Многофазный тактовый генератор

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах управления, распределителях импульсов, вычислительных устройствах и т,д.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства за счет введения режима одиночного запуска, обеспечивающего генерацию одиночных групп вложенных импульсов.На фиг, 1 представлена Функциональная схема многофазного тактовогогенератора; на фиг. 2 - временныедиаграммы его работы,Устройство содержит счетчик 1,элемент 2 задержки, селектор-мультиплексор 3, регистр 4 сдвига, регистр 5, 0-триггер 6, регистр 7, элемент И 8, селектор-мультиплексор 9,элемент И О, элемент ИЛИ 11, -триггер 12, элемент ИЛИ 13, шину 14 тактовых импульсов, шину 15 кода, входную шину 16, шину 17 записи, шину 18 25режима, шину 19 сброса, выходные шины20 и шину 21 признака.Шина 14 тактовых импульсов соединена с тактовыми входами регистрасдвига и регистра 5, а через элемент2 задержки - с тактовым входом сцетцика 1 и первым входом элемента И 10.Выходы счетчика 1 соединены с соответствующими входами селектора-мультиплексора 9 выход которого соеди 735нен с информационным входом регистра4 сдвига, с входом управления селектора-мультиплексора 3 и с тактовымивходами О-триггеров 6 и 12, Выходырегистра 4 сдвига соединены соответствующим образом с входаии селекторамультиплексора 3, выходы которогосоединены с входами регистра 5, выходы которого являются выходной шиной 20. Входы регистра 7 являютсяшиной 15 кода. Выходы регистра 7 соединены с входами селектора-мультиплексора 9.Входная шина 16 соединена с входами сброса счетчика 1, регистра 7, атакже с входом сброса и -входом-триггера 6, прямой выход которогосоединен с.входом сброса регистра 5.Инверсный выход 0-триггера 6 соединен с первым входом элемента ИЛИ 13,55выход которого соединен с входомсброса Э-триггера 12, прямой выходкоторого соединен с первым входомэлемента И 8, вторым входом сброса счетчика 1, в:орым входом элементаИ 10 и является шиной 21 признака.Шина 17 записи соединена с первымвходом элемента ИЛИ 11 и вторым входом элемента И 8, выход которого соединен с входом разрешения записи регистра 7. Шина 18 режима соединенас вторым входом элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с 1:-входом-триггера 12, вход сброса которогосоединен с выходом элемента ИЛИ 13,второй вход которого соединен с выходом элемента И 1 О, третий вход которого является шиной 19 сброса.Устройство работает в режиме одиночного запуска и режиме непрерывнойгенерации импульсов.При подаче на шину 18 режима сигнала высоким уровнем (логическая единица) устанавливается режим одиночного запуска.При подаче на шину 18 режима сигнала низким уровнем (логицеский ноль)устанавливается режим непрерывной генерации импульсов,В режиме непрерывной генерации импульсов устройство работает следующимобразом.На вход элемента 2 задержки, тактовый вход регистра 4 сдвига, тактовый вход регистра 5, являющийся входом опорной частоты, поступают импульсы опорной частоты с шины 14 тактовых импульсов (фиг.2 а). После элемента 2 задержки (Фиг.2 б) импульсыпоступают на счетчик 1 и элемент И10, Счетчик 1 и регистр 4 срабатываютпо отрицательному Фронту импульса(срезу), регистры 5 и 7 - по положительному фронту, Счетчик 1 осуществляет деление опорной частоты в Краз. Информация с выхода счетчика 1поступает на вход селектора-мультиплексора 9, Выход счетчика 1 имеетИ разрядов. Каждый разряд выходасчетцика 1 соединен с соответствующим разрядом входа селектора-мультиплексора 9.Счетчик 1 осуществляет делениесигналов опорной частоты, На первомразряде выхода счетчика 1 имеетсяпоследовательность импульсов с частотой в К раз меньше, чем на еговходе, на втором разряде выхода счетчика 1 имеется последовательностьимпульсов с частотой в К раз меньше,чем на его входе и т.д на последнемразряде счетчика 1 имеется последо 155236065 45 вательность импульсов с частотой вКраз меньше, цем на входе сцетцика1, Между коэфФициентами деления имеется соотношение К ( К сК,Счетчик 1 обладает запаздыванием насрабатывание по сравнению с регистромт,е, имеющаяся задержка от прихода импульса на вход элемента 2 задержки до изменения сигналов на вы Оходах счетчика 1 обеспецивает надежное срабатывание регистра 4,Селектор-мультиплексор 9 осуществляет коммутацию сигналов с каждогоразряда выхода счетчика 1 на вход 15регистра 4, чем обеспечивается управление периодом следования импульсов на выходной шине (фиг.2 г), Выборвходной (информационной) линии селектора-мультиплексора 9 производится кодом, поступающим на его управляющие входы с выхода регистра 7.