Многофазный тактовый генератор
Изобретение может быть использовано в устройствах управления, распределителях импульсов. Цель изобретения - расширение области применения за счет управления периодом и скважностью следования групп формируемых вложенных импульсов и введение режима одиночного запуска. Управление периодом и скважностью осуществляется путем задания частоты опорной импульсной последовательности и введения регистра 7, который управляет селектором-мультиплексором 9, и использования всех выходов счетчика 1. Управление режимом работы достигается подачей кода управления на шину 18 режима и введением D-триггера 12, элемента И 10, элементов ИЛИ 11 и 13. Устройство также содержит элемент 2 задержки, селектор-мультиплексор 3, регистр 4 сдвига, регистр 5, D-триггер 6, элемент И 8, шину 14 тактовых импульсов, шину 15 кода, входную шину 16, шину 17 записи, шину 19 сброса, выходную шину 20 и шину 21 признака. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К A ВТОРСКОМЪ(СОИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4325120/24-21 (22) 06 ° 11.87 (46) 23.03.90. Бюл. Г" 11 (72) М.Г.Кулаков (53) 621.373 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (56) Авторское свидетельство СССР
И 1264315, кл. H 03 К 3/64, 12.09.84, (54) МНОГОФАЗНЫИ ТАКТОВЫ11 ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение может быть использовано в устройствах управления, распределителях импульсов, Цель изобретения — расширение области применения за счет управления периодом и скважностью следования групп формируемых вложенных импульсов и введение режима одиночного запуска. Управление пе„ЛО„„М 2 бр А (51) 5 H 03 К 3/64
2 риодом и скважностью осуществляется путем задания частоты опорной импульсной последовательности и введения регистра 7, который управляет селектором-мультиплексором 9, и использования всех выходов счетчика 1. Управление режимом работы достигается подачей кода управления на шину 18 режима и введением D-триггера 12, элемента И 10, элементов ИЛИ 11 и 13.
Устройство также содержит элемент 2 задержки, селектор-мультиплексор 3, регистр 4 сдвига, регистр 5, ?)-триггер 6, элемент И 8, шину 14 тактовых импульсов, шину 15 кода, входную шину 16, шину 17 записи, шину 19 сброса, выходную шину 20 и шину 21 признака. 2 ил.
1552360
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах управления, распределителях импульсов, вычислительных устройствах и т.д.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет введения режима одиночного запуска, обеспечивающего генера- »р цию одиночных групп вложенных импульсов.
На фиг. 1 представлена функциональная схема многофазного тактового генератора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.
Устройство содержит счетчик 1, элемент 2 задержки, селектор-мультиплексор 3, регистр 4 сдвига, регистр 5, »>-триггер 6, регистр 7, эле- 20 мент И 8, селектор-мультиплексор 9, элемент И !О, элемент ИЛИ 11, D-триггер 12, элемент ИЛИ 13, шину 14 тактовых импульсов, шину 15 кода, входную шину 16, шину 17 записи, шину 18 25 режима, шину 19 сброса, выходные шины
20 и шину 21 признака.
Шина 14 тактовых импульсов соединена с тактовыми входами регистра 4 сдвига и регистра 5, а через элемент
2 задержки — с тактовым входом счетчика 1 и первым входом элемента И 10.
Выходы счетчика 1 соединены с соответствующими входами селектора-мультиплексора 9 выход которого соеди7
35 нен с информационным входом регистра
4 сдвига, с входом управления селектора-мультиплексора 3 и с тактовыми входами D-триггеров 6 и 12,.Выходы регистра 4 сдвига соединены соответ- 40 ствующим образом с входаии селекторамультиплексора 3, выходы которого соединены с входами регистра 5, выходы которого являются выходной шиной 20. Входы регистра 7 являются шиной 15 кода. Выходы регистра 7 соединены с входами селектора-мультиплексора 9.
Входная шина 16 соединена с входами сброса счетчика 1, регистра 7, а также с входом сброса и D-входом
D-триггера 6, прямой выход которого соединен с входом сброса регистра 5.
