Устройство для формирования импульсов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) (1 К 5/04, 5/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ети.07.84,СР05.84,ВАНИЯ ИМи когоь изо нальныхн форГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЦТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт технической кики АН БССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ фОРИИРОПУЛЬСОВ(57) Устройство может быть изовано в системах автоматичеравления и регулирования. Целбретения - расширение функцио. возможностей путем обеспечени мир ования импульсов с ра элич нойскважностью. Устройство содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2, 4,10, триггеры 3, 9, формирователь 6импульсов, элемент ИЛИ 11, коммутаторы 5, 13, счетчики 7, 12 импульсов,элемент 8 задержки, шины 21, 22, 23,24 управления, Введение многовходового элемента СПИ 14, элементоь И 15,ИЛИ 16, 17, элемента 19 задержки,счетчика 18 импульсов, дополнительнойшины 25 управления позволяет формировать импульсы с т;остоянной длительностью и изменяемой скважнастью, импульсы с изменяемой одновременно длительностью и частстой со сквахностью,равной или большей 2, а также плавнопереходить с одной частоты на другую.Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано всистемах автоматического управления ирегул ир ова ния .Целью изобретения является расширение Функциональных возможностейустройства путем обеспечения возможности формирования импульсов с различной скважностью,1 ОНа фиг.1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг,2 - временНые диаграммы, поясняющие его работу,Устройство для Формирования им-.пульсов (Фиг.1) содержит генератор 1импульсов, первый элемент И 2, первый триггер 3, второй элемент И 4,первый коммутатор 5, Формирователь6 импульсов, первый счетчик 7 импульсов, первый элемент 8 задержки, 20второй триггер 9, третий элементИ 10, первый элемент ИЛИ 11, второйсчетчик 12 импульсоввторой коммутатор 13, многовходовой элемент ИЛИ14, четвертый элемент И 15, второй 2516 и третий 17 элементы ИЛИ, третийсчетчик 18 импульсов, второй элемент19 задержки, входную шину 20, перВую, вторую, третью, четвертую шины21-24 управления, дополнительную ши Ону 25 управления и выходную шину 26,1В устройстве для Формирования им-пульсов информационный вход первогокоммутатора % соединен с выходом ге"нератора 1 импульсов, а первый и 35второй управляющие входы подключенысоответственно кпервому и второмуВыходам первого триггера 3, первыйи второй выходы первого коммутатора5 соединены с суммирующим и вычитающим входами первого счетчика 7 имлульсов, первый выход которого подключен к входу первого элемента 8задержки, первому входу третьегоэлемента И 10, вычитающему входу тре- д 5тьего счетчика 18 и первому входучетвертого элемента И 15, первыйвход первого элемента И 2 соединенс первой шиной 21 управления, а выход подключен к первому установочному входу первого триггера 3, второй установочный вход и первый выход которого соединены соответственно с второй шиной 22 управления ипервым входом второго элемента И 4,второй вход второго элемента И 4 подключен к входной шине 20, а выходсоединен с входом Формирователя 6импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ 11, второй вход которого подключен к второму входу четвертого элемента И 15 и соединен с выходом второго триггера 9, а выход подключен к выходной шине 26, первый выход формирователя 6 соединен с. вторым входом первого элемента И 2 и входом записи второго счетчика 12 импульсов, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика 7 импульсов, вход записи которого соединен с выходом пер-. вого элемента 8 задержки, второй выход формирователя 6 импульсов подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ 17 и установочному входу первого счетчика 7 импульсов, второй выход которого соединен с информационным входом второго счетчика 12 импульсов, первый и второй выходы второго коммутатора 13 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам второго счетчика 12 импульсов, информационный и управляющий входы второго коммутатора ":.3 соединены соответственно с выходом третьего элемента И 10, второй вход которого подключен к третьей шине 23 управления, и с четвертой шиной 24 управления, дополнительная шина 25 управления подключена к входу многовходового элемента ИПИ 14 и информационному входу третьего счетчика 18 импульсов, выход которого соеди. нен с входом второго элемента 19 задержки, третий вход четвертого элемента И 15 подключен к выходу многовходового элемента ИИИ 14, а выход соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 17 и первым входом второго элемента ИЛИ 16, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И 2, выход второго элемента 19 задержки соединенс третьим входом второго элемента ИЛИ 16 и счетным входом второго триггера 9, установочный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ 17, выход второго элемента ИЛИ 16 соединен с входом записи третьего счетчика 18 импульсов.