Регистр 7, хранит код, которыйуправляет коммутацией информации свходных линий селектора-мультиплексора 9 на его выход, Информация навыходе селектора-мультиплексора 9предназнацена для управления Формированием вложенных последовательностей импульсов, формирование останова 30счетчика 1 при работе в режиме одиночного запуска и осуществления надежного пуска при включении устройства.Информация с выхода селекторамультиплексора 9 поступает на С-входП-триггера 6, последовательный входданных регистра 4, управляющий входселектора-мультиплексора 3 и С-входП-триггера 12, Регистр 4 выполняет ,озапись информации, присутствующейна последовательном входе данных,Эта запись выполняется по срезу импульса опорной частоты на шине 14тактовых импульсов. Информация напервом выходе регистра 4 изменяетсяс задержкой на один такт опорной частоты по отношению к посЛедовательному входу данных, информация на втором выходе регистра 4 изменяется сзадержкой на два такта и т,д инФормация на Р-м выходе регистраизменяется с задержкой на Р тактов(фиг.2 д,з). Между коэффициентом Кделения счетчика 1 и числом выходоврегистра 4 должно соблюдаться соотношение 3Р ( КР-канальный селектор-мультиплексор 3 коммутирует информацию из двух направлений в одно направление. Первое направление образуется путем коммутации информации с выходов регистра 4 на входы регистра 5 в прямом коде (т.е. младший разряд на младшийразряд и т,д., старший разряд на старший разряд). Второе направление образуется путем коммутации информации свыходов регистра 4 на входы регистра5 в обратном порядке (старший разрядна младший разряд и т,д., младшийразряд регистра 4 на старший разрядрегистра 5) через селектор-мультиплексор 3 (фиг,2 и-м).Для этого на первую группу входовселектора-мультиплексора 3 поступаетинФормация таким образом, цто первыйвыход регистра 4 коммутируется напервый вход первой группы входовселектора-мультиплексора 3, второйвыход регистра 4 коммутируется навторой вход селектора-мультиплексора3 и т,д Р-й выход регистра 4 коммутируется на Р-й вход селекторамультиплексора 3, на вторую группувходов селектора-мультиплексора 3поступает информация из регистрав обратном порядке, т,е, Р-й выходрегистра 4 коммутируется на первыйвход второй группы входов селекторамультиплексора 3, (Р)-й выход регистра 4 коммутируется на второйвход селектора-мультиплексора 3 ит,д. Первый выход регистра 4 коммутируется на Р-й вход селектора-мультиплексора 3. Если на выходе селектора-мультиплексора 9 присутствуетнулевая информация, то в первый, второй, , Р-й выходные каналы селектора-мультиплексора 3 поступает инФормация с первого, второго,Р-го выходов регистра 4, Если на выходе селектора-мультиплексора 9 присутствует единичная информация, тов первый, второй, , Р-й выходныеканалы селектора-мультиплексора 3поступает информация с Р-го (Р)-го,первого выходов регистраЗа сцет управления мультиплексором9 перекоммутацией информации селектором-муЛьтиплексором 3 на выходах селектора-мультиплексора 3 присутствуетвложенная последовательность импульсов.Информация с выходных каналов селектора-мультиплексора 3 параллельным кодом поступает на Р входов параллельных данных регистра 5. Запись7 155информации параллельным кодом в выходной регистр 5 производится по переднему Фронту импульса на тактовомвходе регистра 5, чем исключаютсяпомехи в сигналах выходной шины 20(фиг,2 а-с), вызванные особенностямиработы селекторов-мультиплексоров 3,Р-триггер 6 обеспечивает формирование устойчивой временной диаграммыпосле подачи сигнала "Включено", Приотсутствии этого сигнала на входнойшине 16 Р-триггер 6 и счетчик 1 находятся в нулевом состоянии, на вход"Установка нуля" регистра 5 с выходаР-триггера 6 поступаетсигнал "Установка нуля", с инверсного выхода Ртриггера 6 через элемент ИЛИ 13 наР-вход Р-триггера 12 поступает сигнал обнуления, После прихода сигнала"Включено" на входную шину 16 (высоким уровнем) разрешается работа счетчика 1 и установка Р-триггера 6,Счетчик 1 выполняет деление импульсов опорной частоты с шины 1 ч тактовых импульсов. С В.