Устройство для формирования последовательностей импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к контрольно-диагностической аппаратуре, и может быть использовано при проектировании генераторов с программно изменяемыми частотой, длительностью, амплитудой импульсов, а также с формированием периодических последовательностей с заданным числом импульсов в цикле и с заданным числом циклов выдачи. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности формирования периодических последовательностей с заданным числом циклов выдачи последовательностей и с заданным числом импульсов в цикле, а также повышение точности формирования импульсов пуS

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) И1) А1 рц Н 03 К 3/64

Ъ"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ rHHT СССР

/.(21) 4651352/21 (22) 14.02.89 (ч6) 30.05.91. Бюп. Ф 20 (72) В.В. Ромадин (53) 621.373.4(088.8) (56) Генератор импульсов Г5-59. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 1182638, кл. Н ОЗ К 3/64, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике, в частности к контроль2 но-диагностической аппаратуре, и может быть использовано при проектировании генераторов с программно изменяемыми частотой, длительностью, амплитудой импульсов, а также с формированием периодических последовательностей с заданным числом импульсов в цикле и с заданным числом циклов выдачи. Цель изооретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности формирования

;периодических последовательностей с заданным числом циклов выдачи последовательностеи и с заданным числом импульсов в цикле, а также повышение точности формирования импульсов пу1653140 тем устранения на вершинах импульсов паразитных выбросов и неравномерностей. Это достигается введением в состав устройства второго 2 н третьего 3 счетчиков импульсов, третьего запоминающего блока 6, второго блока 8 цифроаналогового преобразования, первого

16 и второго 17 элементов задержки, элемента Запрет 15, тактируемого триг-10 гера 18, первого 19 и второго 20 переключателей тока, выходного блока

21 согласования и третьего элемента

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к контрольно-ди- 20 агностической аппаратуре, и может быть использовано при проектировании генераторов с программно изменяемыми

1 частотой, длительностью, амплитудои импульсов, а также с формированием периодических последовательностеи с заданным числом импульсов в цикле и с заданным числом циклов выдачи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройст- 30

Ва за счет обеспечения возможности формирования периодических последовательностей с заданным числом импуль. сов в цикле выдачи ис заданнымчислом:, циклов выдачипоследовательностей,а также повышениеточности формирования .,импульсов путем устранения на верши нах импульсов паразитных выбросов и неравномерностей. ф

Ф

На фиг; 1 представлена функциональ-. ная схема устройства для формирования последовательностей импульсов; на фиг. 2 — схема переключателя тока; ,на фиг. 3 — функциональная схема вы- 4> ходного блока согласования; на фиг.4то же, блока ввода данных; на фиг.5— то же, устройства управления; на фиг. 6 — временные диаграммы работы.

Устройство для формирования после50 довательностей импульсов (фиг. 1) включает первый 1, второй 2, третий 3 счетчики импульсов, первый 4, второй

5, третий 6 запоминающие блоки, первый 7, второй 8 блоки цифроаналого55 вого преобразования (ЦАП), дешифратор 9, первый 10 и второй 11 коммутаторы сигналов, первый 12,, второй 13 и третий 14 логические элементы ИЛИ, ИЛИ 14. Кроме того, формирователь последовательностей импульсных последовательностей включает в свой состав первый счетчик 1 импульсов, два запоминающих блока 4 и 5, блок 7 цифроаналогового преобразования, дешифратор 9, два коммутатора 10 н 11, два элемента ИЛИ 12 н 13, генератор 22 импульсов, делитель 23 частоты следования импульсов, блок 24 управления и блок 25 ввода данных. 1 з.п. ф-лы, 6 нл. элемент ЗАПРЕТ 15, первый 16 и вто-," рой 17 элементы задержки, тактируемый триггер 18, первый 19 и второй 20 переключатели тока, выходной блок 21 согласования, генератор 22, делитель

23 частоты следования импульсов, а также блоки 24 н 25 управления .и ввода данных. Выходы первого 4 и третьего 6 запоминающих блоков соответственно через первый 7 и второй 8 блоки

ЦАП и через первый 19 и второй 20 переключатели тока подключены к входу выходного блока 21 согласования. Со- ответствующие информационные входы первого 4 и третьего 6 запоминающих блоков объединены между собой и подключены к соответствующим выходам блока 25 ввода данных, первый управляющий выход которого соединен с вторыми входами второго 13 и третьего 14 элементов ИЛИ, а вход - с входом блока 24 управления и первым выходом генератора 22 импульсов-. Второй выход генератора 22 импульсов соединен с тактовым входом делителя 23 следования импульсов, управляющий вход котоого подключен к второму выходу блока:

4 управления, а разрядные выходы — к оответствующим входам второго коммутатора 11, выходом соединенного с первым входом второго элемента ИЛИ 13.

