Устройство для формирования разностных частот импульсных сигналов

(9)( ) 1)5 Н 03 К 5/15 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКО ВИДЕТЕЛ У в циф ь, 1989(56) Авторское свидетельство СССРЬВ 978337, кл. Н 03 К 5/156, 03,06.81.Климов В,В, Импульсные ключировых устройствах, - М.: Радио и связс, 31, рис. 2.12-а,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯРАЗНОСТНЫХ ЧАСТОТ ИМПУЛЬСНЫХ(57) Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - повышение быстродействия зэ счет уменьшения задержек выходных импульсов относительно соответствующих им тактовых импульсов - достигается введением первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 5 и 6. Первый и второй ключи 7 и 8 с запоминанием сигнала управления выполнены соответственно с одним и с двумя входами запрета работы, Устройство также содержит первый и второй О-триггеры 1 и 2, первый и второй РЯ-триггеры 3 и 4, первую и вторую входные шины 9 и 10, шину 11 тактовых импульсов, первую и вторую выходные шины 12 и 13. 4 ил.ъ "Йг Изобретение относится х импульснойтехнике и может быть использовано в системах обработки импульсной нформации.Известно устройство Для формирования разностных частот импульсных сигналов, содержащее два О-триггера,ЯЗ-триггер, два ключа с запоминанием сигнала управления, две входные шины, шинутактовых импульсов и две выходные шиньНедостатком такого устройства является низк 08 быстрОДействи 8, Ьто Обусловленобольшими величинами задержек выходных .импульсов относительно соответствующихим тактовых импульсов, поскольку при формировании импульсов ня первой и второйвыходных шинах тактовье импульсы последовательно проходят соответст енно черездва и через три ключа с зяпом 4 нянием сигнала управления, .Известно устрсйство цля формирования разностных частот импульсных сигналов, содержащее два триггера со счетнымвходом, два ключа с зягюминянием сигналяуправления, две входные шинь:, шину так ГоВых импульсов и дВс Выходные шины,Данное устройство имеет шиоокие фукциональные возможности, поскольк позВоляет формировать дополнительОсигнал меньшей частоты из цвух импульсньх сиГнялОВ.,Однако 8 ГО существенным нРдостатком является;:, 1 зкяя стабильность,цлитРльносГи Выхое;4 х импульсов, выдела"емых на шинах разносГных ястот, тяк кякдлительность зтих импульсов полное Г ю определяется текущей дли. ельостьюмпульсОВ на соответс: Вующих Входньх шинах,Это предьявляе. "Гкесткие" требования побыстродействию исполнит;. явным уст,ыйСТВЯМ, ПОДКЛЮЧЯЕМЫМ К ШИНЯМ, ТЯК КЯК Впроцессе О)абогы Длительность ь 1 мпульсс;),формируемых НЗ Згих шинах, можРт уменьшаться,цо ГнзюГОвых значений, с Гизмеои 4 ых с быстрОД 84 ствием злемелтной базы ине гарантирующих надежной работы . с.Олнительных устройств, Кроме ТОГО, Значительным недостатком данного устройстваявляется то. чтимпульсьвыделяемые вчем на шинах разностных частот, не синхОонизиООВаны ПО Вр 8 мени тактовыми им"пульсами что не позволяетнепосредственно использовать зто устройство в системах, требующих синхронной обработки информации, Указ Ян ныенеДОстатки Ограничивают Область применения данного устройств; как устройст ва дляформирования разностных частот импульсНЫХ СИГНЯЛОР,НаиболеР близким по Гех 14 ес, ОЙущности к предлягяемо 4 у является устройстводля формирОВяния ОязнОгтных часГОт им. пульсных сигналов, содержащее первый и второй О-.