Синхронизирующее устройство Советский патент 1981 года по МПК H03K5/13 

(54) СИНХРОНИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в уст ройствах радиоизмерительной техники например в осциллографии и измерителях параметров импульсных сигналов. В технике измерения парамет импульсных сигналов для получения точных результатов необходима жесткая временная связь параметров, синхронизирующего измерительного уст ройства с измеряемым сигналом, т.е. синхронизирующие устройства должны иметь малую собственную задержку при широком частотном диапазоне синхронизации и высокой стабильности синхронизации, обеспечивающей жесткую временную связь выходного сигнала с вхо ным. Известно синхронизир5тощее устройство, содержащее последовательно сое диненные усилитель, элемент задержки, элемент янтисовпадений, триггер, формирова ель и одновибратор, выход которого гоединен со вторыми входаМИ триггера и элемента антисовпадений, а второй вход одновибратора подключен ко -второму выходу усилителя Dl . Недостатком известного устройства является ограниченный частотный диапазон синхронизации. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являет;ся синхронизирующее устройство, содержащее последовательно соединенные усилитель, первый элемент И, первый элемент задержки второй элемент И и первый формирователь, выход которого соединен через одновибратор со вторым входом первого и первым входом третьего элементов И и входом второго элемента задержки, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с третьим входом первого и вторым входом третьего элементов И, выход которого через второй формирователь соединен со вторым входом второго элемента И 2.

Недостатком данного устройства является большая задержка сигнала в цепи вход - выход.

Цель изобретения - повышение точности синхронизации за счет сокращения задержки сигнала в цепи вход выход устройства.

Указанная цель достигается тем, что в синхронизирующее устройство, содержащее усилитель, вход которого соединен с входной шиной устройства, а также последовательно соединенные первьм элемент И, первый элемент задержки, второй элемент И и первый формирователь, один из выходов которого соединен с выходной шиной устройства, а другой - через одновибратор с первыми входами первого и третьего элементов И и входом второго элемента задержки. Прямой и инверсный выходы которого соединены со вторыми входами соответственно первого и третьего элементов И, а выход третьего элемента И через второй формирователь соединен со вторым входом второго элемента И, дополнительно введен элемент задержки, вход которого соединен с выходом усилителя и четвертыми входами первого и третьег элементов И, третьи входы которых соединены с инверсным выходом дополнительного элемента задержки.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство синхронизации содержит усилитель 1, первый элемент И2, первый элемент 3 задержки, второй элемент И4, первый формирователь 5, одновибратор 6, третий элемент И7, второй элемент 8 задержки, второй формирователь 9 и дополнительный элемент 10 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Импульс синхронизации поступает на вход усилителя 1, где усиливается до величины, достаточной для работы последующих элементов, и поступает на четвертые входы первого 2 и третьего 7 элементов И.

На другие входы этих элементов поступают сигналы с выходов дополнительного элемента 10 задержки, второго элемента 8 задержки и одновибратора 6. Параметры элемента 8 задержки выбраны так, что задержки сигнала f выхода одновибратора 6

по ее инверсному выходу (tn) приI -i

мерно в Два раза больше задержки

по прямому выходу (txj). Задержка синхронизирующего сигнала в элементе 10 задержки взята близкой к

-21 а ее выходной сигнал инвертирован.

Синхронизирующий сигнал проходит на выход первого 2 и третьего 7 эле leHTOB И только при одновременном появлении на их входах сигнала уровня логическая 1.

Рассмотрим работу устройства с момента времени, когда на выходе од, новибратора 6 появится отрицательный 5 перепад напряжения (от уровня логическая I к уровню логический О)соответствующий фронту выходного отрицательного импульса с него.

Этот перепад, поступив на первые входы первого 2 и третьего 7 элементов И, запретит прохождение через них синхронизирующего импульса, поступающего с выхода усилителя I на их четвертые входы.

Запрет будет продолжаться в течение времени, равного длительности импульса с выхода одновибратора 6, а на выходе устройства сигнал будет отсутствовать.

По концу импульса с одновибратора 6 на его выходе возникает положительный перепад напряжения (от уровня логический О к уровню логическая 1), благодаря чему снимается запрет, действующий на первых входах первого 2 и третьего 7 элементов И.

