Генератор тактовых сигналов с управляемым фазовым смещением

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 20. 10. 80 (21) 2994625/24-07 (31 М. КЛ.з с присоединением заявки Но -(23) Приоритет -Н 02 М 1/08 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 1506,82, Бюллетень Мо 22 Дата опубликования описания 15.06.82(72) Авторы изобретения О.П. Апымов и Э.Н. Гречко Институт электродинамики АН Украинской ССР(54) ГЕНЕРАТОР ТАКТОВЫХ СИГНАЛОВ С УПРАВЛЯЕМЫМ ФАЗОВЫМ СМЕЩЕНИЕМИзобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам регулирования фазы управляющих импульсов различных типов преобразователей, и может быть использовано для управления технологическими процессами, при измерениях и передаче сигналов, переработке информации в системах автоматической обработки данных и управляющих системах,Известны дискретные фазосдвигающие устройства 1, содержащие генератор тактовых импульсов, блоки разрешения записи и считывания, реверсивный счетчик.Недостатком известных устройств является низкая надежность из-эа отсутствия контроля, позволяющего обнаруживать и устранять случайные сбои в процессе работы.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор тактовых сигналов с управляеьхям фазовым смещением (2, содержащий задающий генератор, к выходу которого подключен первый вход, схему И, второй вход которой подключен к клемме управления, первый счетчик-делитель, второй счетчик-делитель, управляющий Н-вход которого подключен к клемме начальной установки, иблок управления.Недостатками устройства являютсянизкое быстродействие, так как запись информации о фазовом смещенииво второй счетчик-делитель производится только в моменты заполненияпервого счетчика-делителя при наличии выходного сигнала от дешифраторанулевого состояния первого счетчикаделителя при наличии выходного сигнала от дешифратора нулевого состояния первого счетчика-делителя, инедостаточная надежность из-за отсутствия контроля фазового смещения выходных сигналов с автоматическимустранением последствий случайныхсбоев непосредственно в процессе работы.Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности.Поставленная цель достигается тем,что генератор тактовых сигналов суправляемым фазовым смещением снаб жен вспомогательным генератором, четырьмя схемами ЗАПРЕТА, блоком сравнения, двумя схемами ИЛИ н блокомконтроля фазового смещения, выполненного в виде последовательно сое- ЗО .диненных преобразователя кодов и сум 936271,Генератор тактовых сигналов с управляемым фазовым смещением работает следующим образом,В исходном состоянии на клемму начальной установки 18 подается сигнал начальной установки (НУ), который поступает на инверсный вход второй схемы ЗАПРЕТА б и установочный В-вход второго счетчика-делителя 13. При этом схема ЗАПРЕТА б закрыта, а счетчик-делитель 13 установлен в нулевое состояние. В БУ .3 записывается 55 60 65 матора, причем инверсный вход первой схемы ЗАПРЕТА подключен к выходу схемы И, а прямой вход - к выходу вспомогательного генератора, инверсный вход второй: схемы ЗАПРЕТАподключен к клемме начальной установки, а прямой - к первому выходу блока сравнения;первый инверсный вход третьей схемы ЗАПРЕТА подключен к выходу второй схемы ЗАПРЕТА, второй ее инверсный вход - ко второму выхо ду блока сравнения, а прямой входк выходу первой схемы ЗАПРЕТА, первый инверсный вход четвертой схемы ЗАПРЕТА подключен ко второму выходу блока сравнения, второй ее инверсный вход - к третьему выходу блока сравкения, а прямой вход - к выходу первой схема ЗАПРЕТА; первый вход первой схемы ИЛИ подключен к выходу схемы Ивторой ее вход - к выходу третьей схемы ЗАПРЕТА, а выход - к кмпульсному входу первого счетчика- делителя, выход которого подключен ко входу сумматора, выход которого подключен к первой группе входов бло ка сравнения, к другой группе входов которого подключен выход блока управления; первый вход второй схемы ИЛИ подключен к выходу схемы И, второй ее вход - к выходу четвертой схемы ЗАПРЕТА, а выход - к импульсному входу второго счетчика-делителя, выход которого подключен ко входу преобразователя кодов.На чертеже приведена схема генератора тактовых сигналов.35Генератор тактовых сигналов с управляемым фаэовым смещением содержит задающий генератор 1, дополнительный генератор 2, блок управления (Бу) 3, который, как правило строит ся на основе реверсивного счетчика, схему И 4, первую схему ЗАПРЕТА 5, вторую схему ЗАПРЕТА б, третью схему ЗАПРЕТА 7, четвертую схему ЗАПРЕТА 8, блок сравнения 9, первую схе му ИЛИ 10, вторую схему ИЛИ 11, первый счетчик-делитель 12, второй счет.- чик-делитель 13, блок контроля фазового смещения (БК ФС) 14, состоящий из сумматора 15 и преобразователя прямого кода в дополнительный 16, клемму управления 17, клемму начальной установки 18.