Устройство для вычитания и сложения импульсов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республин(23) Приоритет ки И 9 Государственный комитет СССР по делам изобретенийбттикован 82, Бю и открытий Дата опубл вания описа 1) Заявител) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАНИЯ И СЛОЖЕН ИМПУЛЬСОВ и ключен к пе мента И, вт соединены с первого и о Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано при построении автоматических систем контроля в устройствах различного функционального назначения, обеспечивающих вычитание и сложение число-импульсных сигналов, например приведение к нулевому значению выходных сигналов частотных датчиков при нулевых сигналах на их входах, получение суммарного или разностного сигнала от двух частотных датчиков, линеаризация характеристик преобразователей и т.п.Известно устройство для вычитаниядобавления импульсов, содержащее триггеры, элементы И и элементы ИЛИ 1 .Недостатком этого устройства является возможность работы только в органическом сочетании со счетчиком.Наиболее близкимрешением к предлагаемому изобретению является устройство для вычитания и добавления импульсов, содержащее два формирова теля, триггер, два элемента И, два элемента ИЛИ и элемент НЕ 2.Недостатком данного устройства является то, что для нормального его функционирования на входные импульс ные сигналы накладываются ограничения по длительности и по их временному расположению. Корректирующие импульсы должны поступать и оканчиваться с некоторой задержкой относительно корректируемых импульсов. Эти ограничения значительно снижают функциональные возможности и сокращают область использования устройства. Кроме того, даже при выполнении приведенных ограничений сложение перекрывающихся во времени входных импульсов в элемен те ИЛИ известного устройства приводит к склеиванию последних в один удлиненный импульс, что приводит к занижению результата сложения.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности.Цель достигается тем, что в устройство для вычитания и сложения импульсов, содержащее два формирователя, триггер, два элемента И, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, вход которого соединен с первым входом первого элемента И и шиной управления, а выход подрвому входу второго элеорой вход и выход которогооответственно с выходомдним из входов второгоэлементов ИЛИ, при этом первая шина через первый формирователь соединена с первым входом первого элемента ИЛИ, одним из входов триггера и вторым вхо+ . дом первого элемента И, третий вход которого подключен к выходу триггера, 5 другой вход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и через второй формирователь со второй входной шиной, дополнительно введены два элемента И, два элемента О задержки и триггер, один из входов которого соединен с первой входной шиной, а другой подключен через первый элемент задержки к дополнительным входам первого элемента ИЛИ и основного триггера и непосредственно к выходу первого дополнительного элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами формирователей, а выход дополнительного триггера соединен с одним из входов второго дополннтельно-, го элемента И, другой вход которого подключен через второй элемент задержки к выходу первого основного элемента И, а выход второго дополни-тельного элемента И соединен с другим входом.второго элемента ИЛИ.На Фиг. приведена структурная схе 1 ма устройства; нафиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для вычитания и сложения импульсов содержит Формирователи1 и 2, триггеры 3 и 4, элементы И 58, элементы ИЛИ 9 и 10, элемент НЕ 11и элементы 12 и 13 задержки, первая 314 и вторая 15 входные шины и шина16 управления.Устройство работает следующимобразом.Входные сигналы на шинах 14 и 15 40в виде последовательности импульсовпостоянной или изменяющейся частотыили одиночных импульсов различнойдлительности, произвольно расположенных во времени относительно друг дру га (фиг.2,б, б), преобразуются соответственно в формирователях 1 и 2 вимпульсы малой длительности (фиг.2,Ь,ъ), Длительность импульсов (Фиг,2,Е,ъ) выбирается исходя из быстродействия используемых в устройстве элементов и максимальной частоты рабочего диапазона.