Устройство для синхронизации импульсов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСК олнительное к авт. свнд-ву 5 )М. Кл. ЗОЗК 5/ 2) Заявлено 29,12,80 (21)3226828/18 присоединением заявки И23) Приоритет таеудврстееииый комете тень,%24 30,06,82 ио делам изобретений и открытий(72) Автор изобретен Н, Н, Макаро орьковский исследовательский физико-те ри Горьковском государственном универсим, Н.И.Лобачевского институт 71 Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИЗХРОНИЗАИМПУЛЬСОВ Изобретение от технике и может б ля синхронизации искретных устрой лек тромеханпчески Известно устро импульсов, соп элементов И носится к импульснойыть использованосигналов с различных чи х.ство синхро 5 заеоа. И ержашее тои циипять и два инверто Наиболее близким техническим .решением к изобретению является устройство для синхронизации сигналов, содержащее входной, выходной триггеры, триггеры сброса и контроля, восемь элементов И-ЗЕ, два инвертора, шины синхронизируемого и тактового импульсов, выходную шину устройства, причем выходы первого и второго элементов И-ЗЕ соединены с единичным и нулевым входами входного триггера,. единичный и ну левой выходы которого соединены соответственно через третий и четвертый элементы И-ЗЕ с единичным и нулевым входами выходного триггера и через пятый и шестой элементы И-ЗЕ с единичным и нулевым входами триггера контроля единичный выход выходного триггера соединен с первыми входами второго и седьмого элементов И-ЗЕ, а нулевой с первым входом первого элемента И ЗЕ при этом нулевой выход триггера контроля соединен со вторым входом седьмого элемента И-ЗЕ, выходы седьмого и восьмого элементов И-ЗЕ соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера сброса, нулевой выход которого подключен ко второму входу первого элемента И-ЗЕ, при этом шина синхронизирумого импульса соединена с третьим вхо дом первого элемента И-ЗЕ и через первый инвертор со вторым входом пятого элемента И-ЗЕ и с первым входом восьмого элемента И ЗЕ, шина тактового импульса соединена с четвертым входом первого элемента И ЗЕ, со вторым вхо- дом второго элемента И-НЕ, с третьим входом. седьмого элемента И-ЗЕ, со вторым входом восьмого элемента И-ЗЕ3 9402и через второй инвергор со вторыми входами третьего, четвертого, шестого элементов И-НЕ и с третьим входом пятогоэлемента И НЕ а выходная шина устройства подключена к выходу.седьмого элемента И-НЕ,В известном устройстве повышаетсяпомехоустойчивость, так как входной сигнал контролируется на длительность и нвотсутствие колебаний на фронтах, при 10этом производится отбор полезного сигнала и выдача на каждый полезный сигналодного импульса стандартной длительности,совпадающего во времени с тактовымимпульсом 21.Однако устройство защищено лишь отпомех относительно нулевого уровнявходного сигнала. При наличии помехотносительно единичного уровня входногосигнала, например помех, возникающихпо цепям питания или высокочастотных помех в линиях связи, наложенных наполезный сигнал, работа устройстваненадежна.Действительно, при наличии на вершине входного сигнала кратковременногоотрицательного выброса, достаточногодля переключения триггера сброса внулевое состояние, произойдрг вторичноесрабатывание устройства на один полезный сигнал, а при наличии сериипомехна вершине входйого сигнала будет наблюдаться беспорядочное срабатывание усгройс гва.11 елью изобретения является повышениепомехоус гойчивос ги ус гройс тв в,35Поставленная цель достигается тем,что в устройство для синхронизации импульсов, содержащее четыре триггера,восемь элементов И-НЕ, два инвертора,40шины синхронизируемого и тактовогоимпульсов и выходНую шину устройства,причем выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены с единичным инулевым входами входного триггера, единичный и нулевой выходы которого соеди 45иены соответственно через третий ичетвертый элементы И-НЕ с единичными нулевым входами