Устройство для синхронизациисигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (>853789 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 301179 (2! ) 2846206/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 070©1.Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 070881 (51)М. Кл 3

H 03 К 5/13

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681. 326. . 35 {088. 8) 1

) .М

/

C, «..

,.» а. «" «л»=.-... и Мстит т (72) Автор изобретения

Н. Н. Макаров

Горьковский исследовательский физико-тех при Горьковском государственном университете имени Н.И.Лобачевского (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ СИГНАЛОВ

Устройство для синхронизации сигналов относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть применено для синхронизации 5 сигналов с различных дискретных устройств, в том числе и с электромеханических.

Известно устройство для синхронизации импульсов, содержащее входной и выходной триггеры, триггер сброса, три элемента H-HE и инвертор, в котором достигается высокая надежность за счет того, что исключаются кратковременные выбросы на выходе устрой-35 ства, а длительность выходного сигнала определяется лишь длительностью тактового импульса (1).

Недостатком данного устройства является низк ая помехоустойчивость.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для синхронизации, содержащее входной и выходной триггеры триггер сброса, пять элементов И-НЕ, два инвертора, шины синхронизируемого и тактового сигналов. ИМна синхронизируемого сигнала соединена через первый элемент И-НЕ с единичным входом выходного триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно через второй и третий элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами выходного триггера, а вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ соединены через инвертор с шиной тактового сигнала, при этом единичный выход выходного триггера соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с выходом устройства, с нулевым входом входного триггера и с единичным входом триггера сброса, а нулевой выход триггера сброса соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ, шина синхронизируемого сигнала через второй инвертор соединена с первым входом пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к нулевому входу триггера сброса, а вторые входы четвертого и пятого элементов И-НЕ соединены с шиной тактового сигнала P2) .

Это устройство также обладает низкой помехоустойчивостью и малой надежностью при синхронизации сигналов с электромеханических устройств.

При появлении высокочастотной помехи на шине синхронизируемого сигна853789 ла произойдет переключение-входного триггера. Далее работа устройства не зависит от состояния входного сигнала, а определяется лишь сигналом на тактовой шине. Следовательно, независимо от того, помеха или полезный сигнал поступили на вход устройства, произойдет его срабатывание. При наличии на входе серии высокочастотных помех будет наблюдаться беспорядочное срабатывание устройства, а

4 ри поступлении сигналов от электромеханических устройств- многократное срабатывание устройства от одного полезного сигнала, так как на фронте и срезе, как правило, присутствуют колебания из-за несовершенства электро- 15 механических устройств (дребезг контактов, большое значение паразитных параметрон) .

Даже такая мера, как увеличение периода следования тактовых импуль- Щ сон до величин, сравнимых с вре- . менем переходных процессов в электромеханических устройствах не избавляв ет известное устройство от указанного недостатка, а лишь ухудшает его быстродействие. В этом случае не будет наблюдаться многократного срабатывания устройства на переднем фронте сигнала но появляется вероятность срабатыванйя на срезе полезного сигнала, что приведет к днухкратному срабатыванию на один полезный сигнал.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства.

Указанная цель достигается тем, что н устройство для синхронизации сигналов, содержащее входной и выходной триггеры, триггер сброса, пять элементов И-НЕ„ два инвертора, шины тактового и синхронизируемого сигналов, выходную шину причем шина 40 синхронизируемого сигнала соединена через первый элемент И-НЕ с единичным входом входного триггера, единичный и нулевой ныходы которого соединены соответственно через второй и третий элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами выходного триггера, а вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ соединены через первый инвертор с шиной тактового сигнала, при этом нулевой выход выходного триггера соединен со вторым входом первого элемента И-HE а единичный — с первым входом четвертого элемента И-НЕ, выхбд которого соединен с выходом устройства и с единичным входом триггера сброса, нулевой выход которого соединен с трстьим входом первого элемента И-НЕ, при этом шина синхронизируемого сигнала через второй иннертор соединена с первым входом Щ пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к нулевому входу триггера сброса, а вторь% входя четвертого и пятого элементов И-НЕ соединены с шиной тактового сигнала, дополнитель- у но введены триггер и три элемента

И-НЕ, причем первый нход первого дополнительного элемента И-НЕ соединен с единичным выходом выходного триггера, второй вход — с дополнительным входом первого основного элемента И-HE и с шиной тактового сигнала, а выход — с нулевым входом входного триггера, первые и вторые входы второго и третьего основных элементов

И-НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго и третьего дополнительных элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответст венно с единичным и нулевым входами дополнительного триггера, нулевой выход которого соединен с дополнительным входом четвертого элемента И-НЕ, а третий вход второго дополнительного элемента И-HE соединен с выходом вт оро го и н в ерт ор а .

