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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для синхронизации сигналов с различных дискретных устройств, в том числе с электромеханических. Известно устройство для синхронизации импульсов, содержащее той тоиггеоа пять элементов И-НЕ и два инвертора Ll Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для синхронизации сигналов, содержащее входной, выходной триггеры, триггеры сброса и контроля, восемь элементов И-НЕ, два инвертора, шины син яюниэируемого и тактового импульсов, выходную шину устройства, гфичем выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены с единичным и нулевым входа ми входного триггера,, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно через третий и.чегвертый эле менты И-НЕ с единичным и нулевым входами выходного триггера и через пяИМПУЛЬСОВтый и шестой элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами триггера контроля, единичный выход выходного триггера соединен с первыми входами второго и седьмого элементов И-НЕ, а нулевой с первым входом первого элемента И-НЕ, при этом нулевой выход триггера контроля соединен со вторым входом седьмого элемента И-НЕ, выходыiседьмого и восьмого элементов И-НЕ соединены соответственно с единичным и нулевым втсодами триггера сброса, нулевой выход которого подключен ко второму входу первого элемента И-НЕ, при этом шина синхроиизируомого импульса соединена с третьим входом первого элемента И-НЕ и через первый инвертор со втчзрым входом пятого элемента И-НЕ и с первым входом восьмого элемента И-НЕ, шина тактового импульса соединена с четвертым вхопом первого элемента И-НЕ, со вторым вхо дс второго элемента И-НЕ, с третьим входом.седьмого элемента И-НЕ, со вторым входом восьмогоэлемента И-НЕ и через второй инвертор со вторыми вхо дами третьего, четвертого, шестого эле ментов И-НЕ и с третьим входом пятог элемента а выходная шина устрой ства подключена к выходу, седьйого элемента И-НЕ. В известном устройстве повышается помехоустойчивость, так как входной си нал контролируется на длительность и н отсутствие колебаний на фронтах, при этом производится отбор полезного сигн ла и выдача на каждый полезный сигнал одного импульса стандартной длительнос совпадающего во времени с тактовым имЛульсом ,2 J. Однако устройство защищено лишь от помех относительно нулевого уровня входного сигнала. При наличии помех относительно единичного уровня входного сигнала, например помех, возникающих по цепям питания или вьюокочастотных помех в линиях связи, наложенных на полезный сигнал, работа устройства ненадежна. Действительно, при наличии на верши не входного сигнала кратковременного отрицательного выброса, достаточного для переключения триггера сброса в нулевое состояние, произойдет вторичное срабатывание устройства на один полезный сигнал, а при наличии серииопомех на вершине входного сигнала будет наблю даться беспорядочное срабатывание устройства. Целью изобретения является повышени помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для синхронизации импульсов, содержащее четьфе триггера, восемь элементов И-НЕ, два инвертора, шины синхронизируемого и тактового импульсов и выходную шину устройства, причем выходы первого и второго элемен тов И-НЕ соединены с единичным и нулевым входами входного триггера, еди ничный и нулевой выходы которого соеди нены соответственно через третий и четвертый элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами выходного триггера и через пятый и шестой элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами триггера контроля, при этом единичный выход выходного триггера соединен с первыми входами второго и седьмого элементов И-НЕ, а нулевой выход с первым входом первого элемента И-НЕ, причем нулевой выход триггера контроля соединен со вторым входом седьмого элемента И-НЕ а выходы седьмого и восьмого элементов И-НЕ соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера сброса, нулевой выход которого подключен ко второму входу первого элемента И-НЕ, при этом шина синхронизируемого импульса соединена с третьим входом первого элемента И-НЕ и через первый инвертор со вторым входом пятого элемента И-НЕ, шина тактового импульса соединена с четвертью входом первого элемента И-НЕ, со вторым входом второго элемента И-НЕ, с третьим входом седьмого элемента И-НЕ, с первым входом восьмого элемента И-НЕ и через второй инвертор со вторыми входами третьего, четвертого, шестого элементов И-НЕ и с третьим входом пятого элемента И-НЕ, а выходная шина устройства подключена к выходу седьмого элемента , введены дополнительно триггер и четыре элемента И-НЕ, причем единичный и нулевой выходы триггера сброса соединены соответственно