г число Акоторое определяет фазовый сдвиг между выходными частотами первого и второго счетчиков-делителей 12 и 13. Условимся, что, как в исходном состоянии, так и в процессе работы, в первом счетчике-делителе 12 формируется число И 1 а во втором счетчике-делителе 13 - число И. Разность чисел И 1 и И 1, равная числу Хопределяет величину фазового сдвига между выходными частотами первого и второго счетчиков-делителей 12 и 13. Следовательно при нормальной работе устройства число Иъ всегда должно равняться числу А и определяться им.Формирование разности чисел Ии И 1 возложено на БК ФС 14.Число И 1, формируемое счетчиком- делителем 13 и представленное прямым кодом, поступает на вход преобразователя кода 16. С его выхода число И представленное уже в дополнительное коде, поступает на вторую группу входов сумматора 15 БК ФС 14. На первую группу входов сумматора 15 подается число И, представленное прямымкодом и сформированное счетчиком-делителем 12. На информационных выходах сумматора 15 формируется число Из, которое поступает на вторую группу входов УС. На первую группу входов блока сравнения от БУ 3 поступает число А . В случае равенства чисел, сформированного сумматором 15 и хранящегося с БУ 3, на соответствующем выходе блока сравнения 9 появляется сигнал Б 3 = А, который, поступая на второй инверсный вход третьей схема ЗАПРЕТА 7 и первый инверсный вход четвертой схемы ЗАПРЕТА 8, закрывает их, Следовательно, если второй счетчик-делитель 13 находится в нулевом состоянии, то в первом счетчике-делителе 12 записано число, равное числу Д, которое хранится в БУ 3, и схема готова к включению. Так как при подаче питания на устройство вероятность установки первого счетчика-делителя 12 в заданное состояние, определяемое БУ 3, чрезвычайно мала, то существует необходимость жесткой записи в первый счетчик-делитель 12 числа А, хранящегося в БУ 3, перед включением устройства. В исходном состоянии сигналом НУ от клеммы 18 вторая схема ЗАПРЕТА б закрыта, т,е. сигнал от блока сравнения 9 мз ) А устройством не воспринимается, и в случае отсутствия сигнала от блока сравнения 9 13 = А третья схема ЗАПРЕТА 7 открыта. Таким образом, через первую схему ИЛИ 10 на импульсный вход счетчика-делителя 12 начинают поступать импульсы от дополнительного генератора 2 через открытую первую схему ЗАПРЕТА 5.20 Пусть в результате сбоя в первый счетчик-делитель 12 записано число И = 4(о)= 0100 д), а во второй счетчик-делитель 13 число И=)=0111(1), Тогда на выходных шинах преобразова 55 теля кода 16 сформировано числоИ до -- 1001). В результате на выходе сумматора 15 получают число ИЪ И 1 пр.к.+ Ияакоп.к. = 1101 И) Так щ как полученное число ИзА=0101 щ, то блок сравнения 9 вырабатывает сигнал И ) А, при этом выходной сигнал блока 9 И 3 =- А снят. Сигнал И 3 А, поступая на второй вход второй схемы ЗАПРЕТА б,. формирует на ее выходе 65 Частота дополнительного генератора 2 выбирается из условия:Подоп.ген ф 2зггде Й, я ген. - частота допОЛНИтЕЛЬного генератора, 5- частота задающего геЗгнератора,разрядность счетчи- .ков-делителей 12 и 13.Выбор частоты дополнительного ге Онератора 2 по условию (1) обеспечивает запись в счетчик-делитель 12 заодин период частоты задающего генератора 1 любого числа из всего множества чисел, которое можно записатьв него.В момент равенства чисел А, которое хранится в БУ 3, и И 3, формируемого БК ФС 14, на соответствующемвыходе блока сравнения 9 появляетсясигнал И = А, который, поступая навторой инверсный вход третьей схемыЗАПРЕТА 7 и первый инверсный входчетвертой схемы ЗАПРЕТА 8, закрывает их.25Так как второй счетчик-делитель 13под действием управляющего сигнала НУ,поступающего с клеммы 18 на его управляющий Р-вход, находится в нулевом состоянии, то в первом счетчикеделителе 12 фиксируется число Д, записанное в БУ 3, и устройство готово к включению.При подаче сигнала на клемму управления 17 сигнал НУ с клеммы 18снимается, схема И 3 открыта и от 35задающего генератора 1 через схемуИ 4, первую схему ИЛИ 10 и вторуюсхему ИЛИ 11 на импульсные входысчетчиков-делителей 12 и 13 начинаютпоступать импульсы. 40Выбрав в качестве примера четырехразрядные счетчики-делители 12и 13 и задав А=5 в десятичном кодеили А = 0101 в двоичном коде, описывают состояния этих счетчиков-делителей, а следовательно и чисел И 1 иИ а также - выходные сигналы сум- .матора 15, а следовательно, и числаИ в различные интервалы дискретного времени. Ю1- сигнал, так как сигнал НУотсутствует. Выходнойф 1 -сигнал.