выходного триггераи через пятый и шестой элементы И НЕс единичным и нулевым входами триггераконтроля, при этом единичный выходвыходного триггера соединен с первымивходами второго и седьмого элементовИ-НЕ, а нулевой выход с первым входомпервого элемента И-НЕ, причем нулевой 55выход триггера контроля соединен совторым входом седьмого элемента И-НЕ,а выходы седьмог о и восьмого элементов 85 4И-НЕ соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера сброса, нулевой выход которого подключен ко второму входу первого элемента И-НЕ, при этом шина синхронизируемого импульса соединена с третьим входом первого элемента И-НЕ и через первый инвер тор со вторым входом пятого элемента И-НЕ, шина тактового импульса соединена с четвертым входом первого элемента И-НЕ, со вторым входом второго элемента И-НЕ, с третьим входом седьмого элемента И-НЕ, с первым входом восьмого элемента И-НЕ и через второй инвергор со вторыми входами третьего, четвертого, шестого элементов И-НЕ и с третьим входом пятого элемента И-НЕ, а выходная шина устройства подключена к выхорч седьмого элемента И НЕ, введены дополнительно триггер и четыре элементаИ-НЕ, причем единичный и нулевой выходы триггера сброса соединены соответственно через первый и второй дополнительные элементы И - НЕ с единичным и нулевым входами дополнительного триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соогвегсгвенно со вгорым входом восьмого элемента И-НЕи с четвертым входом седьмого элемента И-НЕ, а третий и четвертый входы восьмого элемента И-НЕ соединенысоответственно с единичным выходомвыходного триггера и с нулевым выходом триггере контроля, при этом выходы третьего и четвертого дополнительныхэлементов И-НЕ подключены к дополнительным единичным входам соответственно входного триггера и триггера контроля, причем первые входы третьего и четвертого дополнительных элементов И-НЕ соединены с единичным выходом триггера сброса, нулевой выход которого подключен к дополнительному входу пятого элемента И-НЕ, шина синхронизируемого импульса соединена ср вторым входом четвертого дополнительного элемента И-НЕ и через первый инвертор со вторым входом третьего дополнительного элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с нулевым выходом выходного триггера, четвертый вход подключен к шине тактового импульса, при этом третий вход четвертого дополнительного элемента И-НЕ соедйнен с едийичнйм выходом входного триггер, а вых;д второго инверторп соединен с четвертым входом четвертого дополнительного элемента И-НЕ и со вторыми входами пер594028 15 20 В четвертом такте работы сбрасываются в исходное состояние триггеры2 и 5, и устройство готово к приему очередного входного сигнала,2, Входной сигнал имеет длительность Г с т , При совпадении входного сигнала с тактовым импульсом триггер 1 в первом такте устанавливает:я в единичное состояние. Во втором такте ,сганавливается в единичное состояние триггер 2 и осуществляется контроль длительности входного сигнала, Так как длительность входного сигнала меньше длительности паузы, то во втором такте должен активизироваться элемент 11, яа вого и второго дополнительных элементовИ-НЕ,На чертеже приведена функциональнаясхема предлагаемого устройства.Устройство содержит входной триггер 51, выходной триггер 2, триггер 3 контроля, триггер 4 сброса, дополнительныйтриггер 5, элементы 6-17 И-НЕ,инверторы 18 и 19, шину 20 синхронизируемого импульса, шину 21 гвт гового 1 Оимпульса и выходную шину устройства 22. Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии все триггеры1 5 находятся в нулевом состоянии(на единичных выходах триггеров 1-5 -низкий потенциал, на нулевых - высокий),На шине 20 синхронизируемого импульса - низкий потенциал нв шине 21гакгипутощие импульсы с длительностьюГ и длительностью паузы Г 2 .