-входа (входа установки нуля) Р-триггера 6 снимаетсясигнал "Установка нуля", а на егоР-вход подается сигнал высокогоуровня, с входа установки нуля регистра 7 снимается сигнал обнуления,На С-вход Р-триггера 6 подается сигнал с выхода селектора-мультиплексора 9. По переднему фронту сигнала наС-входе Р-триггера 6 он устанавливается в единичное состояние, при этомразрешается работа регистра 5 и Ртриггера 12, .На выходных шинах 20Формируются импульсы,В режиме непрерывной генерацииимпульсов изменение частоты генерации происходит следующим образом.На шину 15 кода выставляется кодчастоты, затем на шину 17 записиподается сигнал высокого уровня, Этимразрешается установка Р-триггера 12,на его Р-вход (данных) через элементИЛИ 11 подается сигнал высокого уровня. Этим обеспечивается надежное завершение последнего Формируемого импульса "старой" частоты, По срезуимпульса на выходе селектора-мультиплексора 9 Р-триггер 12 установитсяв единицное состояние, по фронту импульса на его вь 1 ходе в регистр 7будет записан код "новой" частоты,а счетчик импульсов 1 будет сброшен,В результате обнуления счетчика 1импульсов при переходе на более низ 2360 Ог 20 25 30 35 50 55 кую частоту следования импульсов на выходных шинах 20 будет исклюцено появление отдельных импульсных помех. На шине 21 признака появляется сигнал высокого уровня, свидетельствующий о записи кода, а на входе элемента И 10 появляется сигнал высокого уровня, разрешающий сброс Р- триггера 12, Затем формируется сигнал сброса высоким уровнем на шине 19 сброса, при появлении импульса на выходе элемента 2 задержки на выходе элемента И 10 появляется импульс, который церез элемент ИЛИ 13 поступает на К-вход Р-триггера 12 и обнуляет его. При этом разрешается работа счетчика 1, на выходных шинах 20 формируется последовательность импульсов с "новой" частотой, Таким образом, при смене частоты происходит останов генерации и асинхронный запуск по сигналу на шине сброса.В режим одиночного запуска - одиночной генерации групп вложенных импульсов устройство переводится путем подачи сигнала высоким уровнем на шину 18 режима. При этом на Р-вход Р- триггера 12 непрерывно подается сигнал высокого уровня, обеспечивающий установку Р-триггера 12 в единичное состояние по срезу каждого импульса на выходе селектора-мультиплексора 9. При установке Р-триггера 12 обнуляется счетчик 1, на шине 21 признака появляется сигнал высокого уровня, свидетельствующий о записи кода,. а на входе элемента И 10 появляется сигнал высокого уровня, разрешающийсброс Р-триггера 12, Для Формирования следующей группы вложенных импульсов на выходных шинах 20 Формируется сигнал сброса высоким уровнем на шине 19 сброса, при появлении импульса навыходе элемента 2 задержки на выходе элемента И 10 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 3 поступает на К"вход Р-триггера 12 и обнуляет его. При этом разрешается работасчетчика 1, на выходных шинах 20 Формируется группа вложенных импульсов и вновь устанавливается Р-триггер 12 и т.д.Смена цастоты следования импульсов на выходных шинах 20 в режиме одиночной генерации групп вложенных импульсов выполняется аналогично смене частоты следования импульсов в режиме непрерывной генерации импульсов,1552360 6 45 вательность импульсов с частотой в Краз меньше, чем на входе счетчика 1. Между коэффициентами деления имеется соотношение К ( К сК;. Счетчик 1 обладает запаздыванием на срабатывание по сравнению с регистром 4, т,е. имеющаяся задержка от прихода импульса на вход элемента 2 задержки до изменения сигналов на вы ходах счетчика 1 обеспечивает надежное срабатывание регистра 4.Селектор-мультиплексор 9 осуществляет коммутацию сигналов с каждого разряда выхода счетчика 1 на вход 15 регистра 4, чем обеспечивается управление периодом следования импульсов на выходной шине (Фиг,2 г), Выбор входной (информационной) линии селектора-мультиплексора 9 производит ся кодом, поступающим на его управляющие входы с выхода регистраРегистр 7, хранит код, который управляет коммутацией информации с входных линий селектора-мультиплек сора 9 на его выход, Информация на выходе селектора-мультиплексора 9 предназначена для управления формированием вложенных последовательностей импульсов, формирование останова 30 счетчика 1 при работе в режиме одиночного запуска и осуществления надежного пуска при включении устройства.