Генератор прямоугольных импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контрольно-измерительных устройствах. Техническим результатом является уменьшение используемого объема памяти. Генератор прямоугольных импульсов содержит генератор опорной частоты, элемент И, первый триггер, счетчик импульсов, второй триггер, элемент ИЛИ, элемент НЕ, программный блок, селектор сигналов и регистр. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и контрольно-измерительных устройствах.

Известно устройство для формирования импульсов [1], содержащее задающий генератор, выход которого соединен со счетным входом счетчика, блок памяти, младшие разряды адреса которого соединены с выходами счетчика, а старшие разряды адреса соединены с выходами первого регистра, информационные входы которого соединены с выходами второго регистра, а синхронизирующий вход первого регистра подключен к входу обнуления счетчика, выходные триггеры, первые входы которых соединены с выходами, кроме первого, блока памяти, элемент И, причем вторые входы выходных триггеров соединены с выходом задающего генератора и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом блока памяти, а выход подключен к входу обнуления счетчика.

Недостатком этого устройства является большой объем памяти, необходимый для формирования прямоугольных импульсов, т.к. длительности временных интервалов (длительность и пауза формируемой импульсной посылки) задаются позиционным кодом, т. е. каждой единичной посылке необходима одна ячейка памяти.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является генератор прямоугольных импульсов [2], содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов, информационные входы которого подключены к выходам программного блока, а выход счетчика импульсов соединен с первым входом второго триггера, выходы которого подключены к выходным шинам, а также элемент ИЛИ и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и входом записи счетчика импульсов, а выход элемента НЕ подключен к управляющему входу программного блока (n+1)-й выход которого соединен с первым входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к входу начальной установки программного блока и второму входу второго триггера, при этом второй вход первого триггера соединен с управляющей шиной и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу счетчика импульсов.

По сравнению с вышеприведенным устройством здесь для формирования временных интервалов используется двоичный код, что позволяет уменьшить объем используемой памяти. Однако недостатком данного генератора прямоугольных импульсов является большой объем необходимого программного устройства (ПЗУ) при формировании прямоугольных импульсов, у которых в процессе работы меняется только один из параметров, например длительность импульсов в процессе работы остается постоянной, а меняется только интервал между импульсами (или наоборот), что необходимо в системах дистанционного управления объектами, где длительность импульсов определяет, например, направление движения объекта, а интервал между импульсами - величину команды управления.

Целью настоящего изобретения является уменьшение объема памяти, что существенно сказывается на габаритно-весовых характеристиках аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор прямоугольных импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов, второй триггер, выходы которого подключены к выходным шинам, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом записи счетчика импульсов и входом элемента НЕ, инверсный выход первого триггера подключен к входу начальной установки программного блока и второму входу второго триггера, при этом вход первого триггера соединен с управляющей шиной и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, введены селектор сигналов и регистр, входы которого подключены к информационной шине, а выходы соединены с первыми информационными входами селектора сигналов, вторые информационные входы которого подключены к выходам программного блока, а выходы - к информационным входам счетчика, при этом вход управления селектором сигналов подключен к первому выходу второго триггера и к управляющему входу программного блока, вход записи регистра - к инверсному выходу первого триггера, а первый вход второго триггера - к выходу элемента НЕ.

На чертеже представлена структурная схема генератора прямоугольных импульсов.

Устройство содержит генератор опорной частоты 1, первый триггер 2, элемент И 3, счетчик импульсов 4, элемент ИЛИ 5, программный блок 6, элемент НЕ 7, второй триггер 8, управляющую шину 9, выходные шины 10 и 11, селектор сигналов 12, регистр 13 и информационную шину 14.

Выход генератора 1 опорной частоты соединен с первым входом элемента И 3, второй вход которого подключен к прямому выходу первого триггера 2, а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов 4, выходы второго триггера 8 подключены к выходным шинам 10 и 11, выход элемента ИЛИ 5 соединен с входом записи счетчика импульсов 4 и входом элемента НЕ 7, инверсный выход первого триггера 2 подключен к входу начальной установки программного блока 6 и второму входу второго триггера 8, вход первого триггера 2 соединен с управляющей шиной 9, первым входом элемента ИЛИ 5 и входом записи регистра 13, второй вход элемента ИЛИ 5 подключен к выходу счетчика импульсов 4, информационные входы которого подключены к выходам селектора сигналов 12, вторые информационные входы которого подключены к выходам программного блока 6, а первые информационные входы - к выходам регистра 13, информационные входы которого соединены с информационной шиной 14, вход записи регистра 13 соединен с инверсным выходом первого триггера 2, вход управления селектора импульсов 12 соединен с первым выходом второго триггера 8 и управляющим входом программного блока 6, а выход элемента НЕ 7 подключен к первому входу второго триггера 8.