На выходах элементов 6-9, 11, 12,14-16 - высокий потенциал, на выходахэлементов 10, 13 и 17 - тактирующиеимпульсы, поддерживающие нулевое состояние триггеров 2, 3 и 5, Нв шине 22устройства высокий потенциал,Рассмотрим 3 режима работы устройстваа.ЭО1. Входной сигнал на шине 20 имеетдлительность 7; ) 1;. Ф 2. Т,при этом на вершине входного сигналаотсутствуют отрицательные выбросы, аьдлительность паузы между двумя соседнимиполезными сигналами не менее Гл -21;.55В работе устройства можно выделитьдве фазы: первая начинается с приходом переднего фронта сигнала, а втораяс приходом среза полезного сигнала, Впервом такте работы устройства, совпадающим с тактовым импульсом на шине21, происходит запись через элемент 6входного сигнала триггером 1, Элемент6 разрешается высокими потенциаламис нулевых плеч триггеров 2 и 4, Вовтором такте, совпадающем с паузойтактового сигнала, происходит перезаписьединичного состояния триггера 1 черезэлемент 9 в триггер 2, Кроме гого,во втором такте осуществляется контроль 5 Одлительности входного сигнала, В данномрежиме триггер контроля 3 сохранитнулевое состояние, так квк элемент 12запрещен низким потенциалом с триггера4 сброса, а элемент 11 - низким потенцивлом с инвертора 18, на вход которогоподается полезный сигнал достаточнойдли тельнос ги. 5 6В третьем такте очередной гвкговы 3 Гимпульс, проходят через элемент 14,подготовленный высокими потенциаламис единичного плеча триггера 2 и с нулевых плеч триггеров 3 и 5, поступаетна выход устройства и перебрасываеттриггер 4 в едттничное сос тояние. Втом же такте происходит сброс триггера1 через элемент 8 в исходное нулевоесостояние. В четвертом такте работыустройства, совпадающем с паузой тактового сигнала триггер 2 устанавливаетсячерез элемент 10 в нулевое состояние,а триггер 5 через элемент 17 - в единичное,На этом заканчивается первая фазаработы устройства, а состояние триггеровне изменяется до прихода среза полезногосигнала,С появлением среза входного сигналанв выходе инвертора 18 формируетсявысокий потенциал, который разрешаетработу элемента 7, подготовленного подругим входам высокими потенциалами снулевого плеча триггера 2 и с единичногогриггера 4.В первом такте работы, совпадающемс тактовым импульсом, триггер 1 устанавливается в единичное состояние, Вовтором такте в единичное состояниеустанавливается триггер 2 и происходитконтроль алительносги паузы, наступаюшей после окончания полезного сигнала.В одном режиме триггер контроля также, как и в первой фазе, сохраняет нулевое состояние, так квк элемент 1 1 запрещен низким потенциалом с нулевого плечатриггера 4 управления, в элемент 12 -низким потенциалом с входной шины 20В третьем такте работы входной импульс неформируется, в происходит сброс триггеров 1 и 4 в исходное нулевое состояние.115 который поступает высокий потенциалс инвертора 18 при окончании входного .сигнала. Остальные его входы разрешенывысокими потенциалами с единичного плечтриггера 1, с нулевого плеча триггера 4 5и с выхода инвертора 9,.Триггер 3 перебрасывается в единичное состояние, запрещая низким потенциалом с нулевого плеча работу элемента14, Следовательно, в третьем тактеформирования выходного сигнала и установки триггера сброса 4 в единичноесостояние не последует, а произойдетлишь сброс входного триггера 1. Вчетвертом такте в исходное состояниеустанавливаются триггеры 2 и 3; устройство готово к 1 йриему очередноговходного сигнала.При наличии на входе серии короткихимпульсов наблюдается многократное 20переключение триггеров 1-3, но сигналпри этом на выходе устройства не появляется, а при наличии колебаний на перепнем фронте полезного сигнала триггеры1 3 переключаются, исследуя входной 25сигнал до тех пор, пока не появитсяустойчивый полезный сигнал, при этомбудет сформирован один выходной импульс,3. На входе устройства - сигнал большой длительности, но на вершине его Зоимеются отрицательные выбросы длительность которых не превосходит Ч,., авремя с начала входного сигнала довыброса не менее Г 1 + 2.