через первый и второй дополнительные элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами дополнительного триггера, единичный и Нулевой выходы которого соединены соответственно со вторым входом восьмого элемента И-НЕ и с четвертым пходом седьмого элемента И-НЕ, а третий и четвертый входы восьмого элемента И-НЕ соединены соответственно с единичным выходом выходного триггера и с нулевым выходом триггера контроля, при этом выходы третьего и четвертого дополнительных элементов И-НЕ подключены к дополнительным единичным входам соответственно входного триггера и триггера контроля, причем первые входы третьего и четвертого дополнительных элементов И-НЕ соединены с единичным выходом триггера сброса, нулевой выход которого подключен к дополнительному входу пятого элемента И-НЕ, шина синхронизируемого импульса соединена ср вторым входом четвертого дополнительного элемента И-НЕ и через первый инвертор со вторым входом третьего дополнительного элемента И-НЕ, третий, вход которого соединен с нулевым выходом выходного триггера, четвертый вход подключен к шине тактового далпульса, при этом третий вход четвертого дополнительного элемента И-НЕ соёдиГнен с единйчным выходом входного триггера, а выход второго инвертора соединен с четвертым входом четвертого дополнительного элемента И-НЕ и со вторыми входами пер594вого и второго дополнигельных элементов На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит входной триггер I, выходной триггер 2, триггер 3 контро ля, триггер 4 сброса, дополнительный триггер 5, элементы 6-17 И-НЕ, инверторы 18 и 19, шину 20 синхронизируемого импульса, шину 21 тагтового импульса и выходную шину устройства 22 Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии все триггеры 1-5 находятся в нулевом состоянии (на единичных выходах триггеров 1-5 низкий Потенциал, на нулевых - высокий) На шине 20 синхронизируемого импульса - низкий потенциал, на шине 21 тактирующие импульсы с длительностью TJ и длительностью паузы выходах элементов 6-9, 11, 12, 14-16 - высокий потенциал, на выходах элементов 1О, 13 и 17 - тактирующие импульсы, поддерживающие нулевое; состо яние триггеров 2, 3 и 5. На шине 22 устройства высокий потенциал. Рассмотрим 3 режима работы устройства. I. ВходноГт сигнал на шипе 20 имеет длительность Т 7 Г 2} при этом на вершине входного сигнала отсутствуют отрицательные выбросы, а длительность паузы между двумя соседним полезньши сигналами не менее Г. В работе устройства можно выделить две фазы: первая начинается с прихо дом переднего фронта сигнала, а втораяс приходом среза полезного сигнала. В первом такте работы устройства, совпадающим с тактовым импульсом на шине 21, происходит запись через элемент 6 входного сигнала триггером 1. Элемент 6 разрешается высокими потенциалами с Нулевых плеч триггеров 2 и 4. Во втором такте, совпадающем с паузой тактового сигнала, происходит перезапис единичного состояния триггера 1 через элемент 9 в триггер 2. Кроме того, во втором такте осуществляется контроль длительности входного сигнала. В данном режиме триггер контроля 3 сохранит нулевое состояние, так как элемент 12 запрещен низким потенциалом с триггера 4 сброса, а элемент 11 - низким потенциалом с инвертора 18, на вход которог подается полезный сигнал достаточной длительности. 56 В грегьем такге очередной гакговыУ импульс, проходят через элемент 14, подготовленный высокими потенциалами с единичного плеча триггера 2 и с нулевых плеч триггеров 3 и 5, поступает на выход устройства и перебрасывает триггер 4 в единичное состояние. В том же такте происходит сброс триггера 1 через элемент 8 в исходное нулевое состояние. В четвертом такте работы устройства, совпадающем с паузой тактового сигнала, триггер 2 устанавливается через элемент 1О в нулевое состояние, а триггер 5 через элемент 17 - в единичное. На этом заканчивается первая фаза работы устройства, а состояние триггеров не изменяется до прихода среза полезного сигнала. С появлением среза входного сигнала на выходе инвертора 18 формируется высокий потенциал, который разрешает работу элемента 7, подготовленного по другим входам высокими потенциалами с нулевого плеча триггера 2 и с единичного триггера 4. В первом такте работы, совпадающем с тактовым импульсом, триггер 1 устанавливается в единичное состояние. Во втором такте в единичное состояние устанавливается триггер 2 и происходит контроль штитепьности паузы, наступающей после окончания полезного сигнала. В одном режиме триггер контроля так ф сохраняет нуле состояние, гак как элемент 11 запрещен низким потенциалом с нулевого плеча триггера 4 управления , а элемент 12 низким потенциалом с входной шины 2О. , В третьем такте работы входной импульс не формируется, а происходит сброс тригге ров I и 4 в исходное нулевое состояние. В четвертом гакте работы сбрасы.