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для синхронизации сигналон, на фиг. 2-6 — временные диаграммы, поясняюшие его работу.

Устройство содержит входной триггер 1, выходной триггер 2, триггер

3 сброса, дополнительный триггер 4, злементы И-EIE 5-12, инверторы 13, 14,шину 15 синхронизируемого сигнала шину 16 тактового сигнала 17 — ны—

I, ход устройства.

Входной триггер 1 соединен через элементы 7, 8 с триггером 2 и через элементы 11, 12 с триггером 4, а выходной триггер 2 соединен через элемент 9 с триггером 3. Шина 15 синхронизируемого сигнала подключена к входу элемента 5 и через инвертор 13 к входам элементов 10, 11.

Шина 16 тактового сигнала соединена с входами элементов 5, б, 9, 10 и через инвертор 14 с ныл}дами элементов 7,8,11,12. Единичный выход триггера 2 соединен с входом элемента 6„ а выходы элементов 5,6 соединены с входами триггера 1. Выход элемента

11 соединен с нулевым входом триггера 3, а обратные связи с нулевых выходов триггеров 2, 3 соединены с входами элемента 5. Нулевой выход триггера 4 соединен с входом элемента

9, выход которого подключен к выходу

17 устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все триггеры находятся в нулевом состоянии (на единичных выходах триггеров низкий потенциал, на нулевых - высокий) .

На шине 15 синхронизируемого сигнала низкий потенциал, на шине 16— тактирующие импульсь| с длительностью и длительностью паузы <. На выходах элементон 5.,6,7,9, 11 высокий потенциал, на выходах элементов 8, 10, 12 — импульсы, поддерживающие в статическом режиме нулевое состояние

85 3789 триггеров 2,3,4. На выходе 17 устройства высокий потенциал.

Рассмотрим 5 режимов работы устройства.

Режим Х . Входной сигнал на шине

15 имеет длительность ;, при этом

7ь7 ь„ 2<-д. °

При совпадении- входного сигнала с

-тактовым импульсом выделяется сигнал на выходе элемента И-НЕ 5, так как два дру "х его входа подготовлены 0 нулевыми состояниями триггеров 2 и 3.

Триггер 1 переключится в состояние

"1". При наступлении паузы тактового 4» сигнала единичное состояние триггера

1 перепишется через элементы И-НЕ 7 и 8 в триггер 2, а в триггер 4 не

4апишется, так как элемент 11 закрыт по одному из входов, на который поступает инверсия входного сигнала. Состояние триггера 4 останется нулевым. С появлением очереднсго импуль- 20 са на тактовой шине выделяется импульс на выходе элемента 9, подготовленного единичным состоян-*.åì триггера

2 и нулевым — триггера 4. Сигнал с выхода элемента 9 поступает на выход устройства, а также на установку триггера 3 в единичное состояние. Кроме того, в э-ом такте работы тактовый импульс через элемент 6 устанавливает триггер 1 в исходное нулевое состояние, Сброс триггера 2 происходит в следующем такте работы импульсом с выхода элемента 8 во время паузы такто. наго сигнала. В то же время подтверждается нулевое состояние триггера 4 сигналом с выхода элемента 12.

Далее состояние триггеров не меняется пока на входе .держится входной сигнал. С окончанием входного сигнала триггер 3 сброса cnãíàëî ë с выхода элемента 10 устанавливается 40 в исходное нулевое состояние и устройство готово к приему следующего входного сигнала.

Временная диаграмма на фиг. 2 поясняет работу устройства в этом режи- 45 ме»

Режим 7 . Входной сигнал на шине

15 имеет длительность Ъ (ь .

Если входной сигнал не сов адает во времени с тактовым импульсом,то. импульса на выходе элемента 5 не выделится и устройство на этот входной сигнал не прореагирует.