Информация с выхода селектора- мультиплексора 9 поступает на С-вход Э-триггера 6, последовательный вход данных регистра 4, управляющий вход селектора-мультиплексора 3 и С-вход 0-триггера 12. Регистр 4 выполняет ,0 запись информации, присутствующей на последовательном входе данных. Эта запись выполняется по срезу импульса опорной частоты на шине 14 тактовых импульсов, Информация на первом выходе регистра 4 изменяется с задержкой на один такт опорной частоты по отношению к последовательному входу данных, информация на втором выходе регистра 4 изменяется с задержкой на два такта и т,д информация на Р-м выходе регистра 4 изменяется с задержкой на Р тактов (фиг.2 д,з). Между коэффициентом К деления счетчика 1 и числом выходов регистра 4 должно соблюдаться соотношение 3РК,.Р-канальный селектор-мультиплексор 3 коммутирует информацию из двух направлений в одно направление. Первое направление образуется путем ком"мутации информации с выходов регистра 4 на входы регистра 5 в прямом коде (т,е. младший разряд на младшийразряд и т.д старший разряд на старший разряд). Второе направление образуется путем коммутации информации свыходов регистра 4 на входы регистра5 в обратном порядке (старший разрядна младший разряд и т,д младшийразряд регистра 4 на старший разрядрегистра 5) через селектор-мультиплексор 3 (фиг,2 и-м),Для этого на первую группу входовселектора-мультиплексора 3 поступаетинформация таким образом, что первыйвыход регистра 4 коммутируется напервый вход первой группы входовсслектора-мультиплексора 3, второйвыход регистра 4 коммутируется навторой вход селектора-мультиплексора3 и т.д., Р-й выход регистра 4 коммутируется на Р-й вход селекторамультиплексора 3, на вторую группувходов селектора-мультиплексора 3поступает информация из регистрав обратном порядке, т.е, Р-й выходрегистра 4 коммутируется на первыйвход второй группы входов селекторамультиплексора 3, (Р)-й выход регистра 4 коммутируется на второйвход селектора-мультиплексора 3 ит.д. Первый выход регистра 4 коммутируется на Р-й вход селектора-мультиплексора 3, Если на выходе селектора-мультиплексора 9 присутствуетнулевая информация, то в первый, второй, , Р-й выходные каналы селектора-мультиплексора 3 поступает информация с первого, второго,Р-го выходов регистоа 4, Если на выходе селектора-мультиплексора 9 присутствует единичная информация, тов первый, второй, , Р-Й выходныеканалы селектора-мультиплексора 3поступает информация с Р-го (Р)-го,первого выходов регистра 4,За счет управления мультиплексором9 перекоммутацией информации селектором-мультиплексором 3 на выходах селектора-мультиплексора 3 присутствуетвложенная последовательность импульсов.Информация с выходных каналов селектора "мультиплексора 3 параллельным кодом поступает на Р входов параллельных данных регистра 5. Записьинформации параллельным кодом в выходной регистр 5 производится по переднему фронту импульса на тактовомвходе регистра 5, чем исключаютсяпомехи в сигналах выходной шины 20(фиг.2 а-с), вызванные особенностямиработы селекторов-мультиплексоров 3,0-триггер 6 обеспечивает формирование устойчивой временной диаграммыпосле подачи сигнала Включено", Приотсутствии этого сигнала на входнойШине 16 1:-триггер 6 и счетчик 1 находятся в нулевом состоянии, на вход"Установка нуля" регистра 5 с выходаО-триггера 6 поступает сигнал "Установка нуля", с инверсного выхода Ртриггера 6 через элемент ИЛИ 13 наР-вход В-триггера 12 поступает сигнал обнуления, После прихода сигнала"Включено" на входную шину 16 (высоким уровнем) разрешается работа счетника 1 и установка Э-триггера 6,Счетчик 1 выполняет деление импульсов опорной частоты с шины 14 тактовых импульсов, С К-входа (входа установки нуля) Р-триггера 6 снимаетсясигнал "Установка нуля", а на его0-вход подается сигнал высокогоуровня, с входа установки нуля регистра 7 снимается сигнал обнуления,На С-вход В-триггера 6 подается сигнал с выхода селектора-мультиплексора 9. По переднему фронту сигнала наС-входе э-триггера 6 он устанавливается в единичное состояние, при этомразрешается работа регистра 5 и 1 триггера 12, На выходных шинах 20формируются импульсы,В режиме непрерывной генерацииимпульсов изменение частоты генерации происходит следующим образом,На шину 15 кода выставляется кодчастоты, затем на шину 17 записиподается сигнал высокого уровня, Этимразрешается установка В-триггера 12,на его Э-вход (данных) через элементИЛИ 11 подается сигнал высокого уровня. Этим обеспечивается надежное завершение последнего формируемого импульса "старой" частоты, По срезуимпульса на выходе селектора-мультиплексора 9 Э-триггер 12 установитсяв единичное состояние, по фронту импульса на его выходе в регистр 7будет записан код "новой" частоты,а счетчик импульсов 1 будет сброшен.