Программируемый формирователь импульсов по фронту и спаду входного сигнала

 

Изобретение может быть использовано в автоматике и вычислительной технике для формирования синхронизирующих импульсов, умножения частоты. Цель изобретения - повышение достоверности формирования сигналов. Это достигается путем уменьшения величины задержки. Программируемый формирователь импульсов содержит многочастотный генератор 1 импульсов, мультиплексор 2, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, 6 и 7, два триггера 4 и 5, входную шину 8, выходную шину 9 и шины 10, 11 программирования. Технико-экономический эффект от совокупности введенных элементов и связей устройства по сравнению с прототипом определяется организацией программируемого управления: длительностью и полярностью формируемых импульсов на выходной шине без схемно-конструкторских изменений; использование в качестве второго триггера разрядного счетчика уменьшает задержку начала формирования импульсов при увеличении длительности выходных сигналов. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике и вычислительной технике для формирования синхронизирующих импульсов, умножения частоты. Целью изобретения является повышение достоверности формирования сигналов путем уменьшения величины задержки. На фиг. 1 представлена функциональная схема формирователя импульсов; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу. Программируемый формирователь импульсов содержит многочастотный генератор 1 импульсов, мультиплексор 2, первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, два триггера 4, 5, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, 7, входную шину 8, выходную шину 9, шины 10, 11 программирования. Входная шина 8 соединена с D-входом первого триггера 4 и через последовательное включение элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, триггера 4, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 с выходной шиной 9. Многочастотный генератор через последовательное включение мультиплексора, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, триггера 5, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, 7 связан с выходной шиной 9. Шина 10 программирования соединена с управляющими входами мультиплексора 2 и другим входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6. Выход триггера 4 подключен к D-входу триггера 5. В исходное состояние после исключения питания независимо от потенциала на входной шине 8 схема устанавливается импульсами одной из частот генератора 1 по счетным входам триггеров 4, 5, в котором поддерживается до изменения потенциала на входной шине 8. Исходя из возможных сочетаний изменения потенциала входного сигнала (0, 1) и фазы тактовых импульсов (относительно рабочего фронта тактовых импульсов 0, 1) работу формирователя целесообразно рассмотреть при следующих сочетаниях в соответствующие моменты времени t_i: t₁ (0, 1) (0, π), t₂ (1, 0) (0, π), t₃ (0, 1) (π, 2 π), t₄ (1, 0) (π, 2 π). Основой алгоритма работы формирователя является адаптация рабочего фронта к изменению входного сигнала, что реализуется элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 согласно таблице истинности и уменьшает задержку начала формирования до величины 0,5 τ_и. Рассмотрим работу формирователя в момент времени t₁, т.е. при выполнении условия: фронт (0, 1) и фаза (0, π). Наличие на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 состояния (1, 1) вызывает формирование на его выходе логического "0", т. е. инвертируются тактовые импульсы генератора 1, что обеспечивает переключение триггера 4 с задержкой не более 1/2 τ_и в момент времени t₁'. Через время τ_и срабатывает триггер 5, возвращая в исходное состояние сигнал на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 (фиг.2е). Исходный уровень определяется потенциалом шины 11 программирования, определяющей режим работы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ: с инверсией или без инверсии передается сигнал триггера 5 (фиг. 2д без инверсии). Таким образом, на выходе устройствa сформирован импульс длительностью τ_и с задержкой не более 0,5 τ_и при перепаде входного сигнала с уровня логического "0" до логической "1". В момент времени t₂ выполняется условие: спад (1, 0) и фаза (0, π), т.е. после рабочего (счетного) фронта импульса генератора 1. Уровень логического "0" (фиг. 2а) по входу D-триггера 4 разрешает его срабатывание по входу С, рабочий фронт на входе которого формируется согласно таблице истинности элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 с задержкой его переключения (фиг.2в). Потенциал с выхода триггера 4 (фиг.2г) разрешает переключение триггера 5 и формирует на выходной шине передний фронт выходного сигнала (фиг.2е). Следующий рабочий фронт генератора 1 с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 (фиг.2в) переключает триггера 5 через время 0,5 τ_и≅t ≅τ_и, что и сформировывает задний фронт выходного сигнала. Таким образом, сформирован импульс длительностью 0,5 τ_и≅t ≅τ_и без задержки по спаду импульса. В момент времени t₃ выполняется условие: фронт (0, 1) и фаза (π, 2π), т. е. перед рабочим фронтом импульса генератора 1 (фиг.3а), формирование выходного импульса в этом случае аналогично случаю 2, т.е. формируется сигнал длительностью 0,5 τ_и≅t ≅τ_и без задержки по фронту импульса. В момент времени t₄ выполняется условие: спад (1, 0) и фаза (π, 2 π), т. е. до рабочего счетного импульса генератора 1. В этом случае прекращается инвертирование импульсов генератора 1 на входе триггера 4 и первым положительным перепадом тактовых импульсов переключается триггер 4, формируя на выходе передний фронт выходного импульса (фиг.2е) с задержкой не более 0,5 τ_и. Следующий положительный перепад переключает триггер, формируя задний фронт выходного импульса. Таким образом, сформирован импульс длительностью t τ_и с задержкой не более 0,5 τ_и. Следовательно, алгоритм работы устройства обеспечивает формирование импульсов длительностью 0,5 τ_и≅t ≅τ_и с задержкой начала формирования не более 0,5 τ_и. При изменении полярности сигнала по программирующей шине 10 на логическую "1" потенциал с выхода триггера 5 на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ будет подаваться с инверсией, т.е. на его входах организуется (0, 1) и в соответствии с таблицей истинности на выходе высокий уровень. Таким образом, в этом случае на входе формируются импульсы отрицательной полярности. Длительность формируемых импульсов определяется периодом следования импульсов многочастотного генератора 1, который может быть реализован на основе генератора и n-разрядного счетчика. Требуемый период выбирается мультиплексором в соответствии с кодом по программирующей шине 10. Применение в качестве триггера 5 n-разрядного D-счетчика позволяет уменьшить отношение величины задержки начала формирования и отклонения длительности выходных сигналов к их длительности за счет повышения частоты многочастотного генератора. Технико-экономический эффект от совокупности введенных элементов и связей, как существенных признаков, в предложенном устройстве по сравнению с прототипом определяется организацией программируемого управления: длительностью и полярностью формируемых импульсов на выходной шине без схемно-конструкторских изменений; использование в качестве второго триггера разрядного счетчика уменьшает задержку начала формирования импульсов при увеличении длительности выходных сигналов.

Формула изобретения

1. ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ПО ФРОНТУ И СПАДУ ВХОДНОГО СИГНАЛА, содержащий первый и второй D-триггеры, первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входную шину, тактовую шину, выходную шину, причем входная шина соединена с информационным входом первого D-триггера, выход которого соединен с информационным входом второго D-триггера и с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с выходной шиной, выход второго D-триггера соединен с вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы синхронизации первого и второго D-триггеров объединены, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности формирования сигналов путем уменьшения величины задержки, в него введен второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем входная шина соединена с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, тактовая шина соединена с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входами синхронизации D-триггеров. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью изменения длительности формируемых импульсов, в него введены многочастотный генератор, мультиплексор, первая шина программирования, причем выходы многочастотного генератора соединены с входами мультиплексора, первая шина программирования соединена с входом управления мультиплексора, выход которого соединен с тактовой шиной. 3. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью изменения полярности формируемых импульсов, в него введены третий элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторая шина программирования, соединенная с первым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго D-триггера, выход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2