триггеры, тактовые входы которых соединены соответственно с первой и второй входными шинами, первый ЙЯ-триггер, прямой выход которого соединен с входом управления первого ключа с запоминанием сигнала управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с Б-входом первого ВЯ-триггера и с первой Выходной шиной, второй РЗ"триггер, прямой выход которого соединен с входом управления второго кл оча с запоминанием сигнала управления, первый и второй Выходы которОГО соедин 8 ны соотВРтстВеннО с Я-гходом второго ВЯ-триггера и с второй выходной шиной, шинутактовцх импульсов.Известное устройство Отличается от предыдущего устройства, поскольку стабильность длительности выходных импульсов в нем не завись т от пара 48 гров входных импульсов и полностью определяется лишь соответствующим параметром высокостабильного тактового сигнага, Кроме того, погожительным свойством зтого устройства является то, что выходные импульсы в нем строго слнхронизированы по времени такговыми импульсами. Однако его существенным недостя ком:,Вля ется низкое бьстроде 4 ствие, Указанный недостаток обусловлен значительной инерционностью устройства, поскольку оно имеет большие величины задержек Выходных импульсов относительно соответствующих им тактовых импульсов.Ыел ь изобретения - павы ш 8 ни е быстро. действия зя счет уменьшенич задержек выходных имГульсов Относительно соответствующих ис 4 тактовых импульсов,Босгявленняя цел - достигается тем, что В 4 ст 1 ойстВО д) ) формир Вяния рязностных ЧЯСТС И 4 П)ЛЬСНЫХ СИГг ЯЛОВ, .СОДЕОЖЯЩЕЕ перВый и Второй О-гриГГ 8 ры, тактовые Вхо" ды котор:х соединены соо Ветственно с ПСОВОЙ И Вт)ООЙ ВХОДНЫ 4 И ШИНЯМИ, ПЕРВЫИ ЙЯ-триггер, прямой Выход которого соединен с входом управления первого ключа с запоминанием "ь нял "1,;правлен,4 я первый и второй ОД которого соединены соотВетственно с Ь-входом первого КБ-триггера и с первой Выходнол шиной, второй ВЯ- триггер, прямой Выход которого соединен с входом упоявления вторОГО ключа с зэпОми- НЯНИВМ СИГНаЛЯ УПРЯВЛЕНИЯ, ПЕРВЫЙ И ВТО- рой Выходы котороГО соединены соответственно с Я-входам второго РЯ-триггера и с Второй Выходной шиной, шину тактовых импульсов, Введены пРрвый и Ворой зл 8 менты ИЛИ-НЕ, Я первый и второй люи с запоминанием сигналя управления Выполнены соответственно с одним и с двумя Вхо 1 б 989705 10 15 20 25 30 35 45 50 55 дами запрета работы, причем первый выход первого ключа с запоминанием сигнала управления соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с В-входом второго ВЯ-триггера, второй выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, информационный вход соединен с информационным входом второго ключа с запоминанием сигнала управления и с шиной тактовых импульсов, вход запрета работы соединен с инверсным выходом первого О-триггера, В-вход и О-вход которого соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ и с источником логической единицы, прямой выход соединен с первым входом запрета работы второго ключа с запоминанием сигнала управления, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ и с В-входом первого ВЯ-триггера, второй выход соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход запрета работы соединен с инверсным выходом второго О- триггера, В-вход и О-вход которого соединены соответственно