Выход второго элемента ИЛИ 13 подключен к прямому входу элемента ЗАПРЕТ

15, инверсный вход которого соединен с выходом второго запоминающего блока

5, а выход — с тактовым входом первого счетчлка 1, входом установки в единицу тактируемого триггера 18 и через первый элемент 16 задержки с тактовыми входами второго счетчика 2 импульсов и тактируемого триггера 18, 0 6 ния, Тактовые входы всех триггеров

32 памяти объединены и подключены к входной шине блока 25 ввода информации, выходные шины которого соединены с соответствующими входами элемента

35 индикации.

Блок 2ч управления (фиг. 5) содержит первый 36, второй 37 и третий 38 синхронные D-триггеры, тактовые входы которых объединены и подключены к входной шине блока. Выход первого синхронного D-триггера 36 через переключающую группу контактов тумблера

39 подключен к третьему и четвертому выходам блока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к выходам третьего 38 и второго 37 синхронных D-триггеров. Входы синхронных D-триггеров через соответствующие размыкающие контакты чО-42 подключены к общей шине устройства и через резисторы 43-ч5 — к шине его питания.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки размыкается контакт 42 блока 24 управления (фиг. 5) и первый же тактовый импульс с первого выхода генератора 22 (фиг. 1) в момент t< (фиг. 6а,б,в) устанавливает триггер 38 в состояние "1", по которому производится сброс в исходное нулевое состояние счетчика 3 и через первый элемент ИЛИ 12 сброс счетчика 1, а через время tg tg (фиг.бг), определяемое вторым элементом задержки 17, происходит обнуление счетчика

2 и тактируемого триггера 18. После опускания кнопки замыкается контакт

42 блока 2ч управления, тактовым импульсом с выхода генератора 22 производится возврат триггера 38 в исходное состояние.

В момент t сигналами с выходов тактируемого триггера 18 производится установка первого 19 и второго 20 переключателей тока в положения, при которых ток с выхода первого ЦАП 7 через первый переключатель 19 тока поступает на вход блока 21 согласования. На выходе блока 21, т.е. на выходе устройства, формируется напряжение, соответствующее коду данных, считываемых с нулевого адреса первого запоминающего. блока 4. Ток же, соответствующий коду данных, считываемых с нулевого адреса третьего запоминающего блока 6, с выхода второго ЦАП 8

165314

Инверсный и прямой выходы тактируемого триггера 18 соединены с управляющими входами соответственно первого 19 и второго 20 переключателей тока, а его обнуляющий вход — с входом обну5 ления второго счетчика 2 импульсов и через второй элемент 17 задержки с выходом первого элемента ИЛИ 12 и входом обнуления первого счетчика 1 импульсов. Разрядные выходы первого 1, второго 2 и третьего 3 счетчиков импульсов подключены к соответствующим адресным входам первого 4, третьего

6 и второго 5. запоминающих блоков, причем разрядные выходы первого счетчика 1 импульсов соединень1 и с соответствующими входами дешифратора 9, выходы которого через первый коммутатор объединены с первыми входами 20 первого 12 и третьего 14 элементов

ИЛИ, Второй вход первого элемента

ИЛИ 12 соединен с входом обнуления третьего счетчика 3 импульсов и .первым выходом блока 24 управления, тре- 25 тий и четвертый выходы которого соединены соответственно с объединенными управляющими входами первого 4 и второго 5 запоминающих блоков и управляющим входом третьего запоминающего 30 блока 6, а информационный вход второго запоминающего блока соединен с вторым управляющим выходом блока 25 ввода данных.

Каждый переключатель 19 и 20 тока (фиг. 2) содержит транзистор 26, эмиттер которого соединен с общей шиной устройства, коллектор — с анодом диода 27 и является входом переключателя. Катод диода 27 и база транзис- 40 тора 26 являются соответственно выхо- . дом и управляющим входом переключателя.