Инверсный выход D-триггера 6 соединен с первым входом элемента ИЛИ 13, 55 выход которого соединен с входом сброса D-триггера 12, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 8, вторым входом сброса счетчика 1, вторым входом элемента
И 10 и является шиной 21 признака.
Шина 17 записи соединена с первым входом элемента ИЛИ 11 и вторым входом элемента И 8, выход которого соединен с входом разрешения записи регистра 7. Шина 18 режима соединена с вторым входом элемента ИЛИ 11, выхор KoTopo»-o oe HeH »= D-входом
D-.òðèããåðà 12, вход сброса которого соединен с выходом элемента ИЛИ 13, второй вход которого соединен с выходом элемента И 10, третий вход которого является шиной 19 сброса.
Устройство работает в режиме одиночного запуска и режиме непрерывной генерации импульсов.
При подаче на шину 18 режима сигнала высоким уровнем (логическая единица) устанавливается режим одиночного запуска.
При подаче на шину 18 режима сигнала низким уровнем (логический ноль) устанавливается режим непрерывной генерации импульсов.
B режиме непрерывной генерации импульсов устройство работает следующим образом.
На вход элемента 2 задержки, тактовый вход регистра 4 сдвига, тактовый вход регистра 5, являющийся входом опорной частоты, поступают импульсы опорной частоты с шины 14 тактовых импульсов (фиг.2а). После элемента 2 задержки (фиг.2б) импульсы поступают на счетчик 1 и элемент И
10. Счетчик 1 и регистр 4 срабатывают
1 по отрицательному фронту импульса (срезу), регистры 5 и 7 — по положительному фронту, Счетчик 1 осуществляет деление опорной частоты в К раз. Информация с выхода счетчика 1 поступает на вход селектора-мультиплексора 9, Выход счетчика 1 имеет
N разрядов. Каждый разряд выхода счетчика 1 соединен с соответствующим разрядом входа селектора-мультиплексора 9.
Счетчик 1 осуществляет деление сигналов опорной частоты. На пер ом разряде выхода счетчика 1 имеется последовательность импульсов с частотой в К» раз меньше, чем на его входе, на втором разряде выхода счетчика 1 имеется последовательность импульсов с частотой в К раз меньше, чем на его входе и т.д., на последнем разряде счетчика 1 имеется последо1552360
45 вательность импульсов с частотой в
К раз меньше, чем на входе счетчика
1. Между коэффициентами деления имеется соотношение К (К (... < К .
Счетчик 1 обладает запаздыванием на срабатывание по сравнению с регистром
4, т. е. имеющаяся задержка от прихода импульса на вход элемента 2 задержки до изменения сигналов на вы- 1О ходах счетчика 1 обеспечивает надежное срабатывание регистра 4.
Селектор-мультиплексор 9 осуществляет коммутацию сигналов с каждого разряда выхода счетчика 1 на вход 15 регистра 4, чем обеспечивается управление периодом следования импульсов на выходной шине (фиг.2г). Выбор входной (информационной) линии селектора-мультиплексора 9 производит- 2О ся кодом, поступающим на его управляющие входы с выхода регистра 7.
Регистр 7, хранит код, который управляет коммутацией информации с входных линий селектора-мультиплексора 9 на его выход. Информация на выходе селектора-мультиплексора 9 предназначена для управления формированием вложенных последовательностей импульсов, формирование останова ЗО счетчика 1 при работе в режиме одиночного запуска и осуществления надежного пуска при включении устройства.
Информация с выхода селекторамультиплексора 9 поступает на С-вход
D-триггера 6, последовательный вход данных регистра 4, управляющий вход селектора-мультиплексора 3 и С-вход
D-триггера 12. Регистр 4 выполняет,О запись информации, присутствующей на последовательном входе данных.
Эта запись выполняется по срезу импульса опорной частоты на шине 14 тактовых импульсов. Информация на первом выходе регистра 4 изменяется с задержкой на один такт опорной частоты по отношению к посЛедовательному входу данных, информация на втором выходе регистра 4 изменяется с задержкой на два такта и т.д., информация на Р-м выходе регистра 4 изменяется с задержкой на Р тактов (фиг.2д,з). Между коэффициентом К деления счетчика 1 и числом выходов регистра 4 должно соблюдаться соотношение 3 Р К .
