5 поясняет работу устройства в этом режиме. Режим i . Входной сигнал имеет длительность Cyitr -ь 2.t,j , цо срез его затянут и наблюдаются колебания. Пока длится входной сигнал, работа аналогична работе при 1-ом режиме, а на срезе сигнала - аналогична работе Б-режиме Щ. На выходе будет един импульс. Работа устройства, в этом режиме поясняется диаграммой на фиг. б. При синхронизации сигналов от различных дискретных устройств, находящихся на значительном /,халении в каналах связи, возникают лажные сигналы в виде высокочастотных помех, кроме того,, на фронтах сигналов наблюдаются колебания, особенно при поступлении их от эдектромеханических устройств из-за дребезга контактов , высоких значений паразитных индуктивностей и емкостей, В данном устройстве входной сигнал контролиру ется на длительность и на отсутствие колебаний на фронтах, при этом производится отбор полезного сигнала и выдача на каждый полезный сигнал одного импульса стандартной длительности совпадающего во времени с так товым импульсом. В связи с этим повышается помехоустойчивость устройства и оно может применяться для синхронизации сигналов без специальных мер защиты от помех. Формула изобретения Устройство для синхронизации сигналов, содержащее входной и выходной триггеры, триггер сброса, пять элементов И-НЕ, два инвертора, шины так тового и синхронизируемого сигналов выходную шину, причем шина синхронизируемого сигнала соединена через первый элемент И-НЕ с единичным входом входного триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно через второй и третий элементы И-НЕ с единичным и нулевым а вторы входами выходного триггера. входы второго и третьего элементов И-НЕ соединены через первый инвертор с шиной тактового сигнала, при этом нулевой выход выходного тригге ра соединен со вторым входом первог элемента И-НЕ, а единичный - с перв входом четвертого элемента И-НЕ, вы ход которого соединен с выходом уст ройства и с единичным входом триг гера сброса, нулевой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ, при этом шина синхронизируемого сигнала через второй инвертор соединена с первым входом пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к нулевому входу триггера сброса, а вторые входы четвертого и пятого элементов И-НЕ соединены с шиной тактового сигнала, о т л и ч а ющ ее с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него дополнительно введены триггер и три элемента И-НЕ, причем первый вход первого дополнительного элемента И-НЕ соединен с единичным выходом выходного триггера, второй вход - с дополнительным входом первого основного элемента И-НЕ и с шиной тактового сигнала, а выход - с нулевым входом входного триггера, первые и вторые входы второго и третьего основных элементов И-НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго и третьего дополнительных .элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с единичным и нулевым входами дополнительного триггера, нулевой выхац которого соединен с дополнительным входом четвертого элемента И-НЕ, а третий вход второго допалнительного элемента И-НЕ соединен с выходом второго инвертора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 402143, кл. Н 03 К 5/13, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 457176, кл. Н 03 К 5/13, 1975 (прототип) .

(риг. 5