В результате обнуления счетчика 1импульсов при переходе на более низ 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 кую частоту следования импульсов на выходных шинах 20 будет исключено появление отдельных импульсных помех. На шине 21 признака появляется сигнал высокого уровня, свидетельствующий о записи кода, а на входе элемента И 10 появляется сигнал высокого уровня, разрешающий сброс 0- триггера 12. Затем Формируется сигнал сброса высоким уробнем на шине 19 сброса, при появлении импульса на выходе элемента 2 задержки на выходе элемента И 10 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 13 поступает на К-вход Р-триггера 12 и обнуляет его. При этом разрешается работа счетчика 1, на выходных шинах 20 Формируется последовательность импульсов с "новой" частотой. Таким образом, при смене частоты происходит останов генерации и асинхронный запуск по сигналу на шине сброса.В режим одиночного запуска - одиночной генерации групп вложенных импульсов устройство переводится путем подачи сигнала высоким уровнем на шину 18 режима. При этом на Р-вход Р- триггера 12 непрерывно подается сигнал высокого уровня, обеспечивающий установку Р-триггера 12 в единичное состояние по срезу каждого импульса на выходе селектора-мультиплексора 9. При установке 0-триггера 12 обнуляется счетчик 1, на шине 21 признака появляется сигнал высокого уровня, свидетельствующий о записи кода,. а на входе элемента И 10 появляется сигнал высокого уровня, разрешающий сброс 0-триггера 12, Для формирования следующей группы вложенных импульсов на выходных шинах 20 формируется сигнал сброса высоким уровнем на шине 19 сброса, при появлении импульса на выходе элемента 2 задержки на выходе элемента И 10 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 13 поступает на К-вход Р-триггера 12 и обнуляет его. При этом разрешается работа счетчика 1, на выходных шинах 20 Формируется группа вложенных импульсов и вновь устанавливается 0-триггер 12 и т.д.Смена частоты следования импульсов на выходных шинах 20 в режиме одиночной генерации групп вложенных импульсов выполняется аналогично смене частоты следования импульсов в режиме непрерывной генерации импульсов, 1552360 1 ОФормула изобретения Многофазный тактовый генератор, содержащий счетчик тактовый вход коУ 5 торого через элемент задержки соединен с тактовыми входами регистра сдвига и первого регистра, входы которого соединены с соответствующими выходами первого селектора-мультиплексора, входы которого соединены соответствующим образом с выходами регистра сдвига, вход сброса первого регистра соединенс прямым выходом первого Р-триггера, вход сброса и 15 П-вход которого объединены и соединены с первым входом сброса счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй 2 О регистр, первый, второй элементы И, второй селектор-мультиплексор, первый, второй элементы ИЛИ, второй Э- триггер, прицем выход второго селектора-мультиплексора соединен с вхо дом регистра сдвига, с входом управления первого селектора-мультиплексора и с тактовыми входами первого ивторого Р-триггеров, инверсный выходпервого Р-триггера соединен с первымвходом первого элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с входом сбросавторого П-триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом сброса счетчика и с первыми входами первого, второго элементов И, выход второго элемента И соединен с вторымвходом первого элемента ИЛИ, выходысчетчика соединены с соответствующими входами второго селектора-мультиплексора, входы управления которогосоединены с выходами второго регистра, вход сброса которого соединен спервым входом сброса сцетчика, входразрешения записи второго регистрасоединен с выходом первого элементаИ, второй вход которого соединен спервым входом второго элемента ИЛИ,выход которого соединен с Р-входомвторого 0-триггера второй вход второго элемента И соединен с выходомэлемента задержки.