Устройство для синхронизации импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K5/13 

(54) УСТГОЙСТВО ДЛЯ СИНХЮНИЗАЦИИ

1

Изобретение относится к импульсной технике и может найти П1Н{мененке в щ{фровых устройствах различного назначения, например в электронных цифровых вычислительных машинах, цифровых изме{жтельных приборах и цифровых нрео азователях.

Известно устройстве для синхронизащш импульсов, содержащее дае шииы парафазных синхроимпульсов, триггер, четыре элемента И и шину сигнала запуска 1.

Недостаток известного устройства заключается в том, что в нем вошюжно формирование сигнала помехи на выхода устройства да начала формирования полезного сигнала в случае совпадения момента перекрытая синхрсигазируюших сигналов иа входах выходного элемента И с моментом нарастаиня фронта сигнала запуска. Это происходят вследствие того, что запрещающий сигнал, формируемый входным элементом И при перекрытии синхронизируюишх сигиалсю, поступает на вход выходного элемента И с запаздьюаиием, определяемым временем задержки сигнала во входном элементе И. В результате сигнала ИМПУЛЬСОВ

помехи проходит на выход устройства, что снижает надежность его работы. Это проявляется, в особенности, если время переключения элементов меньше времени спада или нарастания фронта сигнала, а пороги срабатывания элементе имеют разброс, что вполне возможно для элемйггов с (1епосредственными связями, например для интегралыгых микросхем.

Наиболее близким по технической сущности к изо теигао является устройство для

«О синхронизация импульсов, содержащее три т{ 1ггера, тшертор, элелгент ИЛИ и шесть элементов И 2.

Недостатки данного устройства состоят ,j в том, что формярова1ше выходного сигнала происходит по окончании входного импульса, что снижает быстродействие устройства, а также недостато шая надежность его работы при разбросе знафний времени срабатьгаання отдельных его элементов, что может привести

20 к формированию сигнала помехи на выходе устройства.

Цель изобретення - повышение надежное ти устройства.

Эта цепь достигается тем, что в устройство для синхронизации импульсов, содержащее трн триггера, инвертор и лва элемента И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с выходной шиной устройства, при этом вход инвертора подключен к шине синхроимпульсов н первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход инвертора подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а единичный вход третьего триггера подключен к шине запуска, введены дополнительно три последовательно соединенных инвертора, при этом первый нулевой вход третьего триггера, соединен с шиной запуска, а выход основного инвертора подключен ко второму нулевому входу третьего триггера и входу первого дополнительного Н1шертора, выход которого подключен ко второму нулевому входу третьего триггера, а выходы второго и третьего дополнительных инверторов соединены соответственно с третьим единичным и нулевым входами третьего триггера, прямой выход которого подключен к едакичному входу первого триггера, первому нулевому входу второго триггера и третьему входу второго элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, вторым нулевым входом второго триггера и четвертым Нулевым . входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к единичному входу второго триггера, первому нулевому входу первого триггера и третьему входу первого элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вторым нулевым входом первого триггера и четвертым единичным входом третьего триггера.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый-третий триггеры 1-3, первый и второй элементы 4, 5 И, основной и дополнительные элементы 6-9 НЕ, элемент 10 ИЛИ, шину 11 синхроимпульсов, шину 12 запуска и выходную шину 13 устройства. Третий триггер содержит элементы 14, 15 И-НЕ.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 1 и 2 установлены в нулевое состояние сигналом начальной установки (не показана). При этом запрещаюидалш сигналами с их единичных выходов закрыты элементы 4, 5 И соответственно.. Кроме того, в исходном состоянии на шину 12 запуска подается запрещающий сигнал (например, потешщал нулевого уровня), который поступает на соответствующие единичный

и нулевой входы триггера 3. В связи с этим оба элеме1гга 14 и 15 в триггере 3 закрыты, и на обеих его выходах прямом и инверсном, сохраняются разрешающие сигналы (например,

потенциалы положительной полярности). При наличии разрешающего сигнала на шине 11 синхроимпульсов разрегпающие сигналы устанавливаются соответственно на выходах элементов 7, 9 НЕ и на соответствующих входах

элемента 15, а на выходах элементов 6, 8 НЕ н на соответствующих входах элемента 14 запрещающие сигналы.

Если на шину 12 запуска подается разрешающий сигнал в момент появления разрепи5 ющего сигнала на шине 11 синхроимпульсов, открывается элемент 15, а элемент 14 остается закрытым, поскольку на его входы поступают запрещающие сигналы с выходов элементов 6, 8 НЕ, а также с выхода элемен0 та 15. При этом триггер 3 переходит в состояние 1, н запрещающий сигнал с выхода элемента 15 поступает соответственно на нулевой выход триггера 3 и далее на соответствующий вход элемента 4 И и на еданичный

5 вход трнггера 2, что приводит к закрытию элемента 4 И по входу, соединенному с нулевым выходом триггера 3, и к установке триггера 2 в состояние 1 с задержкой, равной времени срабатывания этого трнггера.