Требований к стабильности длительности этих импульсов не предъявляет;ся, так как изменение ее в широкихпределах не влияет на работоспособность устройства. Формирование этихимпульсов (фиг.2, ь,ъ) осуществляется по заднему фронту импульсов входных сигналов (фиг.2 о,б). 60При наличии нуленого сигнала нашине 16 устройство выдает на выходрезультат сложение импульсной последовательности по шине 14 и импульснойпоследовательности пошине 15 (фиг.2 ж).65 Сформированные импульсы поступают йа соответствующие входы элементов И 8 и ИЛИ 9. При перекрытии но времени импульсов с шин 14 и 15 элемент И 8 выдает единичный сигнал (Фиг.2,а), который, пройдя через элемент задержки 13 (Фиг.2,е), поступает на вход элемента ИЛИ 9; Время задержки Со выбирается, исходя из УсловияТА 1Т 64с,дскбгде Т 4 , Т 61 - длительность импульсов последовательностей на шинах 14 и 15;Т - длительность периодамаксимальной частотырабочего диапазонаустройства.Если импульсы с шин 14 и 15 во времени не перекрываются, то они сум,мируются в элементе ИЛИ 9, не накладываясь. Если импульсы с шин 14 и 15 по времени перекрываются, то с выхода элемента ИЛИ 9, в этом случае, снимается один удлиненный импульс, соответствующий длительности перекры-. вающихся импульсов, и один импульс, прошедший по цепи: элемент И 8, элемент 13 задержки (фиг.2,х). Полученная на выходе элемента ЙЛИ 9 суммарная число-импульсная последовательность выдается через элементы И 7 (который в этом случае открыт единичным сигналом элемента НЕ 11) и ИЛИ 10 на выход устройства (фиг.2, Ф )Приведение импульсов входных сигналов к нормированной длительности и введение цепи, состоящей из элементов 8 и 13, позволяет избежать ошибки при сложении (пропуск одного импульса при временном перекрытии входных сигналов) в условиях работы с произвольно расположенными входными сигналами.Алгоритм работы устройства н режимме вычитания следующийЕсли импульсы входных сигналов с шин 14 и 15 (с шины 14 - уменьшаемое, с шины 15 - вычитаемое) не перекрываются по времени, то каждый импульс сигнала с шины 15 запрещает прохождение на выход одного очередного импульса сигнала по шине 14, Импульсы сигналов с шины 14, совпавшие по времени с импульсами сигнала по шине 15, не пропускаются на выход устройства, поэтому запрета в этом случает на прохождение очередного импульса с шины. 14 на выход устройства не делается, Такой алгоритм работы независимо от длительности импульсов сигналов на шинах 14 и 15, независимо от их взаимного расположения обеспечивает верный результат вычитания (фиг,2,м ) ., Для получения верного результата в режиме вычитания частота сигналов по шине 14 должна быть не ниже частотысигналов по шине 15. Независимостьразнбсти вычитания отдлительностивходных импульсов обеспечивается засчет преобразования последних в формирователях 1 и 2 в импульсы малой длительности. Независимость результата вычитания от взаимного расположения этих импульсов обеспечивается введением в устройство элементов 12 и 5 Иб, триггера 4, дополнительной цепи управления триггером 3.Режим вычитания обеспечивается подачей единичного потенциала по шине 16 управления. С формирователя 1 им пульсы поступают на С-вход триггера 3 и на один из входов элемента И 5. Задним фронтом эти импульсы устанавливают триггер 3 в единичное состояние, Единичный потенциал .триггера 3 15 открывает по соответствующему входу элемент И 5, разрешая прохождение очередного импульса с шины 14 через элемент И 5 на выход устройства. Импульсы с шины 15 поступают на установочнЫй Н-вход триггера 3 и устанавливают его в нулевое состояние, закрывая тем самым элемент И 5 и запрещая прохождение одного очередного импульса с шины 14. Установка триггера 3 по входам Н и Я осуществляется единичным потенциалом, Запрещение каждым импульсом с шины 15 прохождения через элемент И 5 одного очередного импульса с шины 14 обеспечивает вычитание этих частей в режиме, когда импульсы на шинах 14 и 15 не перекрываются по времени. С выхода элемента И 5 импульсы через элемент задержки 12 элемент И б (который по второму входу и в этом случае открыт) и далееЗ 5 через элемент ИЛИ 10 выдаются на выход устройства вычитания и сложения импульсов.При частичном или полном перекрытии во времени импульсов с шин 14 и 40 15 работу устройства удобно рассмотреть в зависимости от фазовых соотношений этих импульсов.Если импульс с шины 14 отстает по фазе от импульса с шины 15, то триг гер 3 по Н-входу устанавливается передним фронтом импульса с шины 15 в нулевое состояние (фиг.2, 3 ), закрывая по соответствующему входу элемент И 5. За счет того, что опазды-. вающий по фазе от .