Устройство для фазовой автоподстройки частоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) 111) 5 51) 5 Н 03 К 5/00, 9/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН носится к импульсности к цифровои ике, и может быт 17033 оении конт магнитн ках. Х. Каталог огрогаС 1 оп, 2. увеличение надежстройства. Устрой)а Сл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение о ной технике, в час вычислительной тех использовано при и леров накопителей ель изобретения ности и упрощение.ство содержит счетчик 1, триггер 3,элемент НЕ 5, Для достижения целиизобретения в устройство введены второй триггер 4, второй элемент НЕ 6,три элемента ИЛИ"НЕ 7"9, элементИ-НЕ 2, элемент И-ИЛИ-НЕ 10 и элемент 11 задержки, причем счетное Изобретение относится к импульснойтехнике, в частности к цифровой вычис лительной технике, и может быть ис)пользовано при построении контроллеров накопителей на магнитных дисках.Цель изобретения - увеличение надежности . и упрощение устройства.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства;на Фиг.2 - граф состояний устройства;на фиг.З - примеры кодовых ситуаций,поясняющие принцип действия устройства; на фиг.4 - временные диаграммы работы устройства во всех возможных режимах,Устройство (фиг.1) содержит счетчик 1, элемент И"НЕ 2, триггеры 3 и 4,элементы НЕ 5 и 6, элементы ИЛИ-НЕ7-9, элемент И-ИЛИ-НЕ 10 и элемент 11задержки. Триггеры 3 и 4 выпслкекы постандартным схемам с использованиемэлементов ИЛИ-НЕ 2 и И-ИЛИ-НЕ 13,Первый вход элемента 10 соединен шиной 14 с первым входом элемента 7,входом элемента 5 и информационнымвходом 15 устройства, Первый входэлемента 2 соединен с входом 16 сик 40хронизации устройства, выход элемента 8 соединен с первым входом триггера 3 и выходом 17 устройства. Первый-пятый выходы счетчикасоедине 1 ны соответственно шиной 18 с первым 45входом элемента 8, шиной 19 с вторым входом элемента 10 и входом элемента 11, шиной 20 с вторым входомэлемента 8, шиной 21 с вторым входомэлемента 7 и шиной 22 с третьими вхо. дами эдементов 8 и 10.Выход элемента 10 соединен с первым входом элемента 9, выход которогосоединен с вторым входом элемента 2,выход которого соединен с входом синх"55ронизации счетчика 1. Первый, второии третий входы установки счетчика 1соединены с шиной 23 триггера 3 и третьим входом элемента 7, выход котороустройство выполнено в виде счетчикас последовательным переносом, что позволяет по меньшей мере в два раза сократить площадь кристалла, занимаемуюустройством, и соответственно уменьшить рассеивающую устройством мощность. 4 ил. го соединен с первым входом триггера 4, выход которого (шина 24) соединен с вторым входом элемента 9 и четвертым входом установки счетчика 1.Выход элемента 5 соединен с входом элемента 6 и шиной 25 с вторым входом триггера 3. Выход элемента 6 соединен шиной 26 с третьим входом триггера 3 и вторым входом триггера.4. Выход элемента 11 соединен с четвертым входом элемента 7.Граф состояний устройства (фиг.2) отображает восемь возможных логических состояний счетчика 1 и показывает направления возможных переходов между этими состояниями. Временные диаграммы а,б,в,г (фиг.З) поясняют принцип действия устройства и отображают сигкалы на входе 15 (диаграммы а,У;б,У; в,У; г,У) и ка выходе 17 (диаграммы а,2; б,2; в,2; г,2). Последовательности цифр, приведенные на фиг.