Генератор опорной частоты 1 может быть выполнен, например, как в книге В. Л. Шило "Популярные цифровые микросхемы". М., Металлургия, 1988 г., стр. 254, рис. 100, триггеры 2 и 8 - на микросхеме 564 ТМ2, счетчик 4 - на микросхемах 564 ИЕ11, элемент ИЛИ 5 - на микросхеме 564 ЛЕ5, элементы И 5 и НЕ 7 - на микросхеме 564 ЛА7, селектор сигналов 12 - на микросхеме 564 КП2, программное устройство 6 - на последовательно соединенных адресном счетчике, например, 1623 РТ1, регистр 13 - 564 ИР9 (или когда необходима только одна жестко заданная длительность, представляет собой перемычки, подключающие вход селектора сигналов к земле или логической "1" в зависимости от кода).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на прямом выходе триггера 2 присутствует уровень логического "0", который запрещает прохождение импульсов с выхода генератора 1 на вход элемента И 3. Одновременно на инверсном выходе первого триггера 2 присутствует уровень логической "1", который устанавливает программный блок 6 и триггер 8 в начальное состояние и переписывает код, установленный на информационной шине 14 (код, определяющий длительность формируемого прямоугольного сигнала), на вход регистра 13. Программный блок выдает на свои выходы код первого временного интервала (код, определяющий временной интервал между первым и вторым формируемыми импульсами). На прямом выходе триггера 8 устанавливается логический "0", который, поступая на вход управления селектора сигналов 12, пропускает код, установленный на выходе регистра 13, на информационные входы счетчика 4 - код длительности формируемого сигнала. В этом состоянии устройство находится до прихода по управляемой шине 9 запускающего импульса.

Передний положительный фронт запускающего импульса, пройдя через элемент ИЛИ 5, осуществляет запись в счетчик 4 параллельного N-разрядного кода длительности формируемого сигнала, который уже установлен на информационных входах счетчика 4. Соответственно задний отрицательный фронт запускающего импульса с выхода элемента ИЛИ 5 поступает на вход элемента НЕ 7 и, став положительным на выходе элемента НЕ, устанавливает триггер 8 в единичное состояние, и по сигналу с выхода этого триггера происходит переключение селектора сигналов и на информационных входах счетчика 4 присутствует код с выхода программного устройства 6, определяющий интервал между формируемыми импульсами.

По переднему фронту запускающего импульса также происходит установка триггера 2 и на его прямом выходе появляется уровень логической "1", разрешая прохождение на выход элемента И 3 импульсов с генератора 1.

Эти импульсы с выхода элемента И 3 поступают на счетный вход счетчика 4, в который уже занесен код длительности формируемого сигнала. По заполнении счетчика 4 на его выходе появляется импульс. Передний фронт этого импульса, пройдя через элемент ИЛИ 5, производит запись в счетчик 4 кода интервала времени между формируемыми импульсами. Этот код уже присутствует на информационных кодах счетчика 4, поскольку селектор сигналов 12 подключил программное устройство 6 к информационным входам счетчика 4.

Кроме того, задний отрицательный фронт импульса с выхода счетчика 4, пройдя через элемент ИЛИ 5, элемент НЕ 7, став положительным, устанавливает триггер 8 в нулевое состояние, и по сигналу с выхода этого триггера происходит переключение селектора сигналов и на информационных входах счетчика 4 присутствует код с выхода регистра 13, одновременно этот сигнал поступает на управляющий вход программного блока 6, но не изменяет его состояние, т.к. вход управления программного блока не реагирует на задний фронт поступающего сигнала.

По заполнении счетчика 4 на его выходе появляется импульс. Передний фронт этого импульса, пройдя через элемент ИЛИ 5, производит запись в счетчик 4 кода интервала времени формируемого импульса. Этот код уже присутствует на информационных входах счетчика 4, поскольку селектор сигналов 12 подключил выход регистра 13 к информационным входам счетчика 4.

Кроме того, задний отрицательный фронт импульса с выхода счетчика 4, пройдя через элемент ИЛИ 5, элемент НЕ 7, став положительным, устанавливает триггер 8 в единичное состояние, и по сигналу с выхода этого триггера, поступающему на вход управления программного блока 6, тот выдает на свои выходы параллельный код следующего временного интервала, который, пройдя через селектор сигналов, поступает на информационные входы счетчика 4, т.к. одновременно сигналом с инверсного выхода триггера 8 происходит переключение селектора сигналов.

По заполнении счетчика 4 на его выходе появляется импульс и процесс формирования сигналов повторяется.

Таким образом, триггер 8, деля импульсы с выхода счетчика 4, формирует на своих выходах 10 и 11 две противофазные последовательности импульсов. Длительность импульса на первом выходе 19 триггера 8 определяется кодом, хранящимся в регистре 13, а интервал между этими импульсами - кодами, хранящимися в программном блоке 6. В тоже время длительности импульсов на втором выходе 11 триггера 8 определяются кодами, хранящимися в программном блоке 6, а интервал между этими импульсами - в регистре 13.

Таким образом, в данном устройстве необходимый объем памяти ровно в два раза меньше, чем в прототипе.

Список использованных источников 1. А.с. СССР N 1181122, МКИ⁵ H 03 K 3/64, опубл. 23.09.85, бюл. N 35.

2. А.с. СССР N 1270880, МКИ⁵ H 03 K 3/64, опубл. 15.11.86, бюл. N 42.

Формула изобретения

Генератор прямоугольных импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов, второй триггер, выходы которого подключены к выходным шинам, элемент ИЛИ и элемент НЕ, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и входом записи счетчика импульсов, инверсный выход первого триггера подключен к входу начальной установки программного блока и второму входу второго триггера, при этом вход первого триггера соединен с управляющей шиной и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, отличающийся тем, что в него введены селектор сигналов и регистр, входы которого подключены к информационной шине, а выходы соединены с первыми информационными входами селектора сигналов, вторые информационные входы которого подключены к выходам программного блока, а выходы - к информационным входам счетчика, при этом вход управления селектором сигналов подключен к первому выходу второго триггера и входу управления программного блока, вход записи регистра соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход элемента НЕ - с первым входом второго триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1