P-канальный селектор-мультиплексор 3 коммутирует информацию из двух направлений в одно направление. Первое направление образуется путем коммутации информации с выходов регистра 4 на входы регистра 5 в прямом коде (т.е. младший разряд на младший разряд и т.д., старший разряд на старший разряд). Второе направление образуется путем коммутации информации с выходов регистра 4 на входы регистра
5 в обратном порядке (старший разряд на младший разряд и т.д., младший разряд регистра 4 на старший разряд регистра 5) через селектор-мультиплексор 3 (фи -,2и-м).
Для этого на первую группу входов селектора-мультиплексора 3 поступает информация таким образом, что первый выход регистра 4 коммутируется на первый вход первой группы входов селектора-мультиплексора 3, второй вь.ход регистра 4 коммутируется на второй вход селектора-мультиплексора
3 и т.д., Р-й выход регистра 4 коммутируется на P-й вход селекторамультиплексора 3, на вторую группу входов селектора-мультиплексора поступает информация из регистра 4 в обратном порядке, т.е. P-й выход регистра 4 коммутируется на первый вход второй группы входов селек-орамультиплексора 3, (Р-1)-й выход регистра 4 коммутируется на второй вход селектора-мультиплексора 3 и т.д. Первый выход регистра 4 коммутируется на P-й вход селектора-мультиплексора 3. Если на выходе селектора-мультиплексора 9 присутствует нулевая информация, то в первый, второй, ..., Р-й выходные каналы селектора-мультиплексора 3 поступает информация с первого, второго, P-ro выходов регистра 4. Если на выходе селектора-м„льтиплексора 9 присутствует единичная информация, то в первый, второй, ..., Р-й выходные каналы селектора-мультиплексора 3 поступает информация с Р-го (P-1)-го, первого выходов регистра 4.
За счет управления мультиплексором
9 перекоммутацией информации селектором-муЛьтиплексором 3 на выходах селектора-мультиплексора 3 присутствует вложенная последовательность импульсов.
Информация с выходных каналов селектора-мультиплексора 3 параллельным кодом поступает на P входов параллельных данных регистра 5. Запись
7 155 информации параллельным кодом в выходной регистр 5 производится по переднему фронту импульса на тактовом входе регистра 5, чем исключаются помехи в сигналах выходной шины 20 (фиг.2а-с), вызванные особенностями рработы селекторов-мультиплексоров 3.
D-триггер 6 обеспечивает формирование устойчивой временной диаграммы после подачи сигнала "Включено", При отсутствии этого сигнала на входной шине 16 D-триггер 6 и счетчик 1 находятся в нулевом состоянии, на вход
"Установка нуля" регистра 5 с выхода
D-триггера 6 поступает сигнал "Установка нуля", с инверсного выхода Dтриггера 6 через элемент ИЛИ 13 на
P-вход D-триггера 12 поступает сигнал обнуления. После прихода сигнала
"Включено" на входную шину 16 (высоким уровнем) разрешается работа счетчика 1 и установка D-триггера 6.
Счетчик 1 выполняет деление импульсов опорной частоты с шины 14 тактовых импульсов. С R-входа (входа установки нуля) D-триггера 6 снимается сигнал "Установка нуля", а на его
D-вход подается сигнал высокого уровня, с входа установки нуля регистра 7 снимается сигнал обнуления.
На С-вход D-триггера 6 подается сигнал с выхода селектора-мультиплексора 9. По переднему фронту сигнала на
С-входе D-триггера 6 он устанавливается в единичное состояние, при этом разрешается работа регистра 5 и Dтриггера 12..На выходных шинах 20
Формируются импульсы.
В режиме непрерывной генерации импульсов изменение частоты генерации происходит следующим образом.