З, отображают последовательности чисел, вырабатываемых,счетчиком 1,Временные диаграммы д,е,ж,з,и,к (фиг.4) поясняют работу устройства во всех. возможных режимах. Диаграммы д,Е 1 е,Е; ж,Г; з,Е и й к й отображают сигналы на входе 16 устройства диаграммы д,И; е,Н;, ж,И; з,И;и,Ю; к,Н - коды в счетчике 1, диаграммы д,У; е,У; ж,У; з,У; и,У; к,У - сигнал ка входе 15 устройства, диаграммы д,Ь; е,Ь - сигнал ка шине 24, диаграммы д,Г; е,Г; ж,Г; з,Г - сигнал, полученный в результате логического умножения сигналов на шинах 19 и 22 (на входах элемента 10), диаграмма з,СЬ - сигнал на выходе элемента 2, диаграмма к,Я - сигнал на шине 23.Счетное устройство выполнено по схеме счетчика с последовательным переносом и меют разрядность, равную трем. Шины 18-22 соответствуют инверсному сигналу а младшего разряда, прямому Ъ и инверсному Ъ сигналам сле 5 15805 дующего разряда, прямому с и инверсному с сигналам старшего разряда. При наличии сигналов "Лог.О" на установочных входах счетчика 1 (шины 23 и 2 ч). т.е. при Я = Ь = О, счетчик работает5 в режиме прибавления единицы к старому содержимому. Прибавление единицы производится по отрицательному фронту сигнала СЕ на выходе элемента 2, т.е. при переходе этого сигнала из состояния "Лог." в состояние "Лог.О. Сигналы "Лог.1" и "Лог.О" представлены соответственно напряжениями высокого и низкого уровней. При переполнении счетчика он вновь начинает счет с нулевого кода (а = Ъ = с = 0). Работа счетчика в режиме "естественного" счета соответствует циклическому перемещению от узла к узлу (фиг.2) по "боль шой" окружности в направлении, указанном стрелками.Если Я = О, Ь = 1, то средний разряд (сигнал Ъ) принудительно устанавливается в состояние "Лог.", а два 25 других .разряда остаются без изменения. При работе счетчика в составе устройства возможны только две такие ситуации. В первой из них счетчик переходит из состояния 000 в состояние 010, ЗО во второй - из состояния 00 в состоя - ние 011 (фиг.2). Если Ь = О, Б = 1,то счетчик принудительно устанавливается в состояние 001. При работе счетчика в составе устройства возможна един 35 ственная ситуация такого рода: переход из состояния 1 в состояние 001 по внешней дуге графа, приведенного на фиг.2, Логика работы устройства такова, что единичные сигналы Я и Ь никогда не формируются одновременно.При работе счетчика возможны временные его приостановки (на один период сигнала 1), которые условно показаны на фиг.2 в виде "циклов" (три малые окружности в верхней части фиг.2). Такие приостановки достигаются путем формирования сигнала запрета, временно запирающего элемент 2 и препятствующего поступлению сигнала СЕ на вход синхронизации счетчика.Элемент 11 задержки компенсирует время задержки распространения сигнала переноса иэ среднего в старший разряд счетчика 1, Если .сигнал перено 55 са имеет максимальную задержку, равную 10 нс, то минимальная задержка элемента 11 может быть выбрана равной, например, 15 нс. При этом гарантирует 38 6ся отсутствие ложных срабатываний элементаУстройство работает следующим образом.Устройство предназначено для выработки на выходе 17 последовательностиимпульсных сигналов 2, имеющих определенное фазовое соотношение с импульсными сигналами У, поступающими на информационный вход 15 устройства. Видеальных случаях сигналы У должныпопадать в середины временных интервалов между сигналами 2 (фиг.З,а,б),т.е. коррекция состояния счетчикане производится, если сигнал У поступил в тот момент, когда в счетчикеприсутствует код "2" (010) или "3"(О 1). Сигнал 2 вырабатывается в тепериоды времени, когда в счетчикеимеется код "7" (111),Если сигналы У приходят с упреждением или с опозданием (фиг,З,в,г),то счетчик постепенно адаптируетсяк этим сигналам, ускоряя или замедляя счет путем перескока черезодно из состояний или приостановкина один такт. В результате сигналы 2постепенно приобретают нужное фазовоесоотношение с сигналами У.