Устройство для формирования импульсов

 

Устройство может быть -использовано в системах автоматического управления и регулирования. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования импульсов с различной скважностью. Устройство содержит генератор 1 импульсов, элементь И 2, 4, 10, триггеры 3, 9, формироватепь 6 импульсов, элемент ЮТ- 11, коммутаторы 5, 13, счетчики 7, 12 импульсов, .элемент 8 задержки, шины 21, 22, 23, 24 т1равления. Введение многовходового элемента РШИ 14, элементов И 15, ИЛИ 16, 17, эленента 19 задержка, счетчика 18 импульсов, дополнительной шины 25 управления позволяет формировать импульсы с постоянной длительностью и изменяемой скважностью, импульсы с изменяемой одновременно длительностью и частотой со скважностью, равной или большей 2, а также плавно переходить с одной частоты на другую. 2 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д11 4 Н 03 К 5/04, 5/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЦТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

{21) 4224774/24-21 (22) 16.02 ° 87 (46) 07.09.88. Бюл. Р 33 (71) Институт технической кибернетики АН БССР (72) А.Г.Мачнев и А.Ф.Кулешов (53) 621.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1205273, кл . Н 03 К 5/04,09.07.84.

Авторское свидетельство СССР

Р 1192125, кл . Н 03 К 5/04,29.05.84 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ (57) Устройство может быть .использовано в системах автоматического управления и регулирования. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения формир ования импульсов с ра злич ной скважностью. Устройство содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2, 4, 10, триггеры 3, 9, формирователь 6 импульсов, элемент ИЛИ 11, коммутаторы 5, 13, счетчики 7, 12 импульсов, элемент 8 задержки, шины 21, 22, 23, 24 управления . Введение многовходового элемента СПИ 14, элементоь И 15, ИЛИ 16, 17, элемента 19 задержки, счетчика 18 импульсов, доиолнительной шины 25 управления позволяет формировать импульсы с т;остоянной длительностью и изменяемой скважнастью, импульсы с изменяемой одновременно длительностью и частстQH со скважностью, а

C равной или большей 2, а также плавно переходить с одной частоты на другую.

С:

1422376

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и регул ир ова ния .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности формирования импульсов с различной скважностью.

1О

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — временНые диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для формирования им-. пульсов (фиг. 1) содержит генератор 1 импульсов, первый элемент И 2, первый триггер 3, второй элемент И 4, первый коммутатор 5, формирователь

6 импульсов, первый счетчик 7 импульсов, первый элемент 8 задержки, 20 второй триггер 9, третий элемент

И 10, первый элемент ИЛИ 11, второй счетчик 12 импульсов, .второй коммутатор 13, многовходовой элемент ИЛИ

14, четвертый элемент И 15, второй 25

16 и третий 17 элементы ИЛИ, третий

:счетчик 18 импульсов, второй элемент

19 задержки, входную шину 20, первую, вторую, третью, четвертую шины

21-24 управления, дополнительную ши- 3О ну 25 управления и выходную шину 26.

1.

В устройстве для формирования им- пульсов информационный вход первого коммутатора % соединен с выходом ге" нератора 1 импульсов, а первый и второй управляющие входы подключены соответственно к первому и второму выходам первого триггера 3, первый и второй выходы первого коммутатора

5 соединены с суммирующим и вычитающим входами первого счетчика 7 имлульсов, первый выход которого подключен к входу первого элемента 8 задержки, первому входу третьего элемента И 10, вычитающему входу тре- g5 тьего счетчика 18 и первому входу четвертого элемента И 15, первый вход первого элемента И 2 соединен

ñ первой шиной 21 управления, а выход подключен к первому установоч- "0 ному входу первого триггера 3, второй установочный вход и первый выход которого соединены соответственно с второй шиной 22 управления и первым входом второго элемента И 4, второй вход второго элемента И 4 подключен к входной шине 20, а выход соединен с входом формирователя 6 импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ 11, второй вход ко k opoго подключен к второму входу четвертого элемента И l5 и соединен с выходом второго триггера 9, а выход подключен к выходной шине 26, первый выход формирователя 6 соединен с. вторым входом первого элемента

И 2 и входом записи второго счетчика 12 импульсов, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика 7 импульсов, вход записи которого соединен с выходом пер-вого элемента 8 задержки, второй выход формирователя 6 импульсов подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ 17 и установочному входу первого счетчика 7 импульсов, второй выход которого соединен с информационным входом второго счетчика 12 импульсов, первый и второй выходы второго коммутатора 13 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам второго счетчика 12 импульсов, информационный и управляющий входы второго коммутатора ":.3 соединены соответственно с выходом третьего элемента И 10, второй вход которого подключен к третьей шине