с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ и с источником логической единицы,Сущность предлагаемогс тех: - ического решения заключается в том, что благодаря выбранным аппаратному составу и архитектуре данное устройство, в отличие от прототипа, позволяет реализовать функции устройства для формирования разнастных частот импульсных сигналов, имеющего повышенное быстродействие за счет меньших значений задержек выходных импульсов относительно соответствующих им тактовых импульсов. При этом предлагаемое устройство сохраняет все достоинства прототипа и не является более сложным, чем прототип Рассмотрим возможность достижения п редда гаем ы м устройством п ол ожител ь н ого эффекта, для чего определим инерционность прототипа и предлагаемого устройства по их выходным шинам относительно сигнала на шине тактовых импульсов и на основании этого оценим их быстродействие по отношению друг к другу, При этом . будем считать, что оба устройства выполнены на одной и той же элементной базе и предназначены для работы в одинаковых условиях эксплуатации, а задержки распространения сигнала через логические элементы типа ИЛИ-НЕ в них одинаковы и равны Т,Поскольку в прототипе каждый из ключей ЗК 1 - 3 К 4 может быть реализован на основе известного ключа с запоминанием сигнала управления, в котором задержка распространения сигнала с информационного входа на любой из выходов равна Т тоинерционность прототипа Тпр по его пер 1вой и второй выходным шинам относительно сигнала на шине тактовых импульсов,характеризуемая суммарной задержкойраспространения в соответствующей цепи,оп "еделяется выражениями:Тяр =2 Т, (1)Тир =ЗТ,2(2)Учитывая, что в предлагаемом устройст-ве использованы ключи с запоминаниемсигнала управления, в которых задержкараспространения сигнала с информационного входа на любой из выходов также равна Т, то инерционность предлагаемогоустройства Ту по его первой и второй выходным шинам относительно сигнала на шине тактовых импульсов определяетсявыражениями.Тзу =Т (3)Т=Т, ЮОтношение выражения 1) к выражению(3), а выражения (2) к выражению (4) даетсоответственно значения п 1 и п 2, показывающие во сколько раз быстродействие предлагаемого устройства по его первой ив 1 орой выходным шинам выше, чем быстродействие прототипа ио его соответствующим выходным шинам:2 Тп 1= =.= раза,Тп 2= . - 3 раза,ЗТаким образом, использование в предлагаемом устройстве первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, выполнение первого ивторого ключей с. запоминанием сигнала управления с входами запрета работы, а такжеорганизация новой совокупности межэлементных связей, привели к уменьшению задержек выходных импульсов относительносоответствующих им тактовых импульсов посравнению с выбранным прототипом, Этообеспечило предложенному устройству более высокое быстродействие, чем имеетпрототип.На фиг. 1 представлена электрическаяфункциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы,поясняющие его работу; на фиг, 3 - вариантреализации ключа с запоминанием сигналауправления, имеющего вход запрета работы;на фиг,4 - временные диаграммы, поясняющие общие принципы функционирования ключа с запоминанием сигналауправления. Устройство для формирования разностных частот импульсных сигналов содержитпе,вый и втб,)ой О"тр 11 Гер:,и 2, первый ивторой РВ-триггеры 3 и д, Г:(зрвыл и второйэлементь, ИЛИ-Е Б и б, Гк:.,)Вый и второйклОчи 7 и; с запа:1,Кание:. Сигнала управления, перзую и вторуо 1 модные шины 9 ий, шину 11"тактовы.