Устройство тактовой синхронизации

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ пп 748839(22) Заявлено 05,06. 78 (2) 2624194/18-21с присоединением заявки Йо -(51)М. КлН 03 К 5/153 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения М, В. Мелень Львовский ордена Ленина политехнический институт(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ Изобретение относится к импульснотехнике и может быть использовано вцифровых вычислительных машинах, цифровых измерительных приборах и в цифровых преобразователях, где необходимо привязать асинхронные импульсык импульсам тактовой частоты или припоступлении управляющего импульса,асинхронного к импульсам тактовой частоты, вьщелить одиночный ближайший 0импульс из последовательности тактовых импульсов, а также часть последовательности тактовых импульсов.Известны устройства синхронизации,используемые в дискретной автоматике 15и электронной технике, содержащие тритриггера, пять элементов совпадения,два инвертора, шины управляющих и тактовых импульсов 11 . Эти устройстваобладают ограниченным диапазоном длительностей синхронизируемых импульсов, а также не позволяют вьщелятьопределенную часть последовательности тактовых импульсов,Наиболее близким по своей техническикой сущности к изобретению являетсяустройство тактовой синхронизации,содержащее триггеры; элементы совпадения, логические формирователи импульсов, инвертор, шины тактовых и 30 управляющих импульсов, причем первый вход первого элемента совпадения соединен с шиной управляющих импульсов, а выход соединен с единичным входом первого триггера, единичный выход которого соединен с логическим входом первого логического формирователя импульсов и с первым входом второго элемента совпадения, второй вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, нулевой Выход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента совпадения, второй вход которого через инвеотор соединен с шиной управляющих импульсов, а выход соединен с нулевым входом второго триггера, единичный выход которого,соединен с третьим входом второго элемента совпадения, а нулевой выход - со вторым входом первого элемента совпадения, при этом выход первого логического формирователя импульсов соединен с единичным входом второго триггера, тактовйй вход вторбго логического фор мирователя импульсов соединен с шиной тактовых импульсов, а выход - с нулевым входом первого триггера 2 .В известном устройстве асинхронные импульсы привязываются не к бли,жайшему тактовому импульсу, а черезодин тактовый импульс от момента поступления асинхронного импульса. Таким образом, известное устройство обладает низким быстродействием и не позволяет йыделять ойределенную часть последовательности тактовых импульсов.Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия и расширение Функциональных возможностей устройства.Поставленная цель достигается тем, 10что в устройство тактоной синхронизации, содержащее два триггера, триэлемента совпадения, два логическихформирователя импульсов, инвертор,шины тактоных и управляющих импульсов, причем первый вход первого элемента совпадения соединен с шинойуправляющих импульсов, а выход соединен с единичным входом первого триггера, единичный выход которого соедин. н с логическим входом первого логического формирователя импульсов ис первым входом второго элемента сонпадения, второй вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, нулевой выход первого триггера соединен с первым входом третьего элементасовпадения, второй вход которого через инвертор соединен с шиной управляющих кмпульсон, а выход соединен снулевым входом второго триггера, еди- Зрничный выход которого соединен стретьим входом второго элемента совпадений, а нулевой выход подключен ко второму входу первого элемента совпадения, при этом выход первого логичес-З 5кого формирователя импульсов соединенс единичным входом второго триггера,тактовый вход второго логическогоформирователя импульсов соединен с шиной тактовых. импульсон, а его выходподключен к нулевому входу первого 40триггера, дополнительно введены дваэлемента совпадения, инвертор, логический элемент И и триггер, единичный и информационный вхады которогосоедйнЕны между собой, а также с ин Формационным входом первого триггераи с выходом первого элемента совпадения, причем первый вход первого допол нительного элемента совпадения соединен с единичным выходом первого триггера, второй вход его через дополнительный инвертор соединен с шиной тактовых импульсов, а выход соединен стактовым входом первого логическогоФормирователя импульсов, при этом 55 первый вход второго дополнительного элемента совпадения соединен с синхровходом первого триггера, второй его вход соединен с нулевым выходом второго триггера, а выход соединен с нулевым входом дополнительного триг гера, а его едийичный выход соединен с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен сединичным выходом второго триггера,а выход соединен с логическим входом 55 второго логического формирователя им пульсов.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства тактовой синхронизации; на Фиг, 2 - эпюры напряжений, иллюстрирующие формирование выходных импульсов н режиме синхронизации иа фиг, 3 - эпюры напряжений, иллюстрирующие работу устройства при выделении части последовательности тактоных импульсов.