Г,В начальной фазе до появления отрица-З 5тельного выброса на вершине входногосигнала работа устройства аналогичнаработе в первом режиме, т, е, в первомтакте происходит запись входногоимпульса в триггер 1, во втором тактеперезапись из триггера 1 в триггер 2и контроль длительности триггером 3,который в данном случае сохраняет нулевое состояние; в третьем такте выраба 1тывается выходной сигнал, триггер сбросапереходит в единичное состояние, а триггер 1 сбрасывается в нулевое; в четвертом такте триггер 5 устанавливаетсяв единичное состояние, а триггецсбрасывается в нулевое. Далее состояние50триггеров не изменяется до появленияотрицательного выброса на вершиневходного сигнала.Появившийся отрицательный выброс,проинвертированный инвертором 18 при55совпадении с тактовым импульсом, устанавливает через элемент 7 входнойтриггер 1 в единичное состояние, Элемент7 разрешен по двум остальным входам высокими потенциалами с нулевого плеча триггера 2 и с единичного плеча триггера 4. Во втором такте, т. е. при наступлении паузы тактового сигнала, единичное состояние триггера 1 переписывается в триггер 2 и одновременно происходит контроль длительности отрицательного. выброса триггером 3. Поскольку длительность отрицательного выброса меньше длительности паузы на входе элемента 12 с шины 20, появляется высокий потенциал, который активизирует выход элемента 12 и устанавливает триггер контроля 3 в единичное состояние., Низкий потенциал с нулевого плеча триггера 3 запрещает работу элемента 15, вследствие чего сброс триггера 4 в третьем такте не последует, как это было в первом режиме, В третьем такте происходит сброс триггера 1, а в четвертом - триггеров 2 и 3,Устройство оказывается не готовым к приему входного сигнала и не срабатывает от оставшейся части положительного входного сигнала, следуюшей после отрицательного выброса. Если на вершине наблюдается серия коротких выбросов, происходит многократное переключение триггеров 1-3, но сброс устройства в исходное состояние не последует. При наличии колебательного процесса на срезе полезного сигнала также будет многократное срабатывание триггеров 1 3, а сброс устройства в исходное состояние произойдет лишь то 1 да, когда наблюдается устойчивое отсутствие входного сигнала.Таким образом, часть устройства,состояшая из триггеров 1-3 и элементов 6 13 служит либо для запоминания и контроля длительности входного положи тельного сигнала, либо для запоминания и контроля длительности отрицательного выброса на вершине полезного сигнала, при этом настройка устройства на прием и контроль сигнала соответствующей полярности осуществляется триггером сброса.Триггер 5 выполняет роль задержки на такт информации с триггера 4, необходимой для формирования выходного сигнала.В предлагаемом устройстве осушествляется выбор полезного сигнала при наложении на него помех не только относительно нулевого уровня, но и относительно единичного уровня входного сигнала, отсечка колебательных процессов на фронтах, сглаживание отрицательных выбросов на вершине полезного).сигнала и выдача на каждый полезный,сигнал одного импульса стандартнойдлительности, совпадающего с тактовымимпульсом, В связи с этим в устройствеповышается помехоустойчивость.5Кроме того, устройство можно использовать для синхронизации отрицательныхсигналов, для этого необходимо выходной сигн.л снимать с элемента 15,При необходимости получения выходных сигналов, совпадающих с паузой так. тового сигнала, достаточно использоватьвыход с элемента 16 или выход с элемента 17 соответственно для положительного и отрицательного входного сигнала,%При синхронизации сигналов от различных дискре 1 ных устройств,находящихсяна значительном удалении, в каналахсвязи возникают ложные сигналы в видевысокочастотных помех, кроме того, на 20вершине сигнала часто наблюдаютсякратковременные отрицательные выбросы, вызываемые помехами по цепямпитания из-за возможных перегрузок икоммутаций аппаратуры, а на фронтахсигналов - колебания, особенно припоступлении их от электромеханическихустройств из-за дребезга контактов,высоких значений паразитных индукгивностей и емкостей; Предлагаемое ус- ЗОтройство в связи с повышенной помехоустойчивостью может использоватьсядля синхронизации сигналов без специаль. ных мер защиты от помех. 