Устройство для формирования регулируемой временной последовательности импульсов Советский патент 1982 года по МПК G05F1/04 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЕГУЛИРУЕМОЙ ВРЕМЕННОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ

t

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано при конструировании и построении цифровых ЭВМ, измерительных приборов и устройств автоматики.

Известно устройство - двоичный управляемый делитель частоты, испопьзущее двоичный делитель и содержащее первый счетчик, выходы которого соединены с первыми входами элементов И, вторые входы которых объединены, а выходы подключены к соответствуюи 1М входам второго счетчика til.

Однако с помощью указанного устройства нельзя получать временные последовательности с произвольно изменяемым периодом следования импульсов.

Наиболее близким по технической сущности является устройС)ВО для формирования временной последователь|ности импульсов, содержащее первый и второй счетчики, группу злементов И переписи кода с первого счетчика на второй, первый, второй и третий элементы И, триггер входнуп и выходную шины устройства. Выходы первого счетчика соединены с первыми входами элементов И переписи кода, вторые входы которых объединены, а выходы подклвчены к соответствующим входам второго счетчика, выходы второго счетчика соединены с соответствующими входами первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика и нулевому входу триггера, единичный вход которого связан с выходной шиной устройства, с объединенными вторыми входами элементов И переписи кода .и с выходом третьего элемента И, первый вход которого связан с нулевым выходом триггера, еди20 («1ЧНЫЙ выход которого подключен к первому входу второго элемента И, шяход которого связан со счетным вхоjgoM второго счетчика, входная шина устройства связана с вторыми входами второго и третьего элементов И 21. Недостатком известного устройства является невозможность получения временных последовательностей импульсов с произвольно измеряемым периодом следования. Цель изобретения - возможность полумения временных последовательностей импульсов с произвольно изменяемым периодом следования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования регулируемой временной последовательности импульсов, содержащее два счетчика, первую группу элементов И, три элемента И, триггер, причем ВЫХОДЫ-разрядов первого счетчика соединены соответственно с первыми входами элементов И первой груп пы, выходы которых соединены соответственно с нулевыми входами разрядов второго счетчика .выходы разрядов которого соединены с входами первого элемента и, выход которого соединен с входом сброса триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго элемента И, вЫход которого соединен со счетным входом второго счетчика, инверсный в|1ход триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И и является информационным входом устройства, выход синхронизации смены кода которого соединен с выходом третьего элемента И, с вторыми входами элементов И первой группы, с входом установки триггера, введены регистр, вторая группа элементов И, блок сравнения, элемент НЕ, три элемента И, причем прямые выходы разрядов регистра соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходом четвертого элемента И, вход которого соединен с входом элемента НЕ и является входом управления режимом работы устройства, выход элемента НЕ соединен с первым входом пятого элемента И второй вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и с выходом первого элемента И, входы которого соединены соответственно с входами первой группы блока сравнения, входы второй группы которого соединены с инверсными выходами разрядов регистра, входы разрядов которого являются входами управляющего кода устройства, информационный выход устройства соединен с выходом шестого элемента И и со входом сброса первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом пятого элемента И, выход блока сравнения соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И. На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в различных режимах. Устройство содержит счетчик 1, первую группу 2 элементов И, счетчик 3, блок А сравнения, элемент И 5, регистр 6, вторую группу 7 элементов И, триггер 8, элементы И 9 - 13, элемент НЕ, И, информационный вход 15 устройства, информационный выход 16 устройства, вход 17 управления режимом работы устройства, информационные входы 18 устройства, выход 19 синхронизации смены кода устройства. Первый 1 и второй 3 счетчики представляют собой двоичные суммирующие ачетчики со сквозным переносом. Количество разрядов каждого счетчика определяется из максимально необходимого периода следования импульсов на первом выходе 16 устройства. Первая 2 и вторая 7 группы элементов И представляют собой наборы двухвходовых элементов И, количество которых равно разрядности первого 1 и второго 3 счетчиков. Блок Ц сравнения построен на логических элементах И и ИЛИ, сигнал на выходе которого вырабатывается при равенстве прямого кода на втором счетчике 3 и инверсного кода на регистре 6. Первый элемент И 5 имеет один выход и количество входов, равное разрядности второго счетчика 3. Регистр 6 построен на RS- триггерах, количество которых равно разрядности первого 1 и второго 3 счетчиков. Триггер 8 представляет собой Я5-триггер. Второй 9, третий 10, четвертый 11, пятый 12, шестой 13 элементы И имеют один выход и два входа каждый. Элемент НЕ И служит для получения инверсного сигнала, поступающего по управляющему входу устройства. 5 Устройство работает в четырех режимах. Первый режим. На управляющем входе 1 низкий уровень сигнала, второй выход 19 не используется, при этом на гюрвом выходе 16 устройства.