Устройство для синхронизации импульсов

 

Союз Соввтсиня

Социалистических

Раснубнни

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п>900423 (61) Дополнительное к авт. саид-sy (22) Заявлено 23 05.80 (21) 2928780/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 03 К 5/13

Ввударетеееей1 канлтет

CCCP ав делан ваеаретенаа и етернтнй

Опубликовано 23,01.82. Бюллетень,дй 3

Дата опубликования описания 23 01.82 (53) УД К 681.32б. .35 (088.8) (72) Авторы нэобретения

Э. О. Вольфовскнй, И. И. Трофимов и В. Ф. Малеев (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в цифровых устройствах различного назначения, например в электронных цифровых вычислительных машинах, цифровых измерительных приборах и цифровых преобразователях.

Известно устройствс для синхронизации импульсов, содержащее две шинъ арафаэных синхронмпульсов, триггер, четыре элемента И и шину сигнала запуска (1).

Недостаток известного устройства заключается в том, что в нем возможно формирование сигнала помехи на выходе устройства до начала формирования полезного. сигнала в случае совпадения момента перекрытия синхронизирующих сигналов иа входах выходного элемента И с моментом нарастания фронта сигнала запуска. Это происходят вследствие того, что запрещающий сигнал, формируемый входным элементом И при перекрытии синхронизирующих сигналов, поступает на вход выходного элемента И с запаздыванием, определяемым временем задержки сигнала во входном элементе И. В результате сигнала ° помехи нроходнт на выход устройства, по снижает надежность его работъ1. Это проявляется, в особенности, если время переключения элементов меньше времени спада или нараста5 ння фронта сигнала, а пороги срабатывания элементов имеют разброс, что вполне возможно для элементов с непосредственными связями, например для интегральных микросхем.

Наиболее близким по технической сущнос эобретению является устройство для синхронизации импульсов, содержащее трн триггера, инвертор, элемент ИЛИ и шесть элементов И (2).

Недостатки данного устройства состоят в том, что формирование выходного сигнала происходит по окончании входного импульса, что снижает быстродействие устройства, а также недостаточная надежность его работы прн разбросе значений времени срабатывания отдельных его элементов, что может привести к формированию сигнала помехи на выходе устройства.

Цель изобретения — повышение надежнос ти устройства.

3 9

Эта цель достигается тем, что в устройство для синхронизации импульсов, содержащее трн триггера, инвертор и два элемента И, выходы которых через элемент ИЛИ соеди. немы с выходной шиной устройства, при этом вход инвертора подключен к шине синхроимпульсов и первому входу первого элемента И„ второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход ннвертора подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а единичныи вход третьего триггера подключен к шине запуска, введены дополнительно три последовательно соединенных иивертора, при этом первый нулевой вход третьего триггера, соединен с шиной запуска, а выход основного инвертора подключен ко второму нулевому входу третьего триггера и входу первого дополнительного ипвертора, выход которого подключен ко второму нулевому входу третьего триггера, а выходь| второго и третьего дополнительных инверторов соединены соответственно с третьим единичным и нулевым входами третьего триггера, прямой выход которого подключен к единичному входу первого триггера, первому нулевому входу второго триггера н третьему входу второго элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, вторым нулевым входом второго триггера и четвертым нулевым. входом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к единичному входу второго триггера, первому нулевому входу первого триггера и третьему входу первого элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вторым нулевым входом первого триггера и четвертым единичным входом третьего триггера, На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый-третий триггеры 1 — 3, первый и второй элементы 4, 5 И, основной и дополнительные элементы 6 — 9 НЕ, элемент 10 ИЛИ, шину 11 синхроимпульсов, шину 12 запуска и выходную шину 13 устройства, Третий триггер содержит элементы

14, 15 И-НЕ.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 1 и 2 установлены в нулевое состояние сигналом начальной установки (не показана). При этом запрещающими сигналами с нх единичных выходов закрыты элементы 4, 5 И соответственно. Кроме того, в исходном состоянии на шину 12 запуска подается запрещающий сигнал (например, потенциал нулевого уровня), ксторый поступает на соответствующие единичный