Если входной сигнал совпадает во времени с тактовым импульсом, то как и в первом режиме, триггер 1 перебросится в единичное состояние, а в следующем такте, т.е. во время паузы тактового сигнала, триггер 2 установится в единичное состояние. В отличии от режима T во втором такте 60 произойдет переключение триггера 4 в единичное состояние сигналом с выхода элемента 11, так как н течение паузы входной сигнал на шине 1р должен исчезнуть, а,его инверсия разрешит ра- 65 боту элемента 11. Элемент 9 закрыт по одному из входов нулевым выходом триггера 4. На выходе элемента 9 сигнал не появится, а триггер 3 останется в нулевом состоянии. Триггер 1 в третьем такте работы перебросится в исходное нулевое состояние сигналом с выхода элемента 6, а триггеры 2,4 в четвертом такте работы устройства установятся в состояние "0" сигнала ми с выходов элементов 8, 12 соответственно. Таким образом, в случае короткого входного сигнала работают триггеры 1,2,4, а сигнал на выход

17 устройства не выдается. Работа в этом режиме поясняется фиг. 3.

Режим Я . На входе устройства серия коротких импульсов.

В этом случае работа устройства аналогична работе в режиме 1(,лишь с тем отличием,что происходит многократное переключение триггеров 1,2,4 пока не окончится серия- входных импульсов. На выходе 17 устройства сигнап при этом не появится.

Работа устройства поясняется диаграммой на Фиг. 4.

Режим (U . Входной сигнал имеет длительность i?i2

1,2,4: в первом такте триггер 1 устанавливается в состояние "1", во втором такте триггеры 2,4 — в состояние

"1", в третьем такте триггер 1 - в состояние "0", в четвертом - триггеры 2,4 в состояние "0". Затем цикл повторяется до тех пор, пока не появится на входе устойчивый сигнал, непропадающий в течение паузы тактирующего сигнала. В этом случае триггер 4 не переключится, а работа устройства будет соответствовать режиму

Т; На выходе 17 появится один импульс.

Временная диаграмма на фиг. 5 поясняет работу устройства в этом режиме.

Режим . Входной сигнал имеет длительность г 2 .(+ 2

Пока длится входной сигнал, работа аналогична работе при 1-ом режиме, а на срезе сигнала - аналогична работе в- режиме 1(l. На выходе будет один импульс. Работа устройства, в этом режиме поясняется диаграммой на

Фиг. 6.

При синхронизации сигналов от различных дискретных устройств, находящихся на значительном „ .калении в каналах связи, возникают ложные сигналы в виде высокочастотных помех, кроме того„на фронтах сигналов наблюдаются колебания, особенно при поступлении их от эдектромеханических устройств из-за "дребезга" кон-..àêòîâ, высоких значений паразитиых

853789 индуктивностей и емкостей. В данном устройстве входной сигнал контролируется на длительность и на отсутствие колебаний на фронтах, при этом производится отбор полезного сигнала и выдача на каждый полез ный сигнал одного импульса стандартной длительности совпадающего во времени с тактовым импульсом.

В связи с этим повышается помехоустойчивость устройства и оно может применяться для синхронизации сигналов без специальных мер защиты от помех.

Фор мула и з обр ет е ни я

Устройство для синхронизации сигналов, содержащее входной и выходной триггеры, триггер сброса, пять эле— ментов И-НЕ, два инвертора, шины так- Щ тового и синхронизируемого сигналов, выходную шину, причем шина синхронизируемого сигнала соединена через первый элемент И-НЕ с единичным входом входного триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно через второй и третий элементы И-НЕ с единичным и нулевым входами выходного триггера, а вторые ф входы второго и третьего элементов

И-HE соединены через первый инвертор с шиной тактового сигнала, при этом нулевой выход выходного триггера соединен со вторым входом первого .элемента И-НЕ а единичный — с первым

35 входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с выходом устрбйства и с единичным входом триггера сброса, нулевой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ, при этом шина синхронизируемого сигнала через второй инвертор соединена с первым входом пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к нулевому входу триггера сброса, а вторые входы четвертого и пятого элементов И-НЕ соединены с шиной тактового сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него дополнительно введены триггер и три элемента И-НЕ, причем первый вход первого дополнительного элемента И-НЕ соединен с единичным выходом выходного триггера, второй вход — с дополнительным входом первого основного элемента И-HE и с шиной тактового сигнала, а выход — с нулевым входом входного триггера, первые и вторые входы второго и третьего основных элементов И-НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго и третьего дополнительных элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с едини ным и нулевым входами дополнительного триггера, нулевой выход которого соединен с дополнительным входом четвертого элемента И-НЕ, а третий вход второго дополнительного элемента И-НЕ соединен с выходом вт ор о го и н верт ора

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 402143, кл. Н 03 К 5/13, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 457176, кл. Н 03 К 5/13, 1975 (прототип) .

853789

Сост авит ель В. Пот апов

Редактор Н. Коляда Техред И. Асталош Корректор С. Шекмар

Заказ 5695/32 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35,Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород,, ул, Проектная, 4