ваются в исходное состояние триггеры 2 и 5, и уст|эойство готово к приему чередного входного сигнала. 2. Входной сигнал имеет длительность Т Т 2.. Р совпадении входного сигала с тактовым импульсом триггер 1 первом такте устанавливается в еди ичное состояние. Во втором такте станавливается в единичное состояние триггер 2 и осуществляется контроль лительности входного . Так как лительность входного сигнала меньше лительности паузы, то во втором такте олжен активизироваться элемент 11, на 794 который поступает высокий потенциал с инвертора 18 при окончании входмэго сигнала. Остальные его входы разрешены высоюгми потенциалами с единичного плеч триггера I, с нулевого плеча триггера 4 и с выхода инвертора 19., Триггер 3 перебрасывается в единичное состояние, запрещая низким потенци алом с нулевого плеча работу элемента 14. Следовательно, в третьем такте формирования выходного сигнала и установки триггера сброса 4 в единичное состояние не последует, а произойдет лишь сброс входного триггера I. В четвертом такте в исходное состояние устанавливаются триггеры 2 и 3; устройство готово к приему очереднБго входного сигнала. При наличии на входе серии коротких импульсов наблюдается многократное перекЛючевше триггеров 1-3, но сигнал при этом на выходе устройства не появляется, а при наличии колебаний на пере днем фронте полезного сигнала триггеры 1-3 переключаются, исследуя входной сигнал до тех пор, пока не появится устойчивый полезный сигнал, при этом будет сформирован, ойин выходной импуль 3, На входе устройства - сигнал боль шой длительности, но на вершине его имеются отрицательные выбросы длител ность которых не превосходит Т,, а время с начала входного сигнала до выброса не менее Т-) + iTi. В начальной фазе до появления отрица тельного выброса на вершине входного сигнала работа устройства аналогична работе в первом режиме, т. е. в первом такте происходит запись входного импульса в триггер I, во втором такте перезапись из триггера 1 в триггер 2 и контроль длительности триггером 3, который в данном случае сохраняет нуле вое состоя1ше; в третьем такте вырабач тывается выходной сигнал, триггер сброс переходит в единичное состояние, а триг гер I сбрасывается в нулевое; в четвертом такте триггер 5 устанавливается в единичное состояние, -а триггец сбрасывается в нулевое. Далее состояние триггеров не изменяется до появления отрицательного выброса на вершине входного сигнала. Появившийся отрицательный выброс, проинвертированный инвертором 18 при совпадении о гакговьпл импульсом, устанавливает )еа элемент 7 входной трипч Т в единичное состояние. Элеме 7 разрешен по двум остальным входам 5 высокими потенциалами с нулевого плеча триггера 2 и с единичного плеча триггера 4. Во втором такте, т. е. при насгуплешш паузы тактового сигнала, единичное состояние триггера I переписывается в триггер 2 и одновременно происходит контроль длительности отрицательноговыброса триггером 3. Поскольку длительность отрицательноговыброса меньше длительности паузы на входе элемента 12 с шины 20, появляется высокий потенциал, который активизирует выход элемента 12 и устанавливает триггер контроля 3 в единичное состояние.. Низкий потенциал с Нулевого плеча триггера 3 запрешает работу элемента 15, вследствие чего сброс триггера 4 в третьем такте не последует, как это было в первом режиме. В третьем такте происходит сбрлс триггера t, а в четвертом - триггеров 2 и 3, Устройство оказывается не готовым к приему входного сигнала и не срабатывает от оставшейся части положительноговходного сигнала, следующей после отрищательного выброса. Если на вершине наблюдается серия коротких выбросов, происходит многократное переключение триггеров 1-3, но сброс устройства в исходное состояние не последует. При наличии колебательного процесса на срезе полезного сигнала также будет многократное срабатывание триггеров 1-3, а сброс устройства в исходное состояние произойдет лишь , когда наблюдается устойчивое отсутствие входного сигнала. Таким образом, часть устройства, . состоящая из триггеров 1-3 и элементов 6-13 служит либо для запоминания и контроля длительности входного ПОЛО)Ю1тельного сигнала, либо для запоминания и контроля длительности отрицательного выброса на вершине полезного сигнала, при этом настройка устройства на прием и контроль сигнала соответствующей полярности осуществляется триггером ,. сброса. Триггер 5 выполняет роль задержки на гакт информации с триггера 4, необходимой для формирования выходного сигнала. В предлагаемом устройстве осуществляется выбор полезного сигнала при наложении на него помех не только относительно