423 4 н нулевой входы триггера 3. В связи с этим оба элемента 14 и 15 в триггере 3 закрыты, и на обеих его выходах прямом и инверсном, сохраняются разрешающие сигналы (например, потенциалы положительной полярности). При наличии разрешающего сигнала на шине 11 синхроимпульсов разрешающие сигналы устанавливаются соответственно на выходах элементов 7, 9 НЕ и на соответствующих входах элемента !5, à HR выходах элементов 6, 8 НЕ и на соответствующих входах элемента 14— запрещающие сигналы.!

5 го

Зо

Если на шину 12 запуска подается разрешающий сигнан в момент появления разрешающего сигнала на шине ll синхроимпульеов, открывается элемент 15, а элемент 14 остается закрытым, поскольку на его входы поступают запрещающие сигналы с выходов элементов 6, 8 НЕ, а также с выхода элемента 15. При этом триггер 3 переходит в состояние "1", н запрещающий сигнал с выхода элемента !5 поступает соответственно на нулевой выход триггера 3 и далее на соответствующий вход элемента 4 И и на единичный вход триггера 2, что приводит к закрытию элемента 4 И по входу, соединенному с нулевым выходом триггера 3, и к установке триггера 2 в состояние "1" с задержкой, равной времени срабатывания этого триггера.

Сигналом с единичного выхода триггера 2 при этом подготавливается к срабатыванию элемент 5 И, а сигналом с нулевого выхода триггера 2 закрываются по соответствующим входам элемент 4 И, а также элемент 14 в триггере 3 и, кроме того, подтверждается нулевое состояние триггера 1. Тем самым запрещается установка в состояние "1" триггера 1 и запрещается прохождение сигналов через элемент 4 И на время дальнейшей работы устройства. После того, как сигнал на шине 11 синхроимпульсов станет запрещающим, на выходе элемента 6 НЕ и на соответствующем входс элемента 5 И появляется разрешающий сигнал, При этом элемент 5 И открывается, и на его выходе, а, следовательно, и на выходной шине 13 устройства формируется выходной сигнал. Если же на шину

12 запуска разрешающий сигнал подается в момент появления запрещающего сигнала на шине 11 синхроимпульсов, аналогичным образом сигнал с единичного выхода триггера 3 устанавливает в состояние "1" триггер 1, Сигналом с единичного выхода триггера 1 элемент 4 И открывается, а сигналом с нулевого выхода этого триггера закрываются по соответствующим входам элемент 5 И, а также элемент 15 в триггере 3 и, кроме того, подтверждается нулевое состояние второго триггера. Очередной разрешающий сигнал, поступающнй на шину !! синхроимиульсов, проходит прн этом через элемент 4 И и элемент

10 ИЛИ на выходную шину !3 устройства.

Если длительность синхронмпульса, поступающего на шину 11 сннхроимпульсов, равна длительности паузы между сннхроимпульсамн, в обоих рассмотренных случаях синхроэированный сигнал на выходной шине устройства сдвинут относительно момента и сигнала запуска на время, равное или мень- 10 шее половине периода следования сннхронмпульсов.

Исключение кратковременного перекрытия синхрониэирующих сигналов на нулевых н единичных входах триггера 3, при появлении 1з синхроимпульса на шине ! сннхроимпульсов, а в связи с этим и исключение кратковременных помех низкого уровня на нулевом и единичном выходах триггера 3, осуществляется следующим образом. Например, если сигнал на выходе элемента 6 НЕ н, следовательно, на входе элемента 7 HE и на соответствующем единичном входе триггера 3 является запрещающим, то при. нарастании переднего фронта разрешающего сигнала на выходе элемента 6 НЕ возможно сохранение разрешающего сигнала на выходе элемента

7 НЕ вследствие задержки срабатывания этого элемента. На выходе элемента 9 HE сигнал также остается разрешающим, поскольку он дважды инвертнрован по отношению к сигналу на выходе элемента 7 НЕ.