На фиг.З,в первый импульс У попадает на код "7" в счетчике, поэтомусчетчик "перескакивает" к коду "1",минуя код 10 . Это приводит к смещению во времени последовательности сигналов 2 и поэтому следующий импульс Упопадает уже не на код "7",а накод 0". Счетчик опять реагирует натакую ситуацию "перескоком" к коду"2", минуя код и тем самым вновьсмещая временную диаграмму сигналов 2в нужном направлении. Третий импульсУ попадает на код "1". Счетчик, минуясостояние "2", переходит к состоянию"3", продолжая процесс адаптации, и,наконец, четвертый импульс У попадаетна код "2" - процесс адаптации завершен, В дальнейшем счетчик работает вестественном режиме (без какой-либокоррекции),а импульсы У попадают накодЕсли импульсы У начинают "отставать" или "обгонять" счетчик, производится соответствующая плавная коррекция его содержимого. На фиг.З,гпервый импульс У опоздал" (попал накод "б" в счетчике), поэтому счетчик пропускает один такт - в течениедвух соседних интервалов времени егощий передачу импульса Г на вход синхронизации счетчика 1. В данном случае выполняется условие Р = 1.Рассмотренный процесс заканчивается снятием сигнала У, в результате 45 снимается сигнал Ь = 1, и в дальнейшем счетчик каждый раз прибавляет единицу К своему старому содержимому по поло 50 жительным фронтам сигнала 1. Из диаграмм, приведенных на фиг.4,д, видно, что коды Б в счетчике меняются не так, как при "естественном" порядке счета (см.верхний ряд цифр: 7,0,1,2,3),На фиг;4,е показана вторая ситуа 55 ция, при которой импульс поступает в тот момент, когда в счетчике 1 присутствует код "1", Эта ситуация анасодержимое остается равным "6". Благодаря полученному сдвигу временной диаграммы сигналов Е следующий импульсопаздывает уже не так сильно, как первый, " он попадает на код 5 , кото"11 11 5рый также не меняется в течение двухтактов, следующий импульс У попадаетна код "4", счетчик вновь чритормаживается, и, наконец, четвертый импульс 10попадает в середину интервала междуимпульсами Е, что и требуется,Период сигнала Г, подаваемого навход 16 синхронизации устройства, чыбирается в 16 раз меньшим, чем минимальный период Т повторения сигналов 7 (сигналы У в зависимости отсчитываемой с магнитного диска информации поступают с периодом Т, 1,5 Тили 2 Т). Далее. предполагается, чтосигнал 7 "привязан" к периоду сигнала й,Возможны восемь ситуаций по числувозможных кодов в счетчике, на которые "попадает" импульс У. На фиг,4,д 25показана первая ситуация, при которойимпульс поступает на вход 15 устройства в том момент, когда в счетчике 1имеется нулевой код (И = 0) , Согласно фиг.2 в этом случае счетчик долженперейти иэ состояния.000 в состояние010 по внешней дуге графа, минуя состояние 001. Этот процесс развиваетсяследующим образом. К моменту поступления импульса У Ь = О, Я = О, С = О.35Ь = О, поэтому импульс У проходитчерез элемент 7 и устанавливает триггер 4 в единичное состояние (Ь = 1),что приводит к переходу счетчика 1 всостояние 010. Сигнал Ь = 1 воздейству ет на вход элемента 9, на его выходеформируется сигнал "Лог0", запрещаюлогична предыдущей. Осуществляется переход от кода "1" к коду "3" с пропуском кода "2".На фиг.4,ж показана ситуация, при которой в момент поступления сигнала У Б = 2, Благодаря выполнению условия Р = 1, на выходе элемента 10 формируется ".Лог,О" и сигнал У не препятствует прохождению сигнала. 2 на вход С 1. счетчика. Таким образом, "естественный счет продолжается.