23 управления, и с четвертой шиной

24 управления, дополнительная шина 25 управления подключена к входу многовходового элемента KIR 14 и информационному входу третьего счетчика

18 импульсов, выход которого соединен с входом второго элемента 19 задержки, третий вход четвертого элемента И 15 подключен к выходу многовходового элемента ИИИ 14, а выход соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 17 и первым входом второго элемента ИЛИ 16, второй вход которого подключен к выходу перво< го элемента И 2, выход второ о элемента 19 задержки соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ 16 и счетным входом второго триггера 9, установочный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ 17, выход второго элемента ИЛИ 16 соединен с входом записи третьего счетчика 18 импульсов.

Коммутатор 5, например, представляет собой две схемы И двухвходовые., одни входы которых соединены и яв-. ляются информационным входом, а другие †управляющи входамикоммутатора, )

Формирователь 6 представляет собой, например, два одновибратора

1422376 (микросхема К155 АГ1) со схемой запуска: в одном — по переднему фронту сигнала, а в другом — по заднему фронту.

Коммутатор 13 представляет собой, например, две двухвходовые схемы И, первые входы которых соединены и являются информационным входом ком- мутатора и элемента НЕ, вход которого, подключен к второму входу одной из схем И и является управляющим входом коммутатора, а выход соединен с вторым входом другой схемы И.

Многовходовой элемент ИЛИ 14 имеет число входов, равное числу разрядов кода, подаваемого на дополнительную шину 25 управления.

На временных диаграммах (фиг.2) приведены следующие сигналы: а — импульсы на шине 20, б — сигнал перехода на шине 21, в — напряжение на инверсном выходе триггера 3, г — напряжение на выходе элемента И 4, д и е — напряжения на выходах формирователя 6, ж — напряжение на выходе элемента И 2, з — напряжение на прямом (единичном) выходе триггера 3, и — напряжение на шине 23, к — напряжение на шине 24, л — напряжение на выходе генератора 1, м — капря.— жение на суммирующем входе счетчика

7, н — напряжение на вычитающем входе счетчика 7, о — напряжение на выходе счетчика 7, и — напряжение на выходе элемента 8 задержки, р — на35 пряжение на вычитающем входе счетчика 12, с — напряжение на суммирующем входе счетчика 12, т — напряжение на выходе счетчика 18, у — напряжение на выходе элемента 19 задержки, ф

40 напряжение на выходе триггера 9,- х— напряжение на шине 26, ц — напряже ние на выходе элемента И 15, ч — напряжение на выходе элемента ИЛИ 16.

На фиг.2 индекс 1 (например, ф1) показывает напряжение на выходе соответствующего элемента (в данном случае — триггера 9) в режиме формирова50 ния импульсов с неизменной длительностью и с изменяемыми скважностью и частотой.

Необходимо отметить, что для случая х1 (фиг.2) ка шину 25 подан двоИчный код числа один, а скважкость формируемых импульсов равна трем.

Устройство работает слецующим образом.

Входная последовательность им-пульсов (сквяжкость импульсов ряв на двум) поступает к.-. входную шику

20 (фиг .2а). Тяк как триггер 3 в исходный момент находится в сс-стоянии 0 и ня егс ипв::: с„.î-„; в:-.Коде и

BbIC0KHH lI0 reHbiия.iI (ф1:г .. Ф 1"), то импульcb в,rap,".: .=оп; вателькости прохсдят iqepe-.:зле;:,ект

И 4 (фиг.2г) и эл=-";eír ".1CИ . Ня выходную шину 26 устройств.:.. -:-. ж:: импульсы с Выходя элемен ; =. ступают на вход формир "вятег;я с: Го персднему фронт) пост p"ïHвщего си1 нала на выходе формировятсч:-; ; появляется импульс (фиг."д), который через элемент ИЛИ 17 устякявливяет триггер 9 в состояние "0" (ф,-.г, ф),. а также сбрасывает в "0" сч- ик 7, на суммирующий -. c; которого поcrîянно поступают импут:ьс=i генсря, p I

1 (фиг. 2м l, так кяк —.p:=.:..