Коммутатор 5, например, представляет собой две схемы И двухвходовые, одни входы которых соединены и являются информационным входом, а другие в управляющи входамикоммутатора, )ЬФормирователь 6 представляет собой, например, два одновибратора(микросхема К 155 АГ 1) со схемой запуска: в одном - по переднему фронтусигнала, а в другом - по заднему Фронту.Коммутатор 13 представляет собой, например, две двухвходовые схемы И, первые входы которых соединены и являются информационным входом ком- мутатора и элемента НЕ, вход которого, подключен к второму входу одной из схем И и является управляющим входом коммутатора, а выход соединен с вторым входом другой схемы И.Многовходовой элемент ИЛИ 14 имеет число входов, равное числу разрядов кода, подаваемого на дополнительную шину 25 управления.На временных диаграммах (Фиг.2) приведень 1 следующие сигналы: а - импульсы на шине 20, б - сигнал перехода на шине 21, в - напряжение на инверсном вьгходе триггера 3, г - напряжение на выходе элемента И 4, д и е - напряжения на выходах формирователя 6, ж - напряжение на выходе элемента И 2, з - напряжение на прямом (единичном) выходе триггера 3, и - напряжение на шине 23, к - напряжение на шине 24, л - напряжение на выходе генератора 1, м - напря. - жение на суммирующем входе счетчика 7, н - напряжение на вычитающем вхо.де счетчика 7, о - напряжение на выходе счетчика 7, и - напряжение на выходе элемента 8 задержки, р - на 35 пряжение на вычитающем входе счетчика 12, с - напряжение на суммирующем входе счетчика 12, т - напряжение на выходе счетчика 18, у - напряжение на выходе элемента 19 задержки, ф40 напряженке на выходе триггера 9,- х - напряжение на шине 26, ц - напряже ние на выходе элемента И 15, ч - напряжение на выходе элемента ИЛИ 16.45 Сиг над перехода с Однои частот 11 ня 11 Я 1",11 НУ - .1 Р ЯГ Вх:д ".Де 1.ент 112 я 6 тепер:- прехоО г -1 лУ 1:.;УЕк, гг "1 ыи дРугую, гОдазяемыи ления,поступает ня (Фиг.2 б) и Открывяе Выхода формире:ятел дит элемент И 2 (фи ливает триггер 3 в также поступает:1 ев (Фиг.2 ч) на вход сч В НЕГО подается на к 1 п 1 у 25 переходя с ед: 1 Й чя В результате пепекл 3 входные им:1 ульсы И 4 не прокпят. ясто-.":.1 нз другую ючения Т 1.Н; геэя тд В,1 1 Д зЛЕМЕНТЯ комму; .тор 5 подключается к 1 ыи;та 1 С 1 ему вход;, счет На Фиг.2 индекс 1 (например, Ф 1)показывает напряжение на выходе соответствующего элемента (в данном случае - триггера 9) В режиме Формирова 50ния импульсов с неизменной длительностью и с изменяемыми скважностьюи частотой,Необходимо отметить, что для случая х 1 (Фиг.2) на шину 25 подандвоичный код числа один, а скважностьформируемых импульсов равна трем.Устройство работает следующим образом,Входная последовательность им-. пульсов (сквяжность импульсов Рав ня дВум) поступает ня ВхОд)ю шину 20 (Фиг .2 а). Тяк как триггер 3 в исходный момент находится В сс-. СТОЯНИИ 0 И На ЕГО ИПВ:".ГОНОК В 1-.ХОДиВЫСОКИЙ ПОТЕНЦИЯЛ 1,Ф 1:Г, . . 11 с,1 1 ) то капу"1 "ы дОд л вательности прохсдят через з 11 емелт и 4 (фиг.2 Г) и элемент и."г 1 1. 1-.Я Выходную шину 26 устройств,:., -т: ж:з импульсы с Выход я э 11 е 11 ен т я .1О " ступают на вход Формир Вате,г;я 6: 1;о переднему фронту поступившего СНГ нала на выходе Формировате 11.; 6 появляется импульс (фиг."д), ксторый через элемент ИЛИ 17 Устанавливает триггер 9 В состоя:1 ие "0" (111.г, Ф) ) а также сбрасывает В0счгчкк на суммирующий в.од котере 1-О постоянно поступают импульсы Генсря 1 ря1 (ЬИГ,2 м 1, так как тп 1. г"ГПдится в сост ся нки 0 1; .,.-15 подключен-,тсчетчкка 7, С этого моке:1 ТЯ ;.1 Я.:11 нается измерение. Длительное иса входной посг -д;-ягезаднему Франту входного сигнал;другом Выходе форм .Ровятеля ,.- 1.,:яв .