Устройство тактовой синхронизации (фиг. 1) содержит триггеры 1, 2, дополнительный триггер 3, элементы 4, 5,6,7,8 совпадения, логические Формирователи 9, 10 импульсов, иннерторы 11,12, логический элемент И 13, шину 14 тактовых импульсов, шину 15 "Старт" импульсов, шину 16 упранляющих импульсов, шину 17 "Стоп"-импульсов.Логический Формирователь импульсов имеет два входа; логический и тактовый (на чертеже тактовый нход отмечен за- . черненным прямоугольником. На выходе логического формирователя импульсов Формируется отрицательный импульс из отрицательного перепада на тактовом нходе, если при этом на логический вход подается нысокий потенциал. Если на логический вхад подается низкий потенциал, то при любом потенциале на тактовом входе, на его выходе поддерживается высокий потенциал, а выходной импульс не формируется. Устройство работает следующим образом.В исходном положении триггеры 1 и 2 находятся в нулевом состоянии, а триггер 3 - в единичном состоянии. На шинах управляющих импульсон и "Старт"- "Стоп" - импульсов присутствует низкий потенциал. Элементы 4, 5, 7, 8 совпадения закрыты (на их выходах поддерживается высокий потенциал). Элемент 6 совпадения открыт, а на выходе логического элемента И 13 присутствует низкий потенциал. Присутствие тактовых импульсов на шине 14 не изменяет состояния устройства тактовой синхронизации.Режим синхронизации: при поступлении первого же управляющего импульса (фиг. 2 а) происходит переключение элемента 4 совпадения и иннертора 12, На выходе элемента 4 совпадения появляется низкий потенциал (фиг. 2 н), вызывающий установку триггера 1 в единичное состояние (фиг, 2 г), а также и триггера 3 (если он до этого находится в нулевом состоянии),На нулевом выходе триггера 1 устанавливается низкий потенциал, что приводит к появлению на выходе элемента б совпадения высокого потенциала, Триггер 2 ые удерживается принудительно в нулевом состоянии низкимпотенциалом, Высокий потенциал с единичного выхода триггера 1 подается на входы элементов 5 и60 8 совпадения, а также на логическийвход фоомирователя 9, Поскольку потенциал на единичном выходе триггера 2низкий, то,на выходе элемента 8 продолжает сохраняться высокий потенциал, независимо от значения сигналовна двух остальных его входах,Появление сигнала ,отрицательногоимпульса) на выходе формирователя 9зависит от временного соотношениямежду моментом установки н единичное состояние триггера 1 и тактовойчастоты (фиг. 2 б),Поскольку второйвход элемента 5 соединен с шиной тактовых импульсов через иннертор 11, тон промежутке между тактовыми импульсами элемент 5 переходит в нулевоесостояние (Фиг, 2 д), При поступленииотрицательного перепада на тактовыйвход формирователя 9 на выходе последнего Фоомиоуется короткий отрицательный импульс (фиг. 2 е), Этот импульс устанавливает н единичное состояние триггер 2 (Фиг. 2 ж). Низкийпотенциал с выхода триггера 2 является запрещающим для прохождения входного сигнала через элемент 4, а низкий потенциал с триггера 1 запрещаетвоздействие входного сигнала черезэлемент б на нулевой вход триггеоа 2,Следовательно, к приходу следующегоположительного импульса тактовой частоты на двух из трех входов элемента 8 уже имеются высокие уровни. Поскольку на обоих входах логическогоэлемента И 13 имеются уже высокиеуровни, то и на его выходе появляется З 5также высокий потенциал, который поступает на логический вход формирователя 10. С появлением тактовогоимпульса на входе элемента 8 на еговыходе формируется отрицательный импульс (фиг. 2 з), синхронный с импульсом тактовой частоты и длительностью, равной длительности импульсатактовой частоты.По заднему фронту этого же тактоного импульса на выходе формирователя 10 формируется отоицательный импульс ,фиг, 2 и), устанавлинающий триггер 1 в нулевое состояние. Потенциална его нулевом выходе становится высо ким, По окончании управляющего импульса потенциал на выходе инвертора12 также становится высоким, что всвою очередь, приводит к появлениюнизкого потенциала на выходе элемента 55б, который устанавливает триггер 2в нулевое состояние,Таким образом, устройство синхронизации возвращается н исходное состояние.При поступлении следующего управляющего импульса цикл работы устройства повторяется.Режим выделения части последовательности тактовых импульсон следующий. С поступлением "Старт"-импульса (фиг. За) триггер 1 устанавливается в единичное (Фиг. Зб),-а триггер 3 в нулевое состояние (фиг,Зв). При ,этом низкий уровень выходного напряжения триггера 3 поступает на первый вход логического элемента И 13, что приводит к появлению на логическом входе Фоомиоователя 10 низкого уооння напряжения (Фиг. Зг), благодаря чему при любом потенциале на тактовом входе формирователя на его выходе поддерживается высокий потенциал, а выходной импульс не Формируется. На нулевом выходе триггера 1 устанавливается низкий потенциал, что приводит к появлению на выходе элемента б совпадения высокого потенциала. Триггер 2 не удерживается принудительно в нулевом состоянии низким потенциалом. Высокий потенциал с единичного выхода триггера 1 подаетчя на входы элементов 5 и 8 совпадения, а также на логический вход формирователя 9. Поскольку второй вход эле мента 5 совпадения соединен с шиной тактовых импульсов через инвертор 11, то н промежутке между тактовыми импульсами (Фиг. Зд) элемент 5 переходит в нулевое состояние (Фиг. Зе). При поступлении отрицательного перепада на тактовый вход формирователя 9 на выходе последнего формируется короткий отрицательный импульс (Фиг. Зж). Этот импульс устананливает в единич- ное состояние триггер 2 (фиг. Зз).