На шину 15 кода выставляется код частоты, затем на шину 17 записи подается сигнал высокого уровня. Этим разрешается установка D-триггера 12, на его Э-вход (данных) через элемент
ИЛИ 11 подается сигнал высокого уровня. Этим обеспечивается надежное завершение последнего формируемого импульса "старой" частоты, По срезу импульса на выходе селектора-мультиплексора 9 D-триггер 12 установится в единичное состояние, по фронту импульса на его выходе в регистр 7 будет записан код "новой" частоты, а счетчик импульсов 1 будет сброшен.
В результате обнуления счетчика 1 импульсов при переходе на более низ2360
55 кую частоту следования импульсов на выходных шинах 20 будет исключено появление отдельных импульсных помех. На шине 21 признака появляется сигнал высокого уровня, свидетельствующий о записи кода, а на входе элемента И 10 появляется сигнал высокого уровня, разрешающий сброс Dтриггера 12. Затем формируется сигнал сброса высоким уровнем на шине 19 сброса, при появлении импульса на выходе элемента 2 задержки на выходе элемента И 10 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 13 поступает на R-вход D-триггера 12 и обнуляет его. При этом разрешается работа счетчика 1, на выходных шинах 20 формируется последовательность импульсов с "новой" частотой, Таким образом, при смене частоты происходит останов генерации и асинхронный запуск по сигналу на шине сброса.
В режим одиночного запуска — одиночной генерации групп вложенных импульсов устройство переводится путем подачи сигнала высоким уровнем на шину 18 режима. При этом на Э-вход Dтриггера 12 непрерывно подается сигнал высокого уровня, обеспечивающий установку D-триггера 12 в единичное состояние по срезу каждого импульса на выходе селектора-мультиплексора 9.
При установке D-триггера 12 обнуляется счетчик 1, на шине 21 признака появляется сигнал высокого уровня, свидетельствующий о записи кода,. а на входе элемента И 10 появляется сигнал высокого уровня, разрешающий сброс D-триггера 12. Для Формирования следующей группы вложенных импульсов на выходных шинах 20 формируется сигнал сброса высоким уровнем на шине
19 сброса, при появлении импульса на выходе элемента 2 задержки на выходе элемента И 10 появляется импульс, который через элемент ИЛИ !3 поступает на R-вход D-триггера 12 и обнуляет
его. При этом разрешается работа счетчика 1, на выходных шинах 20 формируется группа вложенных импульсов и вновь устанавливается D-триггер 12 и т.д.
Смена частоты следования импульсов на выходных шинах 20 в режиме одиночной генерации групп вложенных импульсов выполняется аналогично смене частоты следования импульсов в режиме непрерывной генерации импульсов, 1552360 6
45 вательность импульсов с частотой в
К раз меньше, чем на входе счетчика
1. Между коэффициентами деления имеется соотношение К Кq c ... К;.
Счетчик 1 обладает запаздыванием на срабатывание по сравнению с регистром
4, т.е. имеющаяся задержка от прихода импульса на вход элемента 2 задержки до изменения сигналов на вы- 10 ходах счетчика 1 обеспечивает надежное срабатывание регистра 4.
Селектор-мультиплексор 9 осуществляет коммутацию сигналов с каждого разряда выхода счетчика 1 на вход 15 регистра 4, чем обеспечивается управление периодом следования импульсов на выходной шине (фиг.2г), Выбор входной (информационной) линии селектора-мультиплексора 9 производит- 20 ся кодом, поступающим на его управляющие входы с выхода регистра 7.
Регистр 7, хранит код, который управляет коммутацией информации с входных линий селектора-мультиплек- 25 сора 9 на его выход, Информация на выходе селектора-мультиплексора 9 предназначена для управления формированием вложенных последовательностей импульсов, формирование останова 30 счетчика 1 при работе в режиме одиночного запуска и осуществления надежного пуска при включении устройства.
Информация с выхода селекторамультиплексора 9 поступает на С-вход
D-триггера 6, последовательный вход данных регистра 4, управляющий вход селектора-мультиплексора 3 и С-вход
D-триггера 12. Регистр 4 выполняет,0 запись информации, присутствующей на последовательном входе данных.