На фиг,4,з показана ситуация,при которой в момент поступления сигнала У В = 3, К моменту поступления сигнала. У Р = 1,поэтому очередной положительный импульс Е вызывает прибавление единицы к содержимому счетчикаи в нем устанавливается код "4". Приэтом начинает выполняться условиеР = 0 и сигнал У = О, проходя черезэлементы 1 О и 9, вызывает снятие сигнала 11 Лог.О" с входа синхронизациисчетчика (см.короткий отрицательныйимпульс на диаграмме 4,з. С,), Послеокончания положительного импульса Гснимается сигнал У, и в дальнейшемсчетчик продолжает работу в режимеприбавления единиц к своему содержимому,Фиг.4,и поясняет работу устройствав тех случаях, когде необходимо пропустить один такт. Эти ситуации соответствуют поступлению сигнала У вте моменты времени, когда в счетчике присутствует код "4", "5" или "6"(см,циклы, показанные на фиг.2). Всетри ситуации характеризуются выполнением условия Р = 0 так что сигнал У,проходя через элементы 10 и 9, вызыва-ет запрет прохождения очередного импульса Е (на фиг.4,и этот импульс заштрихован) на вход синхронизациисчетчика. Вследствие этого, счетчикприостанавливает счет на один такт,что и требуется,На фиг.2,к показана ситуация, прикоторой в момент поступления сигнала УИ =7, В данном случае триггер 3 устанавливается в единичное состояние(Б = 1), причем элемент 7 запираетсясигналом Б во избежание последующегосрабатывания триггера 4 и искаженияинформации в счетчике. Поскольку Б = 1и Ь = О, счетчик устанавливается всостояние 001 (см.дугу, соединяющуюузлы 111 и 001 на.фиг.2). По окончании импульса У снимается сигнал Б,и счетчик продолжает работу в режимеприбавления единиц к своему содержимому в каждом такте. Формула изобретенияУстройство для фазовой автоподстройки частоты, содержащее триггер, счетное устройство и элемент НЕ, вход которого соединен с инФормационным входом устройства, о т л и ч а ю - О щ е е с я тем, что, с целью увеличения надежности и упрощения устройства, в него введены второй триггер, второй элемент НЕ, три элемента ИЛИ-НЕ, элемент И-НЕ элемент И-ИЛИ-НЕ и элеУ15 мент задержки, причем счетное устройство выполнено в виде счетчика с последовательным переносом, первый вход элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ с входом первого элемента НЕ, первый вход элемента И-НЕ соединен с входом синхронизации устройства, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого триггера и с выходом 25 устройства, первый-пятый выходы счетчика соединены соответственно с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, с вторым вхо,:эм элемента И-ИЛИ-НЕ и свходом элемента задержки, с вторымвходом второго элемента ИЛИ-НЕ, с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ,с третьими входами второго элементаИЛИ-НЕ и элемента И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен свходом синхронизации счетчика, первый,второй и третий входы установки которого соединены с выходом первого триггера и с третьим входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединенс первым входом второго триггера,выход которого соединен с вторым входомтретьего элемента ИЛИ-НЕ и с четвертым входом установки счетчика, выходпервого элемента НЕ соединен с входом второго элемента НЕ и с вторымвходом первого триггера, выход второго элемента НЕ соединен с третьим входом первого триггера и с вторым входом второго триггера, выход элементазадержки соединен с четвертым входомпервого элемента ИЛИ-НЕ..4 Составитель Е.Суровактор И.Горная Техред Л.Сердокова ,Корректор е агарина, О11изводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгор Зака ВНИИП 2022Госуда Тираж венного комит 113035, Москв 6а по из Ж,Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССРушская наб., д, 4/5