фор мируется импульсная последовательность с линейно нарастающим периодом следования, максимальная величина которого определяется разрядност счетчиков 1 и 3. Второй режим. На управляющем входе 17 высокий уровень сигнала, второй выход 1Э не используется, при этом на первом выходе 16 устройства формируется импульсная последовательность с постоянным периодом сле дования, определяемым кодом, записанным на регистре 6. Период импуль ной последовательности на первом вы ходе 16 устройства равен Т (N+ 1) TO, (t где Т - период выходной импульсной последовательности; TO - период входной импульсной последовательности, поступающей по синхровходу 15; N - код, записанный на регистре 6 . Третий режим. На управляющем вхо де 17 устройства низкий уровень сиг нала, второй выход 19 используется, при этом на первом выходе 16 устрой тва формируется импульсная последовательность с линейно нарастающим периодом следования, причем максимальный период на каждом цикле рабо ты определяется соотношением U), кодом, записанным на регистре 6. Четвертый режим. На управляющем входе 17 высокий уровень сигнала, второй выход 19 используется, при этом период между следованием каждого импульса на первом выходе 19 определяется соотношением {, т.е. кодом, записанным на регистр 6. На фиг.2 изображены последователь ность 20 импульсов с периодом TQ, поступающая на синхровход устройства 20, последовательности 21 импульсов на первом выходе устройства при его работе в первом режиме, 22 ао втором режиме, 23 в третьем режиме, 2k в четвертом режиме. В первом режиме устройство работает следующим образом. Предварительно первый счетчик 1 и регистр 6 устанавливаются в нуле8счетчика 3 устанавливаются в единичное состояние, при этом сигнал с выхода первого элемента И 5 устанавливает триггер 8 в нулевое состояние, а так как на управляющем входе 17 установлен низкий уровень сигнала, закрывающий четвертый элемент И 11, а через элемент НЕ , открывающий пятый элемент И 12, то по синхровходу в первый счетчик 1 через пятый элемент И 12 заносится единица. Триггер 8 закрывает второй элемент И 9 и открывает третий элемент И 10. На синхровход 15 подаются импульсы с частотой FO I/TQO Импульс со входа 15 через третий элемент И 10 проходит на первый выход 16, перебрасывает триггер 8 в единичное состояние и переписывает обратный код единицы из первого счетчика 1 через первую группу 2 элементов И переписи кода во второй . счетчик 3, при этом первый разряд второго счетчика 3 устанавливается в ноль, а все остальные разряды счетчика 3 остаются в единичном состоянии. Триггер 8 открывает второй элемент И 9 и закрывает третий элемент И 10. Следующий импульс со входа 15 через второй элемент И 9 поступает на синхровход второго счетчика 3, в результате все разряды счетЧика 3 устанавливаются в единичное состояние. Сигнал с первого элемента И 5 (Устанавливает триггер 8 в нулевое состояние, а в первый счетчик 1 через пятый элемент И 12 записывается по счетному входу вторая единица, Триггер 8 закрывает второй элемент И 3 и открывает третий элемент И 10. Следующий импульс с синхровхода 15 через третий элемент И 10 проходит на первый выход 16 устройства, перебрасывает триггер 8 е единичное состояние и переписывает обратный код из первого счетчика 1 через первую группу 2 элементов И переписи кода во второй счетчик 3 Период следования выходных импульов 2Тд . Далее весь цикл работы поторяется и период следования выходых импульсов становится равным ЗТд т.д. На временной диаграмме 21 фиг.2) показано последовательность мпульсов на первом выходе 1б устройтва при работе в первом режиме, ког7да период следования импульсов увеличивается до значения бТо. Таким образом, устройство в первом режиме работы формирует импульс ную последовательность с линейно на растающим периодом следования, при этом выходные импульсы во времени совпадают с входными. Во втором режиме устройство рабртает следующим образом. Предварительно первый счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние По информационным входам 18 на регистр 6 записывается код, определяю щий необходимый период выходной последовательности импульсов. Для определенности положим, что он равен двум. Все разряды второго счетчика устанавливаются в единичное состоя ние, при этом сигнал с первого эле мента И 5 устанавливает триггер 8 а нулевое состояние, а так как на шине 17 режиме работы установлен вы сокий уровень сигнала, то открыт четвертый элемент И 11, и код с регистра 6 через вторую группу 7 элементов И переписывается в первый счетчик 1. Таким образом, на первом счетчике 1 устанавливается код, рав ный двум. Триггер 8 закрывает Btoрой элемент И 9 и открывает третий элемент И 10. На синхровход 15 устройства подаются импульсы 20 с частотой FO I/TO (фиг.2). Импульс с синхровхода 15 проходи через третий элемент И 10 на первый выход 16 устройства, перебрасывает триггер 8 в единичное состояние и п реписывает обратный .код двойки через первую группу 2 элементов И переписи кода с первого счетчика 1 на второй счетчик 3. Таким образом, второй разря/ второго счетчика 3 ус тановлен в нулевое состояние, а все остальные разряды в единичное состояние . Так как прямой код второго счетчика 3 и инверсный код регистра 6 совпадают, то сигнал с выхода блока t сравнения открывает шестой элемент И 13. Триггер 8 открывает второй элемент И 9 и закрывает третий элемент И 10. Следующий импульс синхровхода 15 устройства через второй элемент И 9 поступает на вход открытого шестого элемента И 13 с выхода которого сигнал поступает на первый счетчик 1 и устанавливает его разряды в нулевое состояние. Кроме 8 того, сигнал с выхода второго элемента И 9 поступает на счетный вход второго счетчика 3, в результате первый разряд которого становится в нулевое состояние, а все остальные разряды - в единичное