второй схемы ЗАПРЕТА б закрываеттретью схему ЗАПРЕТА 7, при этом четвертая схема ЗАПРЕТА 8 открыта, таккак выходные сигналы Ик = А и ИЗАблока 9 отсутствует. В момент Отсутствия импульса на выходе схемы И 4первая схема ЗАПРЕТА 5 открыта и через нее, четвертую схему ЗАПРЕТА 8и вторую схему ИЛИ 11 От дополнительного генератора 2 на импульсный входвторого счетчика-делителя 13 начинают поступать импульсы с частотой,определяемой условием (1),После поступления восьми импульсов от дополнительного генератора 2в счетчике-делителе 13 записано число И 9 = 151 о = 1111 пц. Так как дополнительный код этого числа равенИОП, - 000 1 У тО числО И- И 1 Пр К += 5 Ао)= А, и последствия сбоя устранены. Выходной сигнал блока 9 И ) Аснимается и появляется сигнал И 3 = А,который закрывает четвертую схемуЗАПРЕТА 8, С приходом очередного импульса от задающего генератора 1счетчики-делители 12 и 13 продолжают нормально функционировать.Если в результате сбоя в первыйсчетчик-делитель 12 записано числоИ = 13(о)= 1101(1), а во второй счетчик-делитель 13 число И = 10(ю)=- 1010(,1), тогда на выходных шинахпреобразователя кода 16 сформированочисло И)оп,к,=, 0110(о). В результатена выходе сумматора 15 получают число И 3 Ир + И 1 1 0011(1)Так как полученное число И ( А=0101(,то блок 9 вырабатывает сигнал И( А,при этом выходной сигнал блока 9И З = А снят. Сигнал Иъ А, поступаяна второй вход четвертой схемы ЗАПРЕТА 8, закрывает ее, при этом третьясхема ЗАПРЕТА 7 открыта, так как выходной сигнал И= А блока 9 и выходной сигнал второй схемы ЗАПРЕТА ботсутствует. В момент отсутствия импульса на выходе схемы И 4 перваясхема ЗАПРЕТА 5 открыта и через иее,третью схему ЗАПРЕТА 7 и первую схему ИЛИ 10 от дополнительного генератора 2 на импульсный вход первого,счетчика-делителя 12 начинают поступать импульсы с частотой, определяемой условием (1). После поступлениядвух импульсов от дополнительиогогенератора 2 в счетчике-делителе 12записано число И 1 = 15(,о)= 11110.На выходе сумматора 15 сформированочисло И =Ик + И 1 дой =1111 Я++ 0110 рц= 0101(р) = 5(цо)=д,указывающеена устранение последствий сбоя. Выходной сигнал блока 9 И 5( А снимаетсяи появляется сигнал И= А, которыйзакрывает третью схему ЗАПРЕТА 7. Сприходом очередного импульса отзадающего генератора 1 счетчики-делители 12 и 13 продолжают нормально функционировать,Таким образом, эа счет того,что запись информации о фазовом смещении выходных частот счетчиков-делителей 5 может производиться в любой интервал ,дискретного времени, а не только в нулевой, улучшается быстродействие схемы, а эа счет применения блока контроля фазового смещения, позволя ющего автоматически обнаруживать факт неправильной работы устройства и устранять последствия случайных сбоев непосредственно в процессе работы, повышается ее надежность.Формула изобретенияГенератор тактовых сигналов с управляемым фазовым смещением, содержащий задающий генератор, к выходу которого подключен первый вход схемы И, второй вход которой подключен к клемме управления, первый счетчик- делитель, второй счетчик-делитель, управляющий Я-вход которого подключен к клемме начальной установки, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, он снабжен вспомогательным генератором, четырьмя схемами ЗАПРЕТА, блоком сравнения, двумя схемами ИЛИ и блоком контроля фазового смещения, выполненного в виде последовательно соединенных З 5 преобразователя кодов и сумматора, причем инверсный вход первой схемы ЗАПРЕТА подключен к выходу схемы И,а прямой вход - к выходу вспомогательного генератора, инверсный вход второй схемы ЗАПРЕТА подключен к клемме начальной установки, а прямой - к первому выходу блока сравнения, первый инверсный вход третьей схемы ЗАПРЕТА подключен к выходу второй схемы ЗАПРЕТА, второй ее инверсный вход - ко второму выходу блока сравнения, а прямой вход - к выходу первой схемы ЗАПРЕТА, первый инверсный вход четвертой схеьй ЗАПРЕТА подключен ко второму выходу блока сравнения, второй ее инверсный вход - к третьему выходу блока сравнения, а прямой вход - к выходу пер.вой схемы . ЗАПРЕТА, первый вход первой схемы ИЛИ подключен к выходу схемы И, второй ее вход - к выходу третьей схемы ЗАПРЕТА, а выход - к импульсному входу первого счетчика- делителя, выход которого подключен ко входу сумматора, выход которого подключен к первой группе входов блока сравнения, к другой группе входов которого подключен выход блока управления, первый вход второй схемы ИЛИ подключен к выходу схемы И, второй ее вход - к выходу четвертой схемы ЗАПРЕТА, а выход - к импульсному входу второго счетчика- делителя, выход которого подключен к входу преобразователя кодов.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 584425, кл. Н 02 Р 13/16, 1976.2. Патент Франции 1 Ф 2363233,кл. Н 03 К 5/13, 1976.