Выходной блок 21 согласования (фиг. 3) является преобразователем 45 ток — напряжение и содержит инвертирующий усилитель 28, в цепь смещения которого введен первый диод 29, а в цепь отрицательной обратной связивстречно-параллельно включенные второй 30 и третий 31 диоды.

Блок 25 ввода информации (фиг. 4) представляет собой коммутационное поле, каждый выход которого является выходом синхронного триггера 32 памяти, информационный вход которого подключен через размыкающий контакт 33 выключателя к общей шине устройства и через резистор 34 - к шине его пита7

16531 через переключатель 20 тока замыкается на общую шину.

В выключенном положении тумблера, т.е. при замкнутых контактах 41 блока.

24 управления, сигналом с прямого вы5 хода триггера 37 блокируется работа делителя 23 частоты и,, следовательно, поступление импульсов на счетные вхо, ды перво" î 1 и третьего 3 счетчиков импульсов, а также тактируемаго триг-. ,гера 18. Это состояние является исходным.

Работа переключателя тока (фиг.2) состоит в том, что при поступлении нулевого управляющего уровня напряжения с выхода триггера 18 на базу транзистора 26 последний закрывается, обеспечивая прохождение тока через диод 27 от блока ЦАП на блок 21 согла,сования. А при высоком входном уровне открывающийся транзистор направляет весь ток блока ЦАП в общую шину, обесПечивая закрытое состояние диода за счет малого значения U открытого транзистора. В качестве выходного блока 21 согласования (фиг. 3) используется преобразователь ток - напряжение на операционном усилителе инверсного включения с введенными в цепи смещения и обратной связи диодами 29 — 31, предназначенными для компенсации ошибки, создаваемой диодом 27 переключения, тока (фиг. 2).

Ввод информации в запоьжнающие блоки 4,5 и б осуществляется последовательно в ручном режиме„ В одни и те же адреса первого 4 и третьего 6 запаминаюших блоков записываются данные соответственно о предыдущем и последу-4 ющем уровнях выходного напряжения. Ва второй запоминающий блок 5 по адресу, номер которого соответствует количеству,программируемых выдач отдельных циклов, записывается бит данных, предназначенный для:останова циклической работы счетчиков 1,2 и 3. Дан" ные, вводимые последовательно в . первый 4 и третий 6 запоминающие блоки, устанавливаются контактами 33. 133,п (верхняя группа контактов на фиг. 4), а во второй запоминающий блок 5 — контактом 33.n+2 (фиг. 4), обеспечивающим формирование сигнала на втором управляющем выходе блока 25

55 ввода данных. Запись производится путем нажатия кнопки (размыкающий кон-такт 40) блока 24 управления, при этом ввод данных в первый 4 или тре-40 тий 6 запоминающие блоки определяется положением контакта (переключающий контакт 39) блока 24 управления (фиг, 5). Последовательная смена адресов осуществляется счетчиками i 3 и 2 после нажатия кнопки (замыкающий контакт 33.й+1) в блоке 25 ввода данных (фиг. 4), обеспечивающей формирование сигнала на первом управляющем выходе блока 25 ввода данных.

Объем записываемой информации определяется количеством программируемых уровней и длительностью их выдачи в одном цикле.

Вывод данных из запоминающих блоков 4,5 и 6 с формированием последовательностей уровней напряжений на выходе устройства осуществляется в автоматическом режиме. Этот режим устанавливается включением тумблера (размыкающий контакт 41) в блоке 24 управления (фиг, 5), обеспечивающего срабатывание триггера 37 и формирование единичного уровня на втором выходе блока 24. Этим единичным сигналом в момент „, (фиг, бд) снимается блокировка с делителя 23 частоты следования импульсов. Необходимый коэффициент деления, определяющий дли- . тельность одного шага выдачи каждого уровня напряжения устройством, устанавливается вторым коммутатором 11 пу« тем подачи равных по длительности входным импульсам с соответствующего выхода делителя через второй элемент ИЛИ 13 и открытый элемент ЗАПРЕТ 15 на счетный вход первого счетчика 1 импульсов (t< на фиг. бе) и . дополнительно через первый элемент

16 задержки на счетный вход второго счетчика 2 (t+ на фиг. бж). В интервале - положение триггера 18 (фиг. 6з), значения и направления токов ЦАП 7 и 8 (эиг. би,к) сохраняют исходное состояние, соответствующее моменту t, при котором первый уровень выходного напряжения (фиг. бл) определяется первым запаминаюшчм блоком 4 и первым блоком ЦАП У. В момент t импульсом с выхода элемент та ЗАПРЕТ 15 производится переключение триггера 18 в единичное состояние, при котором первый 19 и второй

20 переключатели тока меняют свое положение на обратное, когда выход первого блока ЦАП 7 отключается от входа блока 21 согласования и подключает1653140!