35формула изобретения Устройство для синхронизации импульсов, содержащее четыре триггера, восемь элементов И НЕ, два инвертора, шины 40 синхронизируемого и тактового импульсов и выходную шину устройства, выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены с единичным и нулевым входами входного триггера, единичный и нулевой 45 выходы которого соединены соответственно через третий и четвертый элементы И НЕ с единичным и нулевымвходами выходного триггера и через пятый и шестой элементы И-НЕ с единич 50 ным и нулевым входами триггера контроля, единичный выход выходного триггера соединен с первыьивхоцами второго и седьмого элементов И НЕ, а нулевой выход с первым входом первого элемен 55 та И НЕ, нулевой выход триггера контроля соединен со вторым входом седьмого элемента И НЕ, а выходы седьмого и восьмого элементов И-НЕ соединены соответственно с единичййм и нулевым входами триггера сбросанулевой выход которого подключен ковторому входу первого элемента И НЕ,шина синхронизируемого импульса соединена с третьим входом первого элементаИ НЕ и через перцый инвертор со вторымвходом пятого элемента И НЕ, шинатактового импульса соединена с четвертым входом первого элемента И-НЕ,со вторым входом второго элементаИ-НЕ, с третьим входом седьмого элемента И-НЕ, с первым входом восьмогоэлемента И НЕ и через второй инвертор .со вторыми входами третьего, четвертого,шестого элементов И-НЕ и с третьимвходом пятого элемента И-НЕ, а выходная шина устройства подключена к выходуседьмого элемента И-НЕ, о т л и ч а -ю ш е е с я тем, что, с целью повышенияпомехоустойчивости в него введены дополнительно триггер и четыре элементаИ-НЕ, причем единичный и нулевой выходытриггера сбооса соединены соответственно через первый и второй дополнительные элементы И-НЕ с единичным и нуле-.вым входами дополнительного триггера,единичный и нулевой выходы которогосоединены соответственно со вторым входом восьмого элемента И-НЕ и с четвертым входом седьмого элемента И-НЕ, атретий и четвертый входы восьмого элемента И-НЕ соединены соответственно с циничным выходом выходного триггераи с нулевым выхоцом триггера контроля,упри этом выходы третьего и четвертогоцополнительных элементов И-НЕ подключены к дополнительным единичным входамсоответственно входного триггера и триггера контроля, причем первые входы итретьего и четвертого цополнительных элементов И-НЕ соединены с ециничным выходом триггера сброса, нулевой выхоц которого подключен к дополнительному вхоцу пятого элемента И-НЕ,шина синхронизируемого импульса соединена со вторым вхоцом четвертого дополнительного элемента И-НЕи через первый инвертор со вторымвходом тре тьего дополнительного элемента И-НЕ, третий вход которого соединенс нулевым выходом выходного триггера,а четвертый вход подключен к шине тактового импульса при этом третий входчетвертого дополнительного элементаИ НЕ соединен с единичным выходомвходного триггера, а выход второго инвертора соединен с четвертым входом ,четвертого дополнительноГо элемента11 940285И НЕ и с вторыми входами первого ивторого дополнительных элементов И НЕ,Составитель В, ПотановА. Власенко Техред М,Гергель . Корректор А, Ференц еда дписноеСССР/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Источники информации,принятые во внимание при экспертизе кз 4686/77 Тираж 95ВНИИПИ Государст по делам изобрете113035, Москва, Ж 35, Р 1, Авторское свидетельство СССР Ъо 457176, кл, Н 03 К 5/13, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке2846206/18-21, кл, Н 03 К 5/13, 1979, нного комитей и открытийушская наб.,