Эта запись выполняется по срезу импульса опорной частоты на шине 14 тактовых импульсов, Информация на первом выходе регистра 4 изменяется с задержкой на один такт опорной частоты по отношению к последовательному входу данных, информация на втором выходе регистра 4 изменяется с задержкой на два такта и т,д., информация на Р-м выходе регистра 4 изменяется с задержкой на P тактов (фиг.2д,з). Между коэффициентом К деления счетчика 1 и числом выходов регистра 4 должно соблюдаться соотношение 3 Р а К,.
P-канальный селектор-мультиплексор 3 коммутирует информацию из двух направлений в одно направление. Первое направление образуется путем коммутации информации с выходов регистра 4 на входы регистра 5 в прямом коде (т.е. младший разряд на младший разряд и т.д., старший разряд на старший разряд). Второе направление образуется путем коммутации информации с выходов регистра 4 на входы регистра
5 в обратном порядке (старший разряд на младший разряд и т.д., младший разряд регистра 4 на старший разряд регистра 5) через селектор-мультиплексор 3 (фиг.2и-м).
Для этого на первую группу входов селектора-мультиплексора 3 поступает информация таким образом, что первый выход регистра 4 коммутируется на первый вход первой группы входов сслектора-мультиплексора 3, второй выход регистра 4 коммутируется на второй вход селектора-мультиплексора
3 и т.д., Р-й выход регистра 4 коммутируется на P-й вход селекторамультиплексора 3, на вторую группу входов селектора-мультиплексора 3 поступает информация из регистра 4 в обратном порядке, т.е. P-й выход регистра 4 коммутируется на первый вход второй группы входов селекторамультиплексора 3, (P-1)-й выход регистра 4 коммутируется на второй вход селектора-мультиплексора 3 и т.д. Первый выход регистра 4 коммутируется на P-й вход селектора-мультиплексора 3. Если на выходе селектора-мультиплексора 9 присутствует нулевая информация, то в первый, второй, ..., P-й выходные каналы селектора-мультиплексора 3 поступает информация с первого, второго, Р-го выходов регистра 4. Если на выходе селектора-мультиплексора 9 присутствует единичная информация, то в первый, второй, ..., Р-Й выходные каналы селектора-мультиплексора 3 поступает информация с P-го (P-l)-ro, первого выходов регистра 4, 3а счет управления мультиплексором
9 перекоммутацией информации селектором-мультиплексором 3 на выходах селектора-мультиплексора 3 присутствует вложенная последовательность импульсов.
Информация с выходных каналов селектора-мультиплексора 3 параллельным кодом поступает íà P входов параллельных данных регистра 5. Запись
1552360 информации параллельным кодом в выходной регистр 5 производится по переднему фронту импульса на тактовом входе регистра 5, чем исключаются помехи в сигналах выходной шины 20 (фиг.2а-с), вызванные особенностями работы селекторов-мультиплексоров 3.
D-триггер 6 обеспечивает формирование устойчивой временной диаграммы после подачи сигнала Включено", При отсутствии этого сигнала на входной
Шине 16 D-триггер 6 и счетчик 1 находятся в нулевом состоянии, на вход
"Установка нуля" регистра 5 с выхода
D-триггера 6 поступает сигнал "Установка нуля", с инверсного выхода Dтриггера 6 через элемент ИЛИ 13 на
Р-вход D-триггера 12 поступает сигнал обнуления. После прихода сигнала
"Включено" на входную шину 16 (высоким уровнем) разрешается работа счетника 1 и установка D-триггера 6.
Счетчик 1 выполняет деление импульсов опорной частоты с шины 14 тактовых импульсов, С R-входа (входа установки нуля) D-триггера 6 снимается сигнал "Установка нуля", а на его
D-вход подается сигнал высокого уровня, с входа установки нуля регистра 7 снимается сигнал обнуления.
На С-вход D-триггера 6 подается сигнал с выхода селектора-мультиплексора 9. По переднему фронту сигнала на
С-входе D òðèããåðà 6 он устанавливается в единичное состояние, при этом разрешается работа регистра 5 и Dтриггера l2. На выходных шинах 20 формируются импульсы.