( импу 1.сов, первуа иВторую выходные шинь 12 1 13,13 ктовьл:.хОд трлг 18 ра 1 соединен сШИной 9 ) ВХц ГаепЛВН 1 1,ОЧ 1 У(Ф)М Л).гической един 1 лцы, Инверсный Вьуод саедунен с входа, запрета работы клю а 7, входупрягления кОГОрога соединен с прямымвьхадам триггсра 3, инфо)ма 1 ионный БхадСОЕДИНВНИ 1 фОРМЯ 11 О ЫМ ЧХОЛОЦ КПЮ 438 и с шина." 1 1, пераыГ Выхац соединен с,:-Входом триг ера 3, с Я-входа . рип ера 4и с первым входом элемента /ЛЛ-НЕ 5,ВТОРОЛ ВХО 1 КООРОГО сае г; 8В ГГ 1 РЦвьходам ключа 7 и с ши 1-ОР. 2, выход гсе"диненР-вхавам тсАггеоа , поямай Выкал01"ОПО О г ОДЦКЕН ;18 Р.1.1(ОГ3 .,ПРлта работы ключа 8, Втарол Вход запрета раООты и Вход "и".Явления 1(атарОГОСОЯД 1 Нены СОТВЕ ГСТЬЕКНО (1, ВЕР 1 ЫМ, ВЬ;.ХОДОМ ТРИГГ 8 РЯ, и С ПОЯМЫМ ВЫХОДОМ ТРИ.8 РЯ 4, ПЕРВЬ 1 Й ВЫХОД СОЕДИЬ 1;К С Я-ВУЧ)ДОМтр ГГ 803 с;.ъ.вхадаю триГе,Зв 4с пеовымВХОДОМ ЭЛЕЬ 8 НТЯ Г) У 1-11: ", ВТОООЙ Вхавк;)торо 0 спелинек с вт)оым чы;0; ам клиоа8 и с шинОй 13, выход сОединек с 1:-вха "амт р иГе р 3 .%я кт в ь" 1 . , в и Г - в 1( о в к 0) О00соепик 811 саатветс, яка с ши 1 ОЙ 9 ийстач 1 И(а": лог Р.80 . 11 дл Ку,.,ь 1,устр(. истяа цлг 0014 иро:Якг." оаз"Ост"Ных "3 ТПТ ЙМГ-.СЬ( " 4-К 11: Г,)тсУс)1 едуюшим ):О,")3"Г.1 ОСПЕ "0 ЧН П :аДе-Нв Л Цд),1 в,. П" ацрны Оыть устякавуВкы в ОВ связи с тем, ч"0т"РбаваьНе Г: неабхдиь 0.тл 1 О.1 к 1(т( и. -ной ус Гя н"Ггаслецавател ь кастч ьх .;"леменгов в Одна из ус;Ойчлвых состав 1 йпосле павачи ка К 1 х питаОше;0 нап)ям(8-1 чия является сб 1 еиарестным лапал(и) 81ныз Р-Входы ури Ге)ОВ 3 и 4,Дополните;ькь 8 входы у зле"ВКТОВ 14114"НЕ 5 и 8 и Вина сброса, пасаед:твом которых асуш 8 ствля 8)ся нячйлькая установкатриггеров 1 - 4, на фиг, 1 ке.Оказаны). ЕисхоДном состоянии ка шинах 9 и 10 (фиг,23, б) имек)тся Я 10 вки "О, на шику 11.(ф"Г,2 в) пступаю 1кк ав е и 1,;. т ,1птГУ 1,1ной частоты и длительности, на инв 8 рскьхвыходах триггеров 1 и 2 ,фиг. 2 г, Д) Дел(;.; ьуют урОвни 1, я на п)ячых Выходах триГГеров " и 4 фи. 28, м., Д 8 Йст уст ) ни,д.10 скальку в этом режиме ка ВХОде зЗГ 1 ре3работы ключа 7 и на первом ходе запое,аработы ключа 8 Делствуют ООВни1, ,та, тактовый сиГнал, поступаюций с в)инь 11 на информационные входь этих 1(лОЯй, на их выходы не проходит.Каждый входной импульс, паступасщий на шину 9, под действием свое.о переднего фронта устнавливает в сасшяьИе . триггер 1. Это снимает блокировку па входу запрета работы с ключа 7 и устанавливает блокировку по первому входу заг,рета работы ключа 8. Если при эт и триггер 3 нахоДится В сас 1 оянии "О", то бплжайшая межимпульсная г:вуза тактовою сигнала инвертируется ключом 7 и транслируется в виде имгульса;"с сохра-екием 88 исходной длительности) на ега первый выход(1)иг, 2 з В рЕЗуЛЬтатв ЭТОЮ трИГГЕр 1 ПврЕКЛЮЧавтСя в "О". Чта запрецает работу ключа 7 и снимает блокировку с первоо Входа запрета работы(Люа О, триггер 3 устанавливается в "1", а триггер 4 либо сохраняет прежнее состояние. если ак находился В "О", лЬа устанавливается в "О", если он кахадллся в 1", Если же три ер 3 находис;-. в состоянли "1", та после установки В "1" триггера 1 ближайшая ме химпупьская пауза тактового сигнала транслируется в виде импульса а, алогичной дллтелькости) на второй выход клОча; 1 Г, 2 к Гри зтам ка;икс ":2 Вьде.:яе-,ся вцхсднай импульс, а -риггерперекгачазтся в "0, чта запре 1 цает работу клю 3 7 н снимает блокировку с первого Б.