"nH дится B cocтc кик 0

5 подключен к суммир счетчика 7. С зioro шоке:тя ;-гя-:нкя- ется измерение дл;тельное и са входной последовятел.-.ос ..::, э заднему франту входного сигнял;.. другом выходe форм-.-:;: овя.геля, -,:является импульс icuHB 2;=,, ко-. ры; переписывает содержf HQe с -:е-.:.:кя

4 в счетчик 1,:, я т-.-;,. вхоц элемента И 2.. к- ., Кяп

IilHHe 21 yHpCBI;=Iiiir!Iii вусr (фиг. 2б) ....о это —. выход элемента Й ? Не :.: ."..—, .: „Ре окончании записи в с- етч;;,-с е 2 >."ря-кится информация и дл:г ель..; —,, .-:.- и:.пульса входной последовать-ь.-;:с -и., причем oI.Hсяикыи процесс повторяется с каждым поступающим B формирователь

6 сигналом.

Сигнал переходя

"тc-.-=...:-.я другую., юче них т .. :I г эа кя выход элемента комму-,;-. Тор 5 подключяется к ныч.:;тя;сщему в:.-.олу счет— другую, г.одя зяемыи лекия, поступает кя (фиг. 2б) и открывяе выходя формире:-ятел дит элемент i! 2 (фи ливает триггер 3 в также поступает:Iep (фиг.2ч) ня :-ход сч

cbIBBeT В него код пода ется í", шику 25 переходя с д::ей .-;я

В результятс пе -:ê:.л

3 входные импульсы

И 4 не прок<. д,r. я с одной чя сто -rbi HB

КЯ I--НН", ., КРЯВвх:д "-ле1 .ентя 2

q 6 те —;.= р:-.. Hp е -o. г li .II и ч c I.няв

C C C 7 ë .ò I...Ó е

1 с -;. т;..- с,п, 1422376 чика 7. Поэтому импульсы с выхода генератора 1 (фиг. 2л) через коммута. гор 5 поступают на вычитающий вход счетчика 7 (фиг. 2н) и уменьшают его содержимое, которое равно содержимому счетчика 12. Одновременно или после подачи сигнала перехода на шину 21 подаются остальные управляющие сигналы на шины 23 и 24 (фиг.2и, к).

Если необходимо увеличить частоту

Входной последовательности импульсов

Be изменяя их скважности (скважность равна двум), то на шину 23 поступает сигнал "1", который открывает элемент

° И 10, а на шине 24 управляющий сигнал равен "0" (фиг.2к) и коммутатор .13 подключается к вычитающему входу счетчика 12. При этом ранее поданный на шину 25 код является нулевым (все разряды равны нулю) и со.,:ержимое счетчика 18 равно нулю. Как только содержимое счетчика 7 станет равным нулю, т.е. из нега вычтется число импульсов, равное числу записанному в счетчике 12, то очередной им.пульс генератора 1, поступивший на вычитающий вход этого счетчика (фиг.2»)!! переводит счетчик 7 из нуле-, вого состояния в состояние заполнения (т.е. в состояние, когда все разряды равны "1"), В этот момент на выходе счетчика 7 (фиг,2о) появляется импульс заема (практически все счетчики, например 155 ИЕ 7, имеют такой выход), который проходит через элемент И 10, коммутатор 13 на вычитающий вход счетчика 12 (фиг.2р) и уменьшает его содержимое на единицу. Одновременно импульс заема по-, ступает на вход элемента 8 задержки, на вход элемента И 15, который закрыт сигналом "0! с выхода многоФ входового элемента ИЛИ 14 (т.е. на

его входе нулевой код), а также приходит на вычитающий вход счетчика

18 и переводит егo H3 B!! eBo o coc тояния в состояние заполнения. В этот момент на выходе счетчика 18 также появляется импульс заема (фиг .2т), который поступает на вход элемента 1 9 задержки. Импул ьс с выхода элемента 8 задержки (фиг. 2п) записывает новое (т.е. уменьшенное) значение содержимого счетчика 12 в счетчик 7. Задержка на элементе 8 необходима для того, чтобы импульс воздействовал на счетчик 12 раньше, чем осуществится запись его содержимого в счетчик 7. Импульс заема с выхода элемента 19 задержки (фиг ° 2у), поступив на счетный вход триггера 9, 5 устанавливает его в состояние "1" (фиг.2ф) . Этот же импульс проходит через элемент, ИЛИ l á (фиг. 2ч) и за-> писывает нулевой код с шины 25 в счетчик 18. Задержка на элементе 19 производится.для того, чтобы запись в счетчик !8 осуществлялась после окончания импульса на его вычитающем входе ° Счетчик 7 начинает новый цикл уменьшения своего содержимого, а так как содержимое счетчика 7 уменьшилось, то следующий импульс заема на его выходе появляется быстрее,чем предыдущий.Новый импульс заема на выходе счетчика 7 вызываетпоявление очередного импульса на выходе счетчика 18, который через элемент 19 задержки ус- танавливает триггер 9 в состояние