импульса с шины 15 импульс с.шины 14 не может пройтн через элемент 5 И (Фиг.2, и ) на выход устройства (независимо от состояния элемента 6 И), обеспечивается операция вычитания (фиг.2 м ). Снятие запрета на прохождение очередного импульса с шины 14 через элемент 5 И, в соответствии с алгоритмом работы устройства в режиме вычитания, обеспечивается установкой триггера 3 в 60 единичной состояние по С-входу задним фронтом импульса с шины 14 или по Б-входу единичным сигналом, снимаемым с выхода элемента задержки 13 (фиг.2,е). Снятие аналогичного запрета 65 с элемента И б обеспечивается Установ"кой триггера 4 в исходное единичноесостояние .по С-входу передним фронтомочередного импульса с шины 14 (фиг,2,л),В случае, когда импульс с шины 14совпадает с импульсом с шины 15 илиопережает его по фазе, триггер 3,управляемый этими импульсами, не обеспечивает своевременного закрытияэлемента И 5. По: этой причине черезэлемент И 5 проходят укороченные импульсы (фиг.2, и ) . Запрет этих импульсов в соответствии с алгоритмом работы обеспечивается элементом И б. Передним фронтом единичного сигнала,полученного в момент совпадениявходных импульсов на шинах 14 и 15на выходе элемента И 8, триггер 4устанавливается по Н-входу в нулевоесостояние, закрывая по соответствующему входу элемент И б (фиг.2, л ) . Нозакрытие элемента И 6 происходит вмомент окончания импульса, прошедшегочерез элемент И 5 (фиг.2, и ), т.е.с опозданием. Чтобы этот импульс несмог пройти через элемент И б в приведенной ситуации, введен элемент задержки 12 (фиг,2,к), Время задержки,) элемента 12 выбирается из условия ь) , Т А 1 . Запрет импульсов, снимаемых с выхода элемент И 5, с помощью элемента И 6, элемента 12 и триггера 4 обеспечивает правильное вычитание в рассматриваемом случае. Снятиезапрета на прохождение очередногоимпульса с шины 14 через элементы И 5и И б при этом осуществляется так же,как в предыдущем случае.Если импульсы с шины 15 не поступают на вход устройства, то независимо от управляющего сигнала на шине 16управления, на выход устройства следуют импульсы сигналов с шины 14, которые проходят или через элемент И 7(в режиме сложения), или через элемен-.ты И 5 и И б (в режиме вычитания) .Таким образом, данное устройствообеспечивает выполнение функций вычитания и сложения двух число-импульсных сигналов независимо от длительности импульсов этих сигналов и ихвзаимного расположения. Формула изобретенияУстройство для вычитания и сложения импульсов, содержащее два форю- рователя, триггер, два элемента И, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, вход которого соединен с первым входом первого элемента И и шиной управления, а выход подключен к первому входу второго элемента И, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого и одним из входов второго элементов ИЛИ,928629 ВНИИПИ Заказ 3283/75 Тираж 954 Подписное алкал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 при этом первая входная шина черезпервый формирователь соединена спервым входом первого элемента ИЛИ,одним из входов триггера и вторымвходом первого элемента И, третийвход которого подключен к выходу триггера, другой вход которого соединенсо вторым входом первого элементаИЛИ и через второй формирователь совторой входной шиной, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью рас- Оширения функциональных воэможностейи повышения точности, в него дополнительно введены два элемента И, дваэлемента задержки и триггер, один извходов которого соединен с первой 15входной шиной, а другой подключенчерез первый элемент задержки к дополнительным входам первого элемента ИЛИ и основного триггера и непосредственно к выходу первого дополнительного элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственнос выходами формирователей, а выходдополнительного триггера соединенс одним из входов второго дополнительного элемента И, другой вход которого подключен через второй элемент задержки к выходу первого основногоэлемента И, а выход второго дополнительного элемента И соединен с другим входом второго элемента ИЛИ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 450346, кл. Н 03 К 13/20, 1973,2, Авторское свидетельство СССРР 585601, кл. Н 03 К 13/20, 1975,