ляется имг 1 у:1 ьс, 1 фи о 2:ко: Орьйпереписывает соде 11 ж 1.мое с-.е-.В счетчик 1., а т.;.;,";,О;,Вход элемента И 2. 11-:, ка 1шине 21 управ -я 1 гщ 11,"1вусг (фиг.2 б , .О это - .Выход элемента Йне Г;.: ." - .: 1.1.окончании записи в сне-.ч 11 ке 12 1,Р.нится информация О д 11 И 1:пь Ос 1:11.пульса входнОЙ пес;1 едовятепьнс гн причем описянныи процесс повторяетсяс каждым поступающим В формиро 11 ятель6 сигналом.чика 7. Поэтому импульсы с выхода генератора 1 (фиг.2 л) через коммута.тор 5 поступают на вычитающий вход счетчика 7 (фиг.2 н) и уменьшают его содержимое, которое равно содержимому счетчика 12. Одновременно или после подачи сигнала перехода на шину 21 подаются осталЬные управляющие сигналы на шины 23 и 24 (фиг,2 и, к).Если необходимо увеличить частоту Входной последовательности импульсов Йе изменяя их скважности (скважность равна двум), то на шину 23 поступает сигнал "1", который открывает элементИ 10, а на шине 24 управляющий сигнал равен "О" (фиг.2 к) и коммутатор .13 подключается к вычитающему входу счетчика 12. При этом ранее поданный на шину 25 код является нулевым (все разряды равны нулю) и содержимое счетчика 18 равно нулю. Как только содержимое счетчика 7 станет равным нулю, т.е. из нега вычтется число импульсов равное числу записанному в счетчике 12, то очередной им.пульс генератора 1, поступивший на вычитающий вход этого счетчика (фиг.2 н)переводит счетчик 7 из нуле-, вого состояния в состояние заполнения (т,е. в состояние, когда все разряды равны "1"), В этот момент на выходе счетчика 7 (фиг,2 о) появляется импульс заема (практически все счетчики, например 155 ИЕ 7, имеют такой выход), который проходит черезэлемент И 10, коммутатор 13 на вычитающий вход счетчика 12 (фиг.2 р) и уменьшает его содержимое на единицу. Одновременно импульс заема по-, ступает на вход элемента 8 задержки, на вход элемента И 15, который закрыт сигналом О с выхода многоФвходового элемента ИЛИ 14 (т.е, на его входе нулевой код), а также приходит на вычитающий вход счетчика 18 и переводит его из нулевого состояния в состояние заполнения. В этот момент на выходе счетчика 18 также появляется импульс заема (фиг,2 т), который поступает на вход элемента 19 задержки. Импульс с выхода элемента 8 задержки (фиг.2 п)записывает новое (т.е, уменьшенное) значение содержимого счетчика 12 в счетчик 7. Задержка на элементе 8 необходима для того, чтобы импульс воздействовал на счетчик 12 раньше, чем осуществится запись его содержимого в счетчик 7, Импульс заема свыхода элемента 9 задержки (фиг2 у),поступив на счетный вход триггера 9, 5устанавливает его в состояние "1"(фиг,2 ф), Этот же импульс проходитчерез элемент, ИЛИ 16 (фиг.2 ч) и за-писывает нулевой код с шины 25 всчетчик 18. Задержка на элементе 19производится.для того, чтобы записьв счетчик 8 осуществлялась послеокончания импульса на его вычитающем входеСчетчик 7 начинает новый цикл уменьшения своего содержимого, а так как содержимое счетчика 7уменьшилось,то следуюшийимпульс заемана его выходе появляется быстрее,чемпредыдущий, Новый импульс заема на выходе счетчика 7 вызываетпоявление очередного импульса на выходе счетчика 18,который через элемент 19 задержки ус-танавливает триггер 9 в состояние"0" (фиг,2 ф), т.е. оканчивает формирование импульса с длительностью,меньшей длительности импульса входной последовательности на величинупериода тактовых сигналов генератора 1, а также переписывает черезэлемент ИЛИ.16 нулевой код с шины25 и счетчик 18. Сформированныйимпульс проходит через элемент ИЛИ11 на выходную шину 26 устройства(фиг.2 х), Одновременно импульс заема счетчика 7 проходит через элемент И 10 и коммутатор 13 на вычитающий вход счетчика 12 (фиг.2 р) иуменьшает его содержимое еще на единицу, а через элемент 8 задержки вновь записывает содержимоесчетчика 12 в счетчик 7 который начинает новый отсчет импульсов, Описанный процесс повторяется до тех пор, пока на шине 23 упра вл ения присутствует сигнал 1(фи г . 2 и ) . При этом каждый последующий чмп ул ь с заема на выходе сч е тчика 7 появляется быстрее предыдущегона величину периода тактовых импульсов (таккак постоянно. уменьшается содержимое счетчика 12) и,следовательно,длительность очередного сформированного импульса меньше длительности предыдущего на одну и ту же величину,что обеспечивает плавность изменения частоты,Как только пропадает сигнал "1"на шине23 управления, элемент И 10 закрывается,содержимое счетчика 12 перестаетизменяться и на выходнуюшину 26 устройстватеперь поступает импульсная последовательность счастотой,большей исходной.