B режиме непрерывной генерации импульсов изменение частоты генерации происходит следующим образом.
На шину l5 кода выставляется код частоты, затем на шину 17 записи подается сигнал высокого уровня. Этим разрешается установка D-триггера 12, на его D-вход (данных) через элемент
ИЛИ 11 подается сигнал высокого уровня. Этим обеспечивается надежное завершение последнего формируемого импульса "старой" частоты. По срезу импульса на выходе селектора-мульти лексора 9 D-триггер 12 установится в единичное состояние, по фронту импульса на его выходе в регистр 7 будет записан код "новой" частоты, а счетчик импульсов 1 будет сброшен.
В результате обнуления счетчика 1 импульсов при переходе на более низ5 !
О !
55 кую частоту следования импульсов на выходных шинах 20 будет исключено появление отдельных импульсных помех. На шине 21 признака появляется сигнал высокого уровня, свидетельствующий о записи кода, а на входе« элемента И l0 появляется сигнал высокого уровня, разрешающий сброс Dтриггера 12. Затем формируется сигнал сброса высоким уройнем на шине 19 сброса, при появлении импульса на выходе элемента 2 задержки на выходе элемента И 10 появляется импульс, который через элемент ИЛИ l3 поступает на R-вход D-триггера 12 и обнуляет его. При этом разрешается работа счетчика 1, на выходных шинах 20 формируется последовательность импульсов с "новой" частотой. Таким образом, при смене частоты происходит останов генерации и асинхронный запуск по сигналу на шине сброса.
В режим одиночного запуска — одиночной генерации групп вложенных импульсов устройство переводится путем подачи сигнала высоким уровнем на шину 18 режима. При этом íà D-вход Dтриггера 12 непрерывно подается сигнал высокого уровня, обеспечивающий установку D-триггера .12 в единичное состояние по срезу каждого импульса на выходе селектора-мультиплексора 9.
При установке D-триггера 12 обнуляется счетчик 1, на шине 21 признака появляется сигнал высокого уровня, свидетельствующий о записи кода,. а на входе элемента И 10 появляется сигнал высокого уровня, разрешающий сброс D-триггера 12, Для формирования следующей группы вложенных импульсов на выходных шинах 20 формируется сигнал сброса высоким уровнем на шине
19 сброса, при появлении импульса на выходе элемента 2 задержки на выходе элемента И 10 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 13 поступает на R-вход D-триггера 12 и обнуляет
его. При этом разрешается работа счетчика l, на выходных шинах 20 формируется группа вложенных импульсов и вновь устанавливается D-триггер 12 и т.д.
Смена частоты следования импульсов на выходных шинах 20 в режиме одиночной генерации групп вложенных импульсов выполняется аналогично смене частоты следования импульсов в режиме непрерывной генерации импульсов.
1552360
10 формула и з о б р е т е н и я
Многофазный тактовый генератор, содержащий счетчик тактовый вход коУ 5 торого через элемент задержки соединен с тактовыми входами регистра сдвига и первого регистра, входы которого соединены с соответствующими выходами первого селектора-мультиплексора, входы которого соединены соответствующим образом с выходами регистра сдвига, вход сброса первого регистра соединен .с прямым выходом первого D-триггера, вход сброса и
D-вход которого объединены и соединены с первым входом сброса счетчика, отличающийся тем, что,, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй 2О регистр, первый, второй элементы И, второй селектор-мультиплексор, первый, второй элементы ИЛИ, второй Dтриггер, причем выход второго селектора-мультиплексора соединен с входом регистра сдвига, с входом управления первого селектора-мультиплексора и с тактовыми входами первого и второго D-триггеров, инверсный выход первого D-триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса второго D-триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом сброса счетчика и с первыми входами первого, второго элементов И, выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выходы счетчика соединены с соответствующими входами второго селектора-мультиплексора, входы управления которого соединены с выходами второго регистра, вход сброса которого соединен с первым входом сброса счетчика, вход разрешения записи второго регистра соединен с выходом первого элемента
И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с D-входом второго D-триггера„ второй вход второго элемента И соединен с выходом элемента задержки.