В этом случае исключение одновременного появления разрешающих синхронизирующих сигналов на нулевых и единичных входах триггера 3 обеспечивается с помощью элемента 8 НЕ, поскольку сигнал на его выходе, а, следовательно, и на соответствующем единичном входе триггера 3 в течение времени срабатывания, элементов 7, 8 НЕ является запрещающим. Разрешаинций сигнал на выходе элемента 8 НЕ появляется после того, как сигнал на входе элемента 8 НЕ,а, следовательно, и на соответствующем нулевом входе триггера 3, соединенном со входом элемента 8 НЕ, становится запрещающим.. Тем самым исключается перекрытие разрешающих синхронизнрующих сигналов на единичных и нулевых входах триггера 3 прн нарастании переднего фронта сигнала на входе элемента 7. НЕ.

Ю

В случае спада заднего фронта разрешающего сигнала на входе элемента 7 НЕ сначала должен появиться запрещающий сигнал на соответствующем единичном входе триггера 3, соединенном со входом элемента 7 НЕ,; а затем должны появиться разрешающие сигналы на выходах элементов 7, 9 НЕ. Если же прн спаде заднего фронта разрешающего сигнала на входе элемента 7 НЕ, этот элемент

5 9О()423 6 срабатывает преждевременно, например, вслед. ствне раэличия поро ов срабатывания элементов, и на его выходе появляется разрешающий сигнал, то в этом случае запрещающий сигнал на выходе элемента 9 НЕ продолжает сохраня; ся, поскольку еще не сработали элементы

8, 9 НЕ. Тем самым н в этом случае исключается перекрытие разрешающих синхронизнрующих сигналов, поступающих с выходов weментов 6 — 9 НЕ на соответствующие единичные и нулевые входы триггера 3. В связи с этим при появлении разрешающего сигнала на шине 12 запуска открытым оказывается только один из элементов 14 или !5, у которого оба синхронизирующих ситнала являются разрешающими в момент поступления сигнала запуска.

В случае, если фронт нарастания сигнала запуска и фронты нарастания или спада синхронизирующих сигналов на выходах элементов 6 — 9 HE превышают времена срабатывания .этих элементов и, следовательно, перекрываются во времени, то в этом случае также исключается возможность формирования помехи на выходной шине устройства даже при одновременном кратковременном появлении разрешающих синхронизирующЯх сигналов на соответствующих входах элементов 14 и 15. Например, если сигнал !, запуска поступает на шину 12 в момент нарастания переднего фронта разрешающего синхронизнрующего сигнала на шине !1. то, соответственно, начинается спад разрешающих сигналов на выходах элементов 6, 8 HE и нарастание разрешающих сигналов на выходах элементов 7, 9 HE.

В этом случае возможно перекрытие.разреша- ющих синхронизируюших сигналов на соответствующих входах элемента 14 с разрешающими синхронизируюшими сигналами на входах элемента 15, Поскольку до момента поступления сигнала на шину 12 запуска оба элемента 14 н 15 закрыты, и на их выходах удерживаются разрешающие сигналы, то прн одновременном появлении разрешающих синхронизирующих сигналов на входах элемента 15 и на входах элемента 14 возможно кратковременное формирование запрещающих сигналов на обоих выходах этих элементов. Длительность этих сигналов зависит от времени срабатывания элементов !4 н 15, от длительности фронтов нарастания и спада сигналов, а также от величины порогов срабатывания элементов. Кратковременные запрещающие сигналы с выходов элементов 14 и 15, с одной стороны, воздействуют через обратные связи на соответствующие входы этих же элементов а, с другой стороны, воздействуют на единичные входы триггеров l, 2 и входы элементов 4, 5 И. Если первым

7 9004 закрылается элемент 15 эапрещаюц им сигналом с выхода элемента 14, а затем устанавливается в состояние "1" триггер l, то поступление сиихронизируюшего сигнала с шины 11 синхроимиульсов на выходную шину устройства а разрешается через элемент 4 И. Кратковременный сигнал помехи на выходе элемента