"0" (фиг.2ф), т.е. оканчивает формирование импульса с длительностью, меньшей длительности импульса входной посл едовательнос ти на величину периода тактовых сигналов генератора 1-, а также переписывает через элемент ИЛИ-16 нулевой код с шины

25 и счетчик 18. Сформированный импульс проходит через элемент ИЛИ

11 на выходную шину 26 устройства (фиг.2х). Одновременно импульс за-! ема счетчика 7 проходит через элемент И 10 и коммутатор 13 на вычитающий вход счетчика 12 (фиг. 2p) и уменьшает его содержимое еще на единицу, а через элемент 8 задержки вновь записывает содержимое счетчика 12 в счет40 чик 7, который начинает новый отсчет импульсов. Описанный процесс повторяется до тех пор, пока на шине 23 уп-!! !! равл ения присутствует сигнал 1 (фиг.2и) . При этом каждый последующий импульс заема на выходе счетчи45

° ка 7 появляется быстрее предыдущего на величину периода тактовых импульсов (таккак постоянно уменьшается содержимое счетчика 12) и, следовательно, длительность очередного сформированного импульса меньше длительности предыдущего на одну и ту же величину,что обеспечивает плавность изменения частоты.

Как только пропадает сигнал "1" на шине

23 управления, элемент И 10 закрывается, содержимое счетчика 12 перестаетизменяться и на выходнуюшину 26 устройства теперь поступаетимпульсная последовательность счастотой,большей исходной.

1422376

1О

Если .же необходимо изменить только частоту импульсов, а их длитель— ность оставить неизменной, то для этого изменяют скважность сигналов на выходной шине. 26. Для реализации этой цели на шину 23 поступает сигнал "0", который закрывает элемент

И 10, а на. шину 25 подается соответствующий код (например, двоичный код числа один), который записывается в счетчик 18 импульсом с выхода элемента И 2, через элемент ИЛИ 16 (фиг.2чl) . Так как содержимое счет— чика 18 теперь не равно нулю, то импульс заема счетчика 18 появляется только после того, как из него вычитается записанный двоичный код плюс один импульс (фиг.2т1) . В результате этого момент начала формирования импульса сдвигается по времени (фиг. 2тl ) . Импульс заема с выхода элемента 19 задержки (фиг .2y1) .устанавлинает триггер 9 н состояние "1" (фиг.2фl).Так как код на шине 25 не нулевой (хотя бы в одном разряде есть "1"), то на выходе многовхоцового элемента ИЛИ 14 появляется сигнал "1", который поступает на вход элемента И 15. В результате установки триггера 9 н состояние п1п и сигнала "1 от многонходового элемента ИЛИ 14 элемент И 15 открывается для прохождения импульса заема счетчика 7 (фиг.2г). Первый,после установки триггера 9 в состояние

"1", импульс заема счетчика 7 проходит элемент И 15 (фиг,2ц) и через элемент ИЛИ 17 по установочному входу переводит триггер 9 в состояние

"0", т е. оканчивает формирование импульса (фиг.2ф1). Одновременно сигнал заема проходит через элемент ИЛИ

Если же необходимо уменьшить частоту входной последовательности импульсов (не изменяя скважности), то на шину 24 управления подается сигнал "1", который переключает коммутатор 13 на суммирующий вход счетчика 12. При этом импульсы заема счетчика 7 проходят через элемент И 10, коммутатор 13 и поступают на сумми-, рующий вход счетчика 12 (фиг.2с), увсличиная его содержимое, а устройство работает так же, как и в случае увеличения частоты. Однако длительность очередного сформированного импульса будет больше длительности предыдущего импульса.

16 (фиг. 2ч1) и записывает код c: шины

25 в счетчик 18, а описанный процесс повторяется. При этом формируемые импульсы (фиг.2xl) имеют другую скважность (в приведенном примере скважность равна трем). Процесс записи содержимого счетчика 12 в счетчик 7 аналогичен ранее рассмотренному процессу. Однако, так как элемент

И 10 закрыт, то содержимое счетчика

12 остается неизменным, что дает возможность формировать импульсы с постоянной длительностью. При этом интервал времени между импульсами заема счетчика 7 (фиг.2o1) также постоянный.

Если в режиме формирования импульсов с неизменной длительностью на шину 23 подать сигнал "1", который открывает элемент И 10, а на шину

24 соответствующее управление (сигнал "О" и "1 ), то устройство осуществляет плавное изменение как чаев тоты, так и длительности формируе— мых сигналов. При этом скважность импульсов, определяемая двоичным ко.дом на шине 25, остается постоянной.

Ф о.