О ней возможно.при подаче сигнала с четвертого выхода дешифратора 9 через первый коммутатор 10,установленный в четвертое положение, и первый элемент ИЛИ 12 на сброс в исходное состояние в момент ta первого счетчика

1 импульсов, а также через второй элемент задержки 17 - на сброс в момент

t второго счетчика 2 и тактируемого триггера 18. При условии равенства

9 задержек элементов 16 и 17 нулевой уровень напряжения на выходе устройства В интервале tg 19 определяется вторым блоком ЦАП 8, а в интервале — первым блоком ЦАП 7 °

9 о

Для изменения числа уровней, выдаваемых в одном цикле выдачи с по:мощью первого коммутатора 10, к вхо,дам элементов ИЛИ 12 и 14 подключается другой выход дешифратора 9. Последовательное соединение дешифратора 9 и первого коммутатора 10 позволяет оперативно изменять длительность формируемого цикла, т.е, позволяет в пределах запрограммированного в запоминающих блоках 4 и 6 числа изменений выходных уровней регулировать длительность формируемой пачки импульсов.

Далее процесс формирования повторяется аналогично описанному.

Для подсчетачисла циклов выдачи служит третий счетчик 3, иа счетный вход которого через третий элемент

ИЛИ 14 поступает импульс с первого коммутатора 10.

Прекращение выдачи циклов при их считывании предварительно записанной

"1" из второго запоминающего блока

5 с адреса, номер которого соответствует количеству запрограммируемых

I t 11 циклов выдачи. При поступлении 1 на элемент ЗАПРЕТ 15, сигнал с выхода последнего останавливает циклическую работу счетчиков 1,2 и триггера

18, прекращая тем самым выдачу последующих циклов.

Возможность программирования числа выдач циклов формирования с изменяемой их длительностью во времени позволяет эффективно использовать устройство в контрольно-испытательной аппаратуре., Таким образом, устройство для формирования последовательностей импульсов позволяет расширить функциональные возможности sa счет обеспечения возможности формирования периодичесся к общей шине, а выход второго блока ЦАП 8 отключается от общей ши- ны и подключается к входу блока 2! согласования. В интервале t<- t< на выходе устройства устанавливается второй уровень напряжения (фиг. бл),определяемьпЪ третьим запоминака им блоком 6 и током (@иг. бк) второго блока ЦАП 8. В момент t5. определяе- 1р мьп! первым элементом 16 задержки,,триггер 18 по тактовому входу возвращается в исходное состояние, IIDH котором на выходе устройства сохраняется тот же уровень напряжения до мо- 15 мента t но определяемый в интервал и ле t -t током первого блока 7 ЦАП.

5 6

С учетом того, что длительность задержки первого элемента 16 задержки выбрана достаточной для точной уста-новки значений токов на выходе блоков

ЦАП и что их подключение к выходному блоку согласования производится попеременно в моменты времени, соответствующие уже установившимся значениям 25 токов, устройство формирует на своем выходе уровни напряжений без выбросов в моменты их смены (tq tg t p t, фиг.б), Наличие обратной связи блок ЦАП вЂ” наг» рузка в выходном блоке 21 согласования обеспечивает равномерность вершин импульсов на выходе устройства при изменении параметров внешней нагрузки.

Использование двух блоков ЦАП (код - ток), двух токовых переключа35 телей, коммутирующих со сдвижкой во времени токи во входной цепи общего выхоДного преобразователЯ ток — напРЯ" определенном числе происходит при жение (блок 21 устройства), исключает

Bbl6pOCbl HG HepHIHHdX формируемых им- 40 пульсов, являющиеся следствием неодновременного срабатывания аналоговых ключей блоков ЦАП, и сокращает длительность фронтов выходного сигнала, определяемую Разностью пеРеключаемых 45 токов и нагрузкои выходного каскада..