0Сигналом с единичного выхода триггера 2

при этом подготавливается к срабатьшанию элемент 5 И, а сигналом с нулевого выхода триггера 2 эакрываются по соответствующим входам элемент 4 И, а также элемент 14 в триггере 3 и, кроме того, подтверждается нулевое состояние триггера 1. Тем самым запрещается установка в состояние 1 триггера 1 и запрещается прохождение сигналов через элемент 4 И на время дальнейшей работы устройства. После того, как сигнал на шине 11 синхроимпульсов станет запрещающим, на выходе элемента 6 НЕ и на соответствующем входе элемента 5 И появляется разрещающий сигнал. При этом элемент 5 И открывается, и на его выходе, а, следовательно, н на выходной шине 13 устройства формируется выходной сигнал. Если же на шину 12 запуска разрешающий сигнал подается в момент появления запрещающего сигнала на шине 11 синхроимпульсов, аналогичным об° разом сигнал с единичного выхода триггера 3 устанавливает в состояние 1 триггер 1. Сигналом с единичного выхода триггера 1 элемент 4 И открывается, а сигналом с нулевого выхода этого триггера закрьгоаются по со5 ответсгвующнм входам элемент 5 И, а также элемент 15 в триггере 3 и, кроме того, подтверждается нулевое состояние второго триг- , гера. Очередной разрешающий сигнал, поступающий на тиину II синхроимпульсов, проходит при этом через элемеит 4 И и элемен 10 ИЛИ на выходную шину t3 устройства. Если длительность синхроилптульсз, поступающего на шину 11 синхроимпульсов, равна длительности паузы между синхроимпульсами в обоих рассмотренных синхрозированный сигнал на выходной шине устройства сдвинут относительно момента постутшен сигнала запуска на время, равное шш меньшее половине периода следования С1шхроимпульсов. Исключение кратковременного перекрытия синхронизирующих сигналов на нулевых и единичных входах триггера 3, при появлении синхроимпульса на шине 11 синхроимпульсов а в связи с этим и исключение кратковременных помех низкого уровня на нулевом и единичном выходах триггера 3, осуществляется следующим образом. Например, если сигнал на выходе элемента 6 НЕ и, следовательно, на входе элемента 7 НЕ и на соответствующем еш1ничном входе триггера 3 является запрещающим, то при. нарастании переднего фронта разрешающего сигнала на выходе элемента 6 НЕ возможно сохранение разрешающего сигнала на выходе элемента 7 НЕ вследствие задержки срабатывания этог элемента. На выходе элемента 9 НЕ сигнал также остается разрешающим, поскольку он дважды инвертирован по отношению к сигналу на выходе элемента 7 НЕ. В этом случае исключение одновременного появления разрешающих синхронизируюищх сигналов на нулевых и единичных входах триггера 3 обеспечивается с помощью элемента 8 НЕ, поскольку сигнал на его выходе, а, следовательно, и на соответствующем единичном входе триггера 3 в течение времени срабатьтания. элементов 7, 8 НЕ является запрещающим. Разрешаннций сигнал на выходе эдюмента 8 НЕ появляется после того, как сигнал на входе элемента 8 НЕ, а, следовател но, и на соответствующем нулевом входе три гера 3, соединенном со входом элемента 8 Н становится- запрещающим. Тем самым исключается перекрытие разрешающих синхронизирующих сигналов на единичньгх и нулевых входах триггера 3 при нарастании переднего фронта сигнала на входе злемента 7 НЕ. В случае спада заднего фронта разрешающего сигнала на входе элемента 7 НЕ сначала должен появиться запрещающий сигнал на соответствующем единичном входе триггера 3, соединенном со входом элемента 7 НЕ, а затем должны появиться разрешающие сигналы на выходах элементов 7, 9 НЕ. Если же при спаде заднего фронта разрешающего сигнала на входе злемента 7 НЕ, этот элемен 36 срабатывает преждевременно, например, вследствие различия пороов срабатьгеания элементов, и на его выходе появляется разрешаюисий сигнал, то в этом случае запрещающий сигнал на выходе элемента 9 НЕ продолжает сохрзнг.ля, поскольку еще не сработали элементы 8, 9 НЕ. Тем самым и в этом случае исклю чается перекрытие разрешающих синхронизирующих сигналов, поступающих с выходов элементов 6-9 НЕ на соответствующие единичные и нулевые входы триггера 3. В связи с зшм при появлении разрешающего сигнала на шине 12 запуска открытым оказывается только ojiom из элементов 14 или 15, у которого оба синхронизирующих сигнала являются разрешаюишми в момент поступдення сигнала запуска. В случае,если фронт нарастания сигнала запуска и фронты карастания или спада синхронизирующих сигналов на выходах элементов 6-9 НЕ превыощают времена срабатывания .этих элементе и, следовательно, перекрываются во врекюнм, то в этом случае также исключается возможность формирования помехи, на выходной шине устройства даже при одновременном кратковременном появлещ и разрешакшщх синхроньэирующйх снгналов на соответствующих входах элементов 14 и 15. Например, если сигнал . запуска поступает на щину 12 в момент нарастания переднего фронта разрешающего синхронизирующего сигнала на шине 11. то, соответстБенно, нашнается спад разрешающих сигналов на выходах элементов 6, 8 НЕ и нарастание разрешающих сигналов на выходах элементов 7, 9 НЕ. В этом случае возможно перекрытие разрешающих синхронизирующих сягналов на соответствующих входах элемента 14 с разрешающими синхронизирующими сигналами на входах элемента 15. Поскольку до момента поступления сигнала на щину 12 запуска оба элемента 14 и 15 закрыты, и на их выходах удерживаются разрешающие сигналы, то при одновременном появлении разрешающнх синхронизируккцих сигналов на входах ... л элемента 15 и на входах элемента 14 возможно кратковременное формирование запрещающих сигналов на обсягх выходах этих эльментов. Длительность эгах сигналов зависит от времени срабатьтания элементов 14 и 15, от длителыюсти фронтов нарастания и спада сигналов, а также от величины порогов срабатьтания элементов. Кратковременные запрещаюшяе сигналы с выходов элементов 14 и 15, с одной стороны, воздействуют через обратные связи на соответствующие входы этих же элементов а, с другой стороны, воздействуют на единичные входы триггеров 1, 2 и входы элементов 4, 5 И. Если первым