Если же необходимо уменьшить частоту входной последовательности импульсов (не изменяя скважности), то на шину 24 управления подается сиг - нал "1", который переключает коммутатор 13 на суммирующий вход счетчика 12. При этом импульсы заема счетчика 7 проходят через элемент И 10, коммутатор 13 и поступают на сумми-, рующий вход счетчика 12 (фиг.2 с), увсличиная его содержимое, а устройство работает так же, как и в случае увеличения частоты. Однако длительность очередного сформированного импульса будет больше длительности предыдущего импульса. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Если .же необходимо изменить только частоту импульсов, а их длитель - ность оставить неизменной, то для этого изменяют скважность сигналов на выходной шине 26. Для реализации этой цели на шину 23 поступает сигнал 0", который закрывает элемент И 10, а на.шину 25 подается соответствующий код (например, двоичный код числа один), который записывается в счетчик 18 импульсом с выхода элемента И 2, через элемент Р.И 16 (Фиг,2 ч 1). Так как содержимое счет - чика 18 теперь не равно нулю, то импульс заема счетчика 18 появляется только после того, как из него вычитается записанный двоичный код плюс один импульс (фиг,2 т 1). В результате этого момент начала формирования импульса сдвигается по времени (Фиг.2 т 1). Импульс заема с выхода элемента 19 задержки (Фиг .2 у 1) .устанавлинает триггер 9 н состояние "1" (фиг,2 Ф 1),Так как код на шине 25 не нулевой (хотя бы в одном разряде есть "1"), то на выходе многовхоцового элемента ИЛИ 14 появляется сигнал "1", который поступает на вход элемента И 15. В результате установки триггера 9 н состояние "1" и сигнала "1" от многонходового элемента ИЛИ 14 элемент И 15 открывается для прохождения импульса заема счетчика 7 (фиг.2 г). Первый,после установки триггера 9 в состояние и", импульс заема счетчика 7 проходит элемент И 15 (фиг,2 ц) и через элемент ИЛИ 17 по установочному входу переводит триггер 9 в состояние "О, т,е. оканчивает формирование импульса (фиг.2 Ф 1). Одновременно сигнал заема проходит через элемент ИЛИ 16 (фиг.2 ч 1) и записывает код с шины 25 в счетчик 18, а описанный процесс повторяется. При этом формируемые импульсы (фиг.2 х 1) имеют другую скважность (в приведенном примере скважность равна трем). Процесс записи содержимого счетчика 12 в счетчик 7 аналогичен ранее рассмотренному процессу. Однако, так как элемент И 10 закрыт, то содержимое счетчика 12 остается неизменным, что дает возможность формировать импульсы с постоянной длительностью. При этом интервал времени между импульсами заема счетчика 7 (фиг.2 о 1) также постоянный.Если в режиме формирования импульсов с неизменной длительностью на шину 23 подать сигнал "1", который открывает элемент И 10, а на шину 24 соответствующее управление (сигнал "0" и "1"), то устройство осуществляет плавное изменение как чаев тоты, так и длительности Формируемых сигналов. При этом скважность импульсов, определяемая двоичным кодом на шине 25, остается постоянной.Ф оУстройство работает как н ренерсивном, так и н режиме одностороннего изменения частоты.Если устройство работает н реверсивном режиме, т,е. увеличивает (уменьшает) частоту последовательности, а затем уменьшает (унеличина- ет) до прежней величины, то по окончании этого цикла на шину 22 управления подается сигнал, который станавливает триггер 3 в состояние "0", и входная последовательность импульсов вновь поступает на выходную шину 26 устройства.1Если же устройство работает в режиме одностороннего изменения частоты, то после установки триггера 3 в состояние "1" на входную шину 20 устройства подается та новая импульсная последовательность, на которую необходимо плавно перейти. После окончания процесса изменения частоты до нужной величины на шину 22 управления подается сигнал, который возвращает триггер 5 в со-стояние "0", что открывает элемент И 4 для прохождения импульсов с входной шины 22 на выходнуюшину 26. При поступлении нового сигнала перехода на шину 21 начинается процесс дальнейшего изменения частоты, 14223Плавность изменения частоты им,пульсной последовательности опредепяется частотой генератора 1 импульсов, Кроме того, во время процесл са одновременного изменения длительности и частоты скважность импульсов не изменяется, а величину интервала изменения частоты можно варьироватьв широких пределах, меняя частоту тактовых импульсов генератора 1 и разрядность счетчиков 7, 12 и 18.