15 приводит в рассмотренном случае лишь к ограничению длительности сигнала, формируемого на выходе элемента 4 И. Аналогич- р ная ситуация в случае, если запрещающим сиг налом с выхода элемента 14 сначала устанавливается в состояние "1" триггер 1 до мо ° мента закрытия указанным сигналом элемента 15. Если после перехода первого триггера в состояние "1" элемент 15 еще не закрыт, например, вследствие недостаточной длительности запрещающего сигнала на выходе элемента 14, то элемент 15 закрыт запрещающим сигналом с нулевого выхода триггера 1. При этом запрещающий сигнал с нулевого выхода триггера 1 закрывает элемент 5 И и удерживает в состоянии "0" триггер 2, Формиро. ванне сигнала помехи на выходе элемента 5 И в этом случае также не происходит, поскольку он надежно закрыт при переходных процессах, рассмотренных выше. Это обеспечивается тем, что элемент 5 И до поступления сигнала запуска закрыт запрещающим сигналом с единичного выхода триггера 2. При появлении рассмотренных кратковременных запрещающих сигналов на выходах элементов

14 и 15 запрещение срабатывания элемента

5 И обеспечивается сначала запрещающим сигналом с выхода элемента 14, а затем запре3S шаюшим сигналом с выхода элемента 6 НЕ, поскольку к этому моменту, времени сигнал на его выходе запрещающий. После установки триггера 1 в состояние "1" закрытое состояние элемента 5 И обеспечивается запрещающим сигналом с нулевого выхода этого триггера.

Аналогичным образом обеспечивается исключение формирования сигналов помех на выходной шине устройства и в случае, если при появлении кратковременных запрещающих

4$ сигналов на выходах элементов 14 и 15 первым переходит в состояние "1" триггер 2.

В этом случае открытым остается элемент 5 И, на выходе которого формируется сигнал после появления разрешающего синхронизируюшего сигнала на выходе элемента 6 НЕ.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить возможность формирования сигналов помех на выходной шине устройства, как при любых сочетаниях времен переключения его элементов, так и при увели- зэ чении фронтов сигналов по сравнению с временем переключения элементов, в том числ

23 8 и при увеличении фронтов выходных сигналов, поступающих на шину 11 синхроимпульсов и шину 12 запуска, например, в случае, если фронты входных сигналов искажены эа счет влияния паразитных емкостей линий связи, подключаемых к шине 11 синхроимпульсов и к шине 12 запуска.

Формула изобретения

Устройство для синхронизации импульсов, содержащее три триггера, инвертор и два элемента И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с выходной шиной устройства, при этом вход иивертора подключен к шине синхроимпульсов и первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а выход инвертора подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, а единичный вход третьего триггера подключен к шине запуска, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, а него введены дополнительно три последовательно соединенных инвертора, прн этом первый нулевой вход третьего триггера соединен с шиной запуска, а выход основного инвертора подключен ко второму нулевому входу третьего триггера и входу первого дополнительного инвертора, выход которого подключен ко второму нулевому входу третьего триггера, а выходы второго и третьего дополнительных инверторов соединены соответственно с третьим единичным и нулевым входами третьего триггера, прямой выход которого подключен к единичному входу первого триггера, первому нулевому входу второго триггера и треть ему входу второго элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, вторым нулевым входом второго триггера и четвертым нулевым вхо. дом третьего триггера, инверсный выход которого подключен к единичному входу второго триггера, первому нулевому входу первого триггера и третьему. входу первого элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вторым нулевым входом первого триггера и четвертым единичным входом третьего триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 307502, кл. Н 03 К 3/57, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР М 739721, кл. Н 03 К 5/13, 1978. о00 >23

Составитель В. Потапов

Редактор Н. Пушненкова Техред Л.Пекарь

Корректор Г. Назарова

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

Заказ 12203/73 Тираж 953 Подпи сное

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