Следовательно, к приходу следующего положительного импульса тактовой частоты на двух из трех входов элемента 8 уже имеются высокие уровни. С появлением тактовых импульсов на входе элемента 8 на его выходе Формиоуются импульсы (Фиг. Зи), синхронные с импульсами тактовой частоты и длительностью, равной длительности импульса тактоной частоты. Таким образом, до прихода "Стоп"-импульса на выходе устройства Формируется последовательность импульсон, выделяемая из входной последовательности тактовых импульсов. При поступлении "Стоп"-импульса (Фиг. Зк) триггер 3 изменяет свое состояние, т.е. переходит н единичное состояние, так как на его инФормационном входе имеется высокий потенциал. Импульс с единичного выхода триггеоа 3 поступает на первый вход элемента 13, что приводит к появлению на его выходе высокого уровня напряжения, так как на его втором входе имеется высокий потенциал. После установления на единичном выходе триггера 3 высокого потенциала импульсный сигнал на выходе формирователя 10 появляется по заднему Фронту ближайшего по времени тактового импульса (фиг.Зл), Этот сигнал устанавливает триггер 1 в нулевое состояние. Потенциал на его 4нулевом выходе становится высоким,что, в свою очередь, приводит к появлению низкого потенциала на выходе элемента б, который устанавливает триггер 2 в нулевое состояние, и устройство синхронизации возвращается в исходное состояние.Таким образом, при воздействии "Старт"-импульса на выходе устройства формируются целые импульсы, начиная со следующего после момента появления "Старт"-импульса. При приходе "Стоп"-импульса во время действия входного импульса формирование выходного импульса продолжается до образования целого импульса. Воздействие "Стоп"-импульса во время паузы тактовых импульсов соответствует окончанию формирования поеледовательности выходных импульсов. 15 Правильная и надежная работа уст ройства (отсутствие неполноценных импульсов) обеспечивается при любых комбинациях распределения во времени сигналов управления и тактовых импульсов.25 Формула изобретения Устройство тактовой синхронизации, содержащее два триггера,три элемента совпадения, два логических формирователя импульсов,инвертор, шины тактовых и управляющих импульсов, причем первый вход первого элемента совпадения соединен с шиной управляющих импульсов, а выход соединен с единичным входом первого триггеоа, единичный выход которого соединен с логическим входом первого логического формирователя импульсов и с первым входом втооого элемента совпадения, второй вход которого соединен с шиной 40 тактовых импульсов, нулевой ныход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента совпадения, нторой вход которого через инвертор соединен с шиной управляющих имйульсов, а выход соединен с нулевым входом второго триггера, единичный выхоц которого соединен с третьим входом второгоэлемента совпадения, а нулевой выходподключен ко второму входу первогоэлемента совпадения, выход первогологического Формирователя импульсовсоединен с единичным нходом второготриггера, тактовый вход второго логического Формирователя импульсов соединен с шиной тактовых импульсов, аего выход подключен к нулевому входупервого триггера, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениябыстродействия и расширения функциональных возможностей устройства, внего дополнительно введены дна элемента совпадения, инвертор, логический элемент И и триггер, единичныйи информационный входы которого соединены между собой, а также с информационным входом первого триггера и свыходом первого элемента совпадения,причем первый вход первого дополнительного элемента совпадения соединен с единичным выходом первого триггера, второй вход его через дополнительный инвертор соединен с шиной тактовых импульсов, а ныход соединен стактовым входом первого логическогоформирователя импульсов, при этом первый нход второго дополнительного элемента совпадения соединен с синхровходом первого триггера, второй еговход соединен с нулевым выходом второго триггера, а выход соединен снулевым входом дополнительного триггера, а его единичный выход соединен спервым нходом логического элемента И,второй вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, авыход соединен с логическим входомвторого логического формирователя импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 457176,кл, Н 03 К 5/13, 1974.2, Авторское свидетельство СССРР 453791, кл. НОЗ К 5/153, 3974,748839 иг.д Составитель В. МулярР акто Т. дошка ева Тех едА.Щепанская Ко екто Е. Па Тираж 995 НИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра4 62/49 Подписное Ю комитета СССР и открытий ушская наб д.