Если же на входную шину 20 устройства подается последовательность импульсов со скважностью, не равной 2, та она преобразуется в последовательность со скважностью, равной 2 (если Двоичный код на шине 25 управления является нулевым) или большей 2 (если код отличен от нуле" 20 ваго). При этом скважность Формируемых импульсов определяется путем суммирования числа два с десятичным числом, соответствующим двоичному коду. Для показанного на фиг.2 25 случая (код на шине 25 соответствует числу один) скважность импульсов равна 3.Таким образом, устройство позволяет Формировать: импульсы с постоянной длительностью и изменяемой скважностью (т,е. изменяется только. одна частота), импульсы с изменяемой одновременно длительностью и частотой со скважностью, равной или большей двух, а также плавно перехо 35 дить с одной частоты на другую.Это расширяет функциональные возможности устройства.40Формула изобретенияУстройство для формирования импульсов, содержащее генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с первой шиной управления, а выход подключен к первому установочному входу первого триггера, второй установочный вход которого соединен с второй шиной управления, второй элемент И, первыч и второй входы которого подключены соответственно к первому выходу первого триггера и входной шине, а выход соединен с входом Формирователя импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, первый коммутатор, информационный и первый и второй управляющие входы которого подключены соответственно к выходу 7 б, 10генератора импульсов и первому и второму выходам первого триггера,второй триггер, выход которого соединенс вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходной шине, первый счетчик импульсов, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого коммутатора, а первый выход подключен к входу первого элемента вы,держки и первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с третьей шиной управления, второй счетчик импульсов, суммирующий и вычитающий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам второго коммутатора,инФормационный и управляющий входы которого соединены соответственно с выходом третьего элемента И и четвертой шиной управления, причем первый выход Формирователя импульсов подключен к второму входу первого элемента И и входу записи второго счетчика импульсов, выход которого соедичен с информационным входом первого счетчика импульсов, вход записи которого подключен к выходу первогоэлемента задержки, а установочный вход и второй вьжод соединены соответственна с вторым выходом формирсвателя импульсов и информационным входом второго счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,.что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения воз/ можнос ти формирования импульсов с различной скважностью, в него введены многовходовой элемент ИЛИ,четвертый элемент И, второй и третий элементы ИЛИ, второй элемент задержки, третий счетчик импульсов и дополнительная шина управления, при этом дополнительная шина управления соединена с входом многовходового элемен- та ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, и с информационным входом третьего счетчика импульсов, вход записи которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а вычитающий вход соединен с вторым входом четвертого элемента И и подключен к первому выходу первого счетчика импульсов, третий вход четвертого элемента И соединен с выходом второго триггера, а выход подключен к первым входам14223 7 б 12 Составитель О.Буракактор Н,Лазаренко Техред А.Кравчук ректор О,Кравцова Подписи Тираж 9 аказ 4440 5 ВНИИПИ Го митета СССРткрытийя наб., д. 4/5 ственного по делам13035, Иоск обретении и Ж, Раушс роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,второго и третьего элементов ИЛИ, выход третьего счетчика импульсов соединен через второй элемент задержки с вторым входом второго эле мента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу первого элемента И,и со счетным входом второго триггера, установочный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя импульсов,