состояние. Следующий импульс с синхровхода 15 проходит через второй элемент И 9 и поступает на счетный вход второго счетчика 3, в результате все разряды которого находятся в единичном состоянии. При этом сигнал с выхода первого элемента И 5 устанавливает триггер 8 в нулевое состояние и, пройдя открытый четвертый элеMJeHT И 11, переписывает с регистра 6 код, равный двум, через вторую группу элементов И 7 в первый счетчик 1. Триггер В закрывает второй элемент И 9 и открывает третий элемент И 10. Следующий импульс с синхровхода 15 устройства проходит -через третий элемент И 10 на первый выход 16 устройства, перебрасывает триггер 8 в единичное состояние и переписывает код двойки через первую группу 2 элементов И с первого счетчика 1 на второй счетчик 3. Таким образом, вновь второй разряд второго счетчика 3 находится в Нулевом состоянии, а все остальные разряды - в единичном состоянии. Период следования выходных импульсов ЗТд. Далее весь цикл работы повторяется, период следования выходных импульсов постоянен и определяется кодом, хранящимся на регистре 6. На временной диаграмме 22 показана выходная последовательность импульсов на первом выходе 16 при работе устройства во втором режиме и значении кода на регистре 6, равном двум. В общем случае период импульсов выходной последовательности для второго режима работы можно оггределить из соотношения U). В третьем режиме устройство работает следующим образом. Предварительно первый счетчик J устанавливается в нулевое состояние. Пс информационным входам 18 на регистр 6 записывается код, определяющий максимально необходимый период линейно нарастающей импульсной последовательности на первом цикле работы устройства. Для определенности положим, что он равен трем. Все разряды второго счетчика 3 устанавливают в единичное состояние, при этом сигнал с выхода первого элемента И 5 устанавливает триггер 8 б ну левое состояние, а так как по управ ляющему входу 17 установлен низкий уровень сигнала, то четвертый элемент И 11 закрыт, а на выходе элемента НЕ Ш существует высокий уровень сигнала, который открывает пятый элемент И 12, то по синхровходу в первый счеТчик 1 заносится единица. Далее работа устройства аналогична первому режиму, т.1е. на синхровход 15 подаются импульсы 20 с пе риодом Т , а на выходе 1б формируется импульсная последовательность с линейно нарастающим п ериодом. Однако когда прямой код тре .хранящийся на регистре 6, совпадает с обратным кодом трех, записанным во второй сметчик 3, то сигнал с Вы хода блока А сравнения открывает шестой элемент И 13. Следующий импульс с синхровхода IS через открытые второй Э и шестой 13 элементы И поступает на вход первого счетчика и устанавливает его в исходное состояние .С выхода второго элемента И сигнал поступает на синхровход IBTOpofo счетчика 3. С выхода шестого элемента И 13 сигнал поступает на втсфой выход 19 устройства, по которому производится запись по инфор мэционным входам 18 в регистр 6 нового кода, который определяет макси мально необходимый период линейно нарастающей импульсной последовател ности во втором цикле работы устрой ства в третьем режиме. Для определенности поломим, что он равен двум После того, как все разряды второго счетчика 3 установятся в единичное состояние, сигнал с выхода первого элемента И 5 устанавливает триггер в нулевое состояние, по синхровходу через пятый элемент И 12 вновь :заносится единица в первый счетчик 1. Таким образом, нд первом выходе 16 в первом цикле работы формируется импульсная последовательность с линейно нарастающим периодом следования до значения . Далее работа устройства во втором цикле аналогична работе в первом цикле, лишь смена кодл для тре тьего цикла работы на регистре 6 происходит после того, как совпадут прямой код двойки на регистре 6 и инверсный код двойки на втором счетчике 3. При этом на втором цикле работы формируется импульсная последовательность с линейно нарастающим периодом следования до значения ЗТо. Далее циклы работы устройства анаЛогичны вышеописанным циклам. Смена кода на регистре 6 для следующего цикла работы происходит о момент равенства кодов на инверсных выходах регистра 6 и выходах второго счетчика 3. На временной диаграмме 23 показана последовательность импульсов на выходж шине 16 устройства, когда код на регистре 6 принимает знамения: в первом цикле - 3, во втором цикле - 2, в третьем цикле код устанавливается более двух. Таким образом, в третьем режиме работы устройство формирует импульсную последовательность с линейно нарастающим периодом следования, причей максимальный период на ках(дом цикле работы устройства определяется кодом, хранимым в регистре 6. В четвертом режиме работа устройства аналогична работе во втором режиме, лишь после срабатывания блока (сравнения на второй выход 19 поступает сигнал,используемый для затеи по информационным входам 18 на регистр 6 любого необходимого кода, определяющего период до появления следующего импульса выходной последовательности по выходу 16. На временной диаграмме 2 показана выходная последовательность импульсов на первом выходе 16 при работе устройства в четвертом режиме и значениях кода на регистре 6, равных двум, единице, четырем, трем, трем, единице., Таким образом, при работе устройства в четверт(Ж режиме период между следованием кам(дого импульса на первом выходе t6 определяется кодом, записанным В регистр 6. Очевидно, что изобретение не ограничивается вышеописанным примером его осуществления, исходя из него могут быть предусмотрены и другие варианты осуществления, не выходящие за рамки предмета изобретения. Конструкция предлагаемого устрой-, ства основана на использовании известных элементов. Все узлы реализованы по известным схемам с использованием интегральных микросхем серии