закрывается элемент J5 запрсшагощим сигналом с выхода элемента 14, а затем устанавливается 8 состояние 1 триггер ), го поступление синхронизнруюгнего сигнала с ишны 1 синхроимпульсов на выходную итну устройства разреишется через элемент 4 И. Кратковременный сигнал помехи на выходе элемента 15 приводит в рассмотренном случае лишь к ограничению плительности сигнала, формируемого на выходе элемента 4 И. Аналогичная ситуация в случае, если запрещающим сигналом с выхода элемента 14 сначала устанавливается в состоятше 1 триггер 1 до момента закрытия указанным сигналом элемента 15. Если после перехода первого триггера в состояние 1 элемент 15 еще не закрыт, например, вследствие недостаточной длительности запрещающего сигнала на выходе элемента 14, то элемент 15 закрыт запрещающим сигналом с нулевого выхода триггера 1. При этом запрещающий сигнал с нулевого выхода триггера 1 закрывает элемент 5 И н удерживает в состояшш О триггер 2. Формирование сигнала помехи на выходе элемента 5 И в этом случае также не происходит, поскольку он надежно закрыт при переходных процессах, рассмотренных выше. Это обеспечивается тем, что элемент 5 И до поступления сигнала запуска закрыт запрещающим сигналом с единичного выхода триггера 2. При появлении рассмотренных кратковременных запрещающих сигналов на выходах элементов 14 и 15 запрещение срабатывания элемента 5 И обеспечивается сначала запрещающим сигналом с выхода элемента 14, а затем запрещающим сигналом с выхода элемента 6 НЕ, поскольку к этому моменту. времени сигнал на его выходе запрещающий. После установки триггера 1 в состояние 1 закрытое состояние элемента 5 И обеспечивается запрещающисигналом с нулевого выхода этого триггера.

Аналогичным образом обеспечивается исключение формирования сигналов помех на выходной щи не устройства и в случае, если при появлении кратковременных запрещающих сигналов на выходах элементов 14 и 15 первым переходит в состояние 1 триггер 2. В этом случае открытым остается элемент 5 И на выходе которого формируется сигнал после появления разрещающего синхронизирующего сигнала на выходе элемента 6 НЕ.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить возможность формирования сигналов помех на выходной щине устройства, как при любых сочетаниях времен переключения его элементов, так и при увели чении фронтов сигналов по сравнению с временем переключения элементов, в том числ;

и при увеличении фронтов выходных сигналов, поступающих на олнну 11 синхроимпульсов и шину 12 запуска, например, в случае, если фронты входных сигналов искажены за счет влияния паразитных емкостей линий свя3, подключаемых к шине 11 синхронмпульсов и к шине 12 запуска.

Формула нзобретення

Устройство для сннхрониюции импульсов, содержащее тр« триггера, инвертор и два элемента И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с выходной шиной устройства, при этом вход инвертора подключен к шине синхроимпульсов и первому входу первого злемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход инвертора подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а единичный вход третьего триггера подключен к щине запуска, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены дополнительно три посяедовательно соединенных инвертора, при этом первый нулевой вход третьего триггера соединен с шиной запуска, а выход основного инвертора подключен ко второму нулевому входу третьего триггера и входу первого дополнительного инвертора, выход которого пошсяючен ко второму нулевому входу третьего триггера, а выходы второго н третьего дополнительных инверторов соединены соответственно с третьим единичным и нулевым входами третьего триггера, прямой выход которого подключен к единичному входу первого трнггера, первому нулевому входу второго триггера н треть ему входу второго элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, вторым нулевым входом второго триггера и четвертым нулевым входом третьего трнггера, инверсный выход которого подключен к единичному входу второго триггера, первому нулевому входу первого триггера и третьему входу первого элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вторым нулевым входом первого триггера н четвертым единичным входом третьего трнггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 307502, кл. Н 03 К 3/57, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 739721, кл. Н 03 К 5/13, 1978.