нулевого уровня, но и огносительно единичного уровня входного сигнала, отсечка колебательных процессов на фронтах, сглаживание отрицательных выбросов на вершине полезного .d 994 сигнала и выдача на каждый полезный ,сигнал одного импульса стандартной длительности, совпадающего с тактовым импульсом, В связи с этим в устройстве повышается помехоустойчивость. Кроме того, устройство можно использовать для синхронизации отрицательных сигналов, для этого необходимо выходной сигНчШ снимать с элемента 15. При необходимости получения выходных сигналов, совпадающих с паузой тактового сигнала, достаточно использовать выход с элемента 16 или выход с элемента 17 соответственно для положитель ного и отрицательного входного сигнала При;синхронизации сигналов от различных дискры нь;х ус тройств,находящих на значительном удалении, в каналах связи возникают ложные сигналы в виде высокочастотных помех, кроме того, на вершине сигнала часто наблюдаются кратковременные отрщштельные выбросы , вызываемые помехами по цепям питания из-за возможных перегрузок и коммутаций аппаратуры, а на фронтах сигналов - колебания, особенно при поступлении их от электромеханических устройств дребезга контактов, высоких значений паразитных индуктивностей и емкостей . Предлагаемое устройство в связи с повышенной помехоустойчивостью может использоваться для синхронизации сигналов без специал ных мер защиты от помех. Формула изобретени Устройство для синхронизации импуль сов, содержащее четыре триггера, восем элементов И-НЕ, два инвертора, шины синхрониз1фуемого и тактового импульсов и выходную шину устройства, выход первого и второго элементов И-НЕ соед нены с единичным и нулевым входами входного триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответстве через третий и четвертый элементы И-НН с единичным и нулевым входами выходного триггера и через пятый и шестой элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами триггера контроля, единичный выход выходного триггера соединен с первымивходамис второг и седьмого элементов И-НЕ, а нулевой выход с первым входом, первого элемента И-НЕ, нулевой выход триггера контроля соединен со вторым входом седьмого элемента И-НЕ, а выходы седьмого и восьмого элементов И-НЕ со вторыми входами третьего, четвертого, 5 соединены соответственно с единичньгм и нулевым входами триггера сброса нулевой выход которого подключен ко второму входу первого элемента И-НЕ, шина синхронизируемого импульса соединена с третьим входом первого элемента и через перцый инвертор со вторым входом пятого элемента И-НЕ, щина тактового импульса соединена с четвертым входом первого элемента И-НЕ, со вторым входом второго элемента И-НЕ, с третьим входом седьмого элемента И-НЕ, с первым входом восьмого элемента И-НЕ и через второй инвертор шестого элементов И-НЕ и с третьим входом пятого элемента И-НЕ, а выходная шина устройства подключена к выходу седьмого элемента И-НЕ, о т л и ч а - ю ш е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости в него введены дополнительно триггер и четыре элемента И-НЕ, причем единичный и нулевой выходы триггера сбооса соединены соответствен- но через первый и второй дополнительные элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами дополнительного триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно со вторым входом восьмого элемента И-НЕ и с четвертым входом седьмого элемента И-НЕ, а третий и четвертый входы восьмого элемента И-НЕ соединены соответственно с еаиничным выходом вькодного триггера и с нулевым выходом триггера контроля, при этом выходы третьего и четвертого дополнительных элементов И-fiE подключены к дополнительным единичным входам соответственно входного триггера и триггера контроля, причем первые входы и третьего и четвертого дополнительных элементов И-НЕ соединены с единичным выходом триггера сброса, нулевой выход которого подключен к дополнительному входу пятого элемента И-НЕ, шина синхронизируемого импульса соединена со вторым входом четвер- того дополнительного элемента И-НЕ и через первый инвертор ссГ вторым входом третьего дополнительного элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с нулевым выходом выходного триггера, ачетвертый вход подключен к шине тактчзвого импульса при этом третий вход четвертого дополнительного элемента И-НЕ соединен с единичным выходом входного триггера, а выход второго инвертора соединен с четвертым входом , четвертого дополнительного элемента

И-НЕ и с вго{5ыми входами первого и вгорого дополнительных элементчэв И-НЕ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 457176, кл. Н ОЗ К 5/13, 1973,

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2846206/18-21,

кл, Н 03 К 5/13, 1979,