155.

В аппаратуре сопряжения аналоговы i3BM с цифрами /цля создания аналогоцифровых комплексов предлагаемое уст ройство используют совместно с цифроаналоговыми преобразователями для получения возрастающих функций, изменяющихся по произвольному закону, с целью применения в качестве блока нелинейности, в качестве таймера, задающего шаг обмена информацией между аналоговой и цифровой Э8Н, в качестве задающего генератора для проверки функционирования и отладки аппаратуры на различных частотах.

Применение предлагаемого устройства позволяет на .5 - 10 сократить затраты на оборудование при построении различных цифровых, аналоговых, цифроаналоговых систем и устройств контроля и автоматики по сравнению с существующими методами построения таких схем.

формула изобретения

Устройство для формирования регулируемой временной последовательноети импульсов, содержащее двавсчетчика, первую группу элементов И, три элемента И, триггер, причем выходы разрядов первого счетчика соединены соответственно с первыми входами э 1ементов И первой группы, выходы которых соединены соответственно с нулевыми входами разрядов второго счет««1ка, шиходы разрядов которого соединены с входами первого элемента И, выход которого соединен с входом сброса триггера,прямой выход которого соединен с первым входом вто рого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счет чик, инверсный выход триггера соединен с первым Входом третьего эле;мента И, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И и является информационным входом устройства, выход синхронизации смены кода которого соединен с выходом третьего элемента И, с вторыми входами элементов И первой группы, с входом установки триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности получения временных последовательностей импульсов с произвольно изменяемым периодом следования, в устройство введены регистр, вторая группа элементов И, блок сравнения, :эле1№нт НЕ, три элемента И, причем прямые выходы разрядов регистра соединены соответственно с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с входом элемента НЕ и является входом управления режимом.работы устройства, выход элемента НЕ соединен, с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и с выходом первого элемента И, входы которого соединены соответственно с входами первой группы блокасравнения, входы второй группы которого соединены с инверсными выходами разрядов регистра, входы разрядов которого являются входами управляющего кода устройства информационный выход устройства соединен с выходом шестого элемента И и с входом сброса первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом пятого элемента И, выход блока сравнения соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Фурман Б.А. Двоичный управляемый делитель частоты. - Приборы и системы управления, 1968, W 6, с. 1

2.Авторское свидетельство СССР

V 430372, кл. G 06 f 1/04,1974 (прототип) ..

Фиг.1

го

I 1 i I I I I И I И I I IJ I I I I I

zi

I I I

22

111 I I I