Прохождение синхронизирующего импульса на выход этих элементов теперь зависит от соотношения задержанных сигналов, действующих на их вторых и третьих входах и снимаемых с второго 8 и дополнительного 10 элементов задержки

Рассмотрим условия прохождения импульсов через первый элемент И2. 5 Разрешающий положительный перепад с прямого выхода элемента 8 задержки поступает на его второй вход спустя время t после появления положительного перепада на первом входе. Поэтому разрешение прохождения сигнала через элемент И2 начнется с момента времени Ц .

В зависимости от момента поступления синхронизирующего импульса на четвертый вход и момента поступления разрешающего положительного перепада на второй вход элемента И2, возможны следующие два случая: А.) . Синхронизирующий импульс пост пает после поступления разрешающего перепада. На выход элемента И2 пройдет часть синхронизирующего импульса по длительности равная величине задержки на элементе 10, так как с каж ;дым синхронизирующим импульсом, поступающим с выхода усилителя 1 на .чет вертый вход элемент И2, через время, равное задержке импульса на элементе 10, на третий вход элемента И2 посту пает инверсный синхронизирующий импульс, который является запрещающим для части синхронизирующего импульса, действующего на четвертом входе. Б). Синхронизирующий импульс поступил в момент поступления разрешающего перепада. В этом случае на выхо элемента И2 пройдет некоторая часть этого синхронизирующего импульса, определяемая местоположением его фро нта по отношению к перепаду. Если к приходу следующего синхронизирующего импульса переходной процесс, со ответствующий разрешающему перепаду, закончится, то последующие синхронизирующие импульсы в соответствии с случаем А пройдут на выход неискажен ными. В описываемом случае первый из выходных импульсов искажен, а последующие неискажены. Этот искаженный импульс необходимо исключить из числа пропускаемых на выход устройства, так как из-за нестабильности частоты синхронизирующего сигнала и нестабил ности длительности импульса с одновибратора 6, условия прохождения импульса от такта к такту на выход эле мента И2 могут быть как соответствую щие случаю А, так и случаю Б. Это оз начает, что первый импульс может быт как неискаженный, так и искаженный, что приведет к временной нестабильности импульса на выходе устройства. Рассмотрим условия прохождения сигнала через третий элемент И7. После поступления разрешающего положительного перепада на первый вход этого элемента с выхода одновибратора 6, спустя время tr на второй его вход с инверсного выхода элемента 8 задержки поступает запрещающий отрицательный перепад. Так на элементе И7 образуется временная зона шириной t/j, в течение которой разрешается прохождение синхронизирующего импульса на его выход. Начало зоны опережает разрешающий перепад на втором входе элемента И2 на величину t., а конец отстает от него на эту же величину. Зона trt используется для установления факта возможности искажения импульса на выходе элемента И2, так как совпадение синхронизирующего импульса с этой зоной говорит о возможности совпадения его с разрешающим перепадом на входе этого элемента, а значит и об искажении первого выходного импульса. Синхронизирующий импульс, поступающий на четвертый и третий входы элемента И7 и совпадающий с зоной trt, проходит на его выход. Попадание синхронизирующего - импульса на границы зоны приводит к его укорочению (искажению). Цепь, составленная из элемента И2 и элемента 3 задержки, образует основной канал передачи синхронизирующих импульсов, а цепь, составленная из элемента И7 и формирователя 9, образует вспомогательный канал. На втором элементе ИД организуется запрет импульсами вспомогательного канала импульсов основного канала. Если синхронизирующий импульс попал в зону ti, то любой импульс в основном канале считается искаженным и подлежит запрету в пределах этой зоны. Запрет осуществляется импульсом с формирователя 9, который поступает на второй вход второго элемента И4 уровнем логический О и на время своей длительности блокирует прохождение импульса основного канала через первый вход этого элемента на его выход. Длительность запрещающего импульса выбирается несколько большей длительности импульса с выхода элемента И2, получающейся при работе его в случае Б. Второй формирователь 9 обладает пороговыми свойствами. Он запускается только при значении длительности входного для него импульса, превышающем некоторое минимальное значение . Такие ситуации по запуску возникают при попадании синхронизирующего импульса на границы зоны trj. Так как этим граничным значениям соответствуют либо отсутствие разрешающего перепада в основном канале (начало зоны), либо закончившийся переходной процесс, соответствующий разрешающему перепаду (конец зоны), то неустойчивая работа вспомогательного канала на границах зоны не приводит к временной нестабильности импульса с выхода устройства. Это происходит потому, что по началу зоны в основном канале импульс отсутствует, а концу зоны соответствует неискаженный импульс в основном канале, который или пропускаеся на выход (при незапуске второго формирователя 9) или не пропускается (при запуске), но тогда на выход устройства пройдет следующий синхронизирующий импульс, который заведомо правее конца зоны и неискажен.