(ГДЯ заппета рабаты (ГСача 8. Какдый ВхОДкай импОльс, ГОс Рпаю.)ий нВИН 1 1, пад ДеистВием своею пе" РЯГ,;.1 Ега У)ОНПЯ иС ЯНЯВЛИВЯЕТ В СастаЯКИЕ "1" трлггер 2, что снимает блоклравку по второму Входу запрета рааагы с кпОчв 8 Если пои этом ка первом Входе зЯГ.рета кпх)- 13 8 л ка прямом ВыхаДе тоиГГеоа 4 Действу:ат уровни ")", То ближайшая ме)кимпульсная пауза) актового сигнала ин- ВЕРТИРУЕ 1 СЯ КЛЮЧ 01 6 И тРаНСЛИРУЕТСЯ В ВИ;:е импульса (с сохранением 88 исходной Длительности) на еГО первыЙ Выходфиг, 2), В результате этого тр 11", гер 2 пеоеключается В "О", что запрецает работу ключа 8, триггер 4 устанавливается в "1", а трл.гер 3 либо сохраняет прежнее состояние, если.)к находился В "О, ллба устанавливается в Т", если он находился В "1", Если же при установке триггера 2 в "1" на первом входе запрета рабаты ключа 8 и ка прямом выходе триггера 4 ДействуОт уровни "О" и "1" соатветст- веУ 1 НО, та бл им(айшая межимпульсная пауза тактового сигнала транслируется в виде импульса аналогичной длительности) на втсрой выход ключа 8 фиг. 2 л). Г 1 Г)и этом на шине 3 выделяеся выходной импульс, Я Триггер 2 переключается В "О", чта запреша- ет рабату ключа 8, 1 б 98970Если на шину 9 подается сигнал с частотой Р 1, а на шину 10 импульсный сигнал с частотой Ег, то в соответствии с описанными алгоритмами функционирования на шинах 12 и 13 данного устройства формируются импульсные сигналы с частотами соответственно Р 1-Р 2 и Р 2-Р 1, причем выходные сигналы на этих шинах являются унифицированными, поскольку они синхронизированы по времени и нормированы по длительности высокостабильным тактовым сигналом.Ключи 7 и 8 могут содержать по семь логических элементов ИЛИ-НЕ (с учетом схемной реализации РЗ-триггера, входящего в их состав, на уровне логических элементов), однако ключ 8 при этом имеет два равноценных. входа запрета работы, которые выполнены по отношению друг к другу с расширением по ИЛИ,Технико-экономическим и реимуществом предлагаемого устройства для формирования разностных частот импульсных сигналов является по сравнению с прототипом повышенное быстродействие, Это обусловлено тем, что предлагаемое устройство обладает меньшими величинами задержек выходных импульсов относительно соответствующих им тактовых импульсоа, Указанное преимущество данного устройства повышает его практическую ценность по сравнению с, прототипом, что делает наиболее целесообразным использование именно его для решения конкретных прикладных задач, требующих исполнительных устройств с синхронной обработкой информации и высоким быстродействием.Формула изобретения Устройство для формирования разностных частот импульсных сигналов, содержащее первый и второй О-триггеры, тактовые входы которых соединены соответственно с первой и второй входными шинами, первый ВЯ-триггер, прямой выход которого соединен с входом управления первого ключа с М 10 15 20 25 30 35 40 45"1 Х Йг Г Р ь 1.г 1 витель д М.Мо Заказ 44 О 1 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, М, Раушская наб., 45 венца-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарин Произво Сос Редактор М.Бандура Тех