На примере циклограммы (фиг. бл) в интервалах с - 4, г4-, -йт и длительность которых равна э периоду импульсoB с делителя частоты, показан один цикл выдачи соответственно нулевого, положительного, нулевого и отрицательного уровней выходного напряжения в соответствии с данными, записанными в четырех адресах первоS5 го 4 и третьего 6 запоминающих бло ков.

Повторение цикла выдачи указанной последовательности из четырех уров1653140 ких последовательностей импульсов с изменяемой длиной циклов и с заданным числом циклов их выдач; повысить точность формирования импульсов путем устранения на вершинах импульсов выбросов и неравномерностей, связанных с неодновременностью срабатывания ключей ЦАП и влиянием параметров внешней нагрузки, за счет использова- 1g ния двух преобразователей код — ток, подключаемых, попеременно в моменты времени, соответствующие уже установившимся значениям токов к общему преобразователю ток — напряжение с цепью 15 обратной связи, устраняющей влияние внешней нагрузки.

Кроме того, использование в аналоговом тракте устройства токовых клю чей, коммутирующих ток практически 2б между эквипотенциальными точками, сок. ращает длительность фронтов формируемых импульсов за счет сокращения времени переходных процессов.

Формула изобретения

1. Устройство для формирования последовательностей импульсов, содержа, щее счетчик импульсов, выходы которо- 39, Ьо соединены с соответствующими вхо« дами адреса первого запоминающего блока, объединенного выходами .с входами ! блока цифроаналогового преобразования и входами дешифратора, выходами под ключенного через первый коммутатор к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходам блока управления, входом подключенного к входу блока ввода данных и первому выходу генератора импульсов, второй выход которогочерез делитель частоты, связанный управляющим входом с вторым выходом блока управления, и второй коммутатор соединен с первый входом второго элемента

ИЛИ, соединенного вторым входом с первым управляющим входом блока ввода данных, второй управляющий и информационные выходы которого соединены соответственно с информационными входами второго и первого запоминающих алоков, соединенных управляющими входами между собой и с третьим выходом блока управления, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, чта, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности формирования импульсов, в устройство дополнительно введены второй и третий счетчики импульсов, третий запоминающий блок, второй блок цифроаналогового преобразования, первый и второй элементы задержки, элемент ЗАПРЕТ, тактируемый триггер, первый и второй переключатели тока, выходной блок согласования и третий элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым входом первого и вторым входом второго элементов ИЛИ, а выход — с тактовым входом третьего счетчика импульсов, соединенного обнуляющим входом с вторым входом первого элемента ИЛИ, а выходами — с соответствующими адресными входами второго запоминающего блока, выход которого подключен к инверсному входу элемента ЗАПРЕТ, прямым входом соединенного с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом — с входом установки единицы тактируемого триггера, тактовым входом первого счетчика импульсов и через первый элемент задержки с тактовыми входами третьего счетчика импульсов и тактируемога триггера, инверсный и прямой выходы которого под-, ключены к управляющим входам первого и второго переключателей тока соответственно, установленных между входом выходного блока согласования и соответственно выходами первого и второго блоков пи<рроаналогового преобразователя, причем входы второго блока цифроаналогового преобразования подключены к соответствующим выходам третьего запоминающего блока, инфорционные и адресные входы которого подключены соответственно к информаонным выходам блока ввода данных и к выходам второго счетчика импульсов,. объединенного обнуляющим входом с входом установки нуля тактируемого триггера и через второй элемент задержки — с обнуляющим входам первого счетчика импульсов и выходом первого элемента ИЛИ, а управляющий вход третьего запоминающего блока объединен с четвертым выходом блока управления. °

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый, второй и третий синхронные D-триггеры, тактовые входы которых объединены и подключены к входнои шине блока, информационные входы триггеров через .соответствующие резисторы соединены с шиной

1653140!

4 питания и через соответствующие размыканицие контакты - с общей шиной блока, первый и второй выходы которого подключены к прямым выходам соот5 ветственно третьего и второго синхронных D-триггеров, прямой выход первого из которых соединен с переключающим контактом группы контактов, размыкающий и замыкающий контакты которой являются соответственно третьим и ,четвертым выходами блока управления.

1653140! (1)) . П

4у 4 124 4 54.Редактор M. Келемеш

Заказ 1780 Тираж 483 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Рц ! 1) !

Составитель И. Тюленева

Техред М.Дидык Корректор И. Самборская