Элемент 3 задержки выравнивает задержки, приведенные ко входам элемента И4, основного и вспомогательного каналов. Выравнивание необходимо для исключения помех при запрете импульсов основного канала.

Таким образом, благодаря вспомогательному каналу и наличию зоны t импульс с выхода элемента И4 всегда неискаженный.

Этим импульсом запускается формирователь 5, который выдает импульс на выход одновибратора 6 и запускает его.

По фронту импульса одновибратора 6 поступает запрет на первые входы первого 2 и третьего 7 элементов И и далее по появлению среза импульса цикл повторяется.

Период повторения выходных импульсов не менее длительности импульса с одновибратора 6 при произвольном периоде входного синхронизирующего сигнала.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы при работе устройства на высокой частоте. Диаграммы приведены на выходах элементов, обозначенных в соответствии с нумерацией их на фиг. 1. Период синхронизирующего сигнала взят меньшим зоны t, что соответствует частотам в сотни МГц, так как зона t rt составляет единицы наносекунд. Первый импульс основного канала (элемент 2), соответствующий зоне tft, искажен из-за наложения его на разрешающий перепад элемента 8 (элемент 8, прям.). Во вспомогательном канале (элемен 7) также появится серия импульсов, соответствукяцих зоне tQ,. Этими импульсами запускается фор-мирователь 9 и выдает отрицательные

импульсы (формирователь 9), задержанные на величину задержки запуска

формирователя (t) и длительностью, не менее длительности импульсов основного канала.

Импульсы основного канала задерживаются на величину tr, / 1ф в элементе 3 задержки (элемент З), что обеспечивает надежный запрет импульсами вспомогательного канала импульсов основного канала.

На выход элемента И4 пройдут импульсы основного канала за исключением соответствующих импульсов вспомогательного канала (элемент 4).

Первый импульс из числа прошедших на формирователь 5, запустит его. Сформируется выходной импульс (формирователь 5) и импульс запуска одновибратора 6 (одновибратор 6)

В течение времени, равного задержке запуска одновибратора 6 ( , на вход формирователя 5 будут поступать синхронизирующие импульсы. Так как длительность выходного импульса

(t) выбрана большей задержки запуска одновибратора, то число этих импульсов конечно и прекращаются они раньше, чем начинается формироваться срез выходного импульса.

С запуском одновибратора 6 прохождение импульсов в основном и вспомогательном каналах запрещается.

На выходе устройства формируется импульс постоянной длительности (tji,) , привязанный к неискаженному входному синхронизирующему импульсу (заштрихованный импульс на диаграмме Усилитель 1)

На средних и низких частотах в

зону t2 может попасть не более одного синхронизирующего импульса, что не нарушает работу устройства. Формула изобретения Синхронизирующее устройство, содержащее усилитель, вход которого соединен с входной шиной устройства, а также последовательно соединенные первый элемент И, первый элемент задержки, второй .элемент И и первый формирователь, один из выходов которого соединен с выходной птной устройства, а другой - через одновибратор с первыми входами первого и третьего элементов И и входом второго элемента задержки, прямой и

инверсный выходы которого соединены со вторыми входами соответственно первого и третьего элементов И, а выход третьего элемента И через второй формирователь соединен со вторым входом второго элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности синхронизации, а него дополнительно введен элемент задержки, вход которого соединен с выгг ходом усилителя и четвертыми входами

66727 0

первого и третьего элементов И, третьи входы которых соединены с инверсным выходом дополнительного элемента задержки. 5 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

кл. Н 03 К 5/13, 17.07.78.