Устройство работает как н p= -нерсивном, так H н режиме одностороннего изменения частоты.

Если устройство работает s реверсинном режиме, т.е. увеличивае": (уменьшает) частоту последовате. ьности, а затем уменьшает (унеличнна- ет) до прежней величины, то ло окончании этого цикла на шину 22 управления подается сигнал, который - станавливает триггер 3 в состояние

"О", и входная последовательность импульсов вновь поступает на выходную шину 26 устройства.

Если же устройство работает в режиме одностороннего изменения частоты, то после установки триггера 3 в состояние "1" на входную шину 20 устройства подается та новая импульсная последовательность, на которую необходимо плавно перейти.

После окончания процесса изменения частоты до нужной величины на шину

22 управления подается сигнал, который возвращает триггер 5 в со- стояние "0", что открывает элемент

И 4 для прохождения импульсов с входной и!ины 22 на выходнуюшину 26.

При поступлении нового сигнала перехода на шину 21 начинается процесс дальнейшего изменения частоты.

14223

Плавность изменения частоты им,пульсной последовательности опредепяется частотой генератора 1 импульсов. Кроме того во время процесФ

5 са одновременного изменения длительности и частоты скважность импульсов не изменяется, а величину интервала изменения частоты можно варьировать в широких пределах, меняя частоту тактовых импульсов генератора 1 и разрядность счетчиков 7, 12 и 18.

Если же на входную шину 20 устройства подается последовательность импульсов со скважностью, не равной 2, то она преобразуется в последовательность со скважностью, равной 2 (если двоичный код на шине

25 управления является нулевым) или большей 2 (если код отличен от нуле" 20 вого). При этом скважность формируемых импульсов определяется путем суммирования числа два с десятичным числом, соответствующим двоичному коду. Для показанного на фиг.2 25 случая (код на шине 25 соответствует числу один) скважность импульсов равна 3.

Таким образом, устройство позволяет формировать: импульсы с постоянной длительностью и изменяемой скважностью (т,е. изменяется только. одна частота), импульсы с изменяемой одновременно длительностью и частотой со скважностью, равной или большей двух, а также плавно перехо35 дить с одной частоты на другую.Это расширяет функциональные возможности устройства.

40 формула изобретения

Устройство для формирования импульсов, содержащее генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с первой шиной управления, а выход подключен к первому установочному входу первого триггера, второй установочный вход которого соединен с второй шиной управления, второй элемент И, первыч и второй входы которого подключены соответственно к первому выходу первого триггера и входной шине, а выход соединен с входом формирователя импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, первый коммутатор, информационный и первый и второй управляющие входы которого подключены соответственно к выходу

76, 10 генератора импульсов и первому и второму выходам пер во го триггера,- второй триггер, выход которого соединен с вторым входом первого элемента

ИЛИ, выход которого подключен к выходной шине, первый счетчик импульсов, суммирующий и вычитающий вхо-ды которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого коммутатора, а первый выход подключен к входу первого элемента вы,держки и первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с третьей шиной управления, второй счетчик импульсов, суммирукиций и вычитающий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам второго коммутатора,информационный и управляющий входы которого соединены соответственно с выходом третьего элемента И и четвертой шиной управления, причем первый выход формирователя импульсов подключен к второму входу первого элемента И и входу записи второго счетчика импульсов, выход которого соедичен с информационным входом первого счетчика импульсов, вход записи которого подключен к выходу первого элемента задержки, а установочный вход и второй вьжод соединены соответственно с вторым выходом формирователя импульсов и информационным входом второго счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,.что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения воз/ можнос ти формирования импульсов с различной скважностью, в него введены многовходовой элемент ИЛИ,четвертый элемент И, второй и третий элементы ИЛИ, второй элемент задержки, третий счетчик импульсов и дополнительная шина управления, при этом дополнительная шина управления соединена с входом многовходового элемен- та ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, и с информационным входом третьего счетчика импульсов, вход записи которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а вычитающий вход соединен с вторым входом четвертого элемента И и подключен к первому выходу первого счетчика импульсов, третий вход четвертого элемента И соединен с выходом второго триггера, а выход подключен к первым входам

14223 7б

l2 и со счетным входом второго триггера, установочный вход которого подключен к выходу третьего элемента

ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходoN формирователя импульсов.

Заказ 4440/56

Тираж 928

Подп

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 второго и третьего элементов ИЛИ, выход третьего счетчика импульсов соединен через второй элемент задержки с вторым входом второго эле- 5 мента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу первого элемента И, Составитель О.Бураков

Редактор Н.Лазаренко Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий )3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Й с

t

Й