Устройство для контроля последовательности импульсов

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК,. Т граж,Я,КреПОСЛЕатике и ыть исных поистем ю изооверно- ирение истИзобретение вычислительной пользовано для следовательно тактирования и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ.ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский институт инженероданской авиации(56) Авторское свидетельство СССРМ 1070556, кл, С 06 Г 11/00, 1982,Авторское свидетельство СССРЬ 1509899, кл. Н 03 К 5/19, 1988.(54) УстРОйстВО для контРОляДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к автомвыЧислительной технике и может бпользовано для контроля импульсследовательностей различных стактирования и синхронизации. Целбретения является повышение достсти и точности контроля и расшобласти применения устройства, Ус относится к автоматике и технике и может быть исконтроля импульсных постей различных системсинхронизации. Целью изобретения является повышение достоверности устройства и расширение области применения.На фиг.1 приведена структурная схема устройства для контроля последовательности импульсов; на фиг,2- структурная схема блока выявления сбоев, на фиг,3 - временные диаграммы работы блока выявления сбоев; на фиг.4 - структурная схема блока усреднения,(5)5 0 06 Г 11/16, Н 03 К 5/19 во содержит два формирователя импульсов, два элемента ИЛИ и первый счетчик, разрядные выходы которого являются выходами количества сбоев устройства и соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом признака сбоя устройства, вход контролируемой последовательности устройства соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, Устройство отличается тем, что в него введены элементы ИЛИ с третьего по шестой, шесть схем сравнения, триггер, второй и третий счетчики, два блока усреднения, генератор импульсов, четыре элемента И и блок выделения дополнительных сбоев, Устройство позволяет повысить достоверность контроля за счет исключения фиксации в качестве сбоев краевых искажений импульсов, Устройство фиксирует в качестве сбоев как одиночные вставки, так и множественные. 4 ил. Устройство для контроля последовательности импульсов содержит первый 1 и второй 2 формирователи импульсов, первый 3, второй 4 и третий 5 счетчики, генератор 6 импульсов, первую-шестую схемы сравнения 7-12, элементы ИЛИ 13 - 18, элементы И 19-22 первый 231 и второй 232 блоки усреднения, блок 24 выявления дополнительных сбоев, триггер 25.Блок 24 выявления сбоев содержит первый 37, второй 38 и третий 39 элементы ИЛИ, первый 40 ивторой 41 формирователи импульсов; первый 42 и второй 43 триггеры, элемент И 44.Блок усреднения 231 (232) содержит группу последовательно соединенных поинформационным входам выходам регист- соответственно коды номинальных длительров 45, выходы которых соединены с входа- ностей импульса и паузы между импульсами ми сумматора 46. Выход сумматора 46 и контролируемой последовательности, установочный вход кода количества регист- Соответствующие цепи начальной устаров соединены соответственно с входами 5 новки не показаны на чертежах, Не показаделимогоиделителяустройстваделения 47, ны и цепи питания. Все установочные выход которого является выходом блока 23, сигналы в блоки 7-10 и 23 могут быть полИнформационные входы первого регистра учены соединением соответствующих разгруппы 451 являются группой входов уст- рядных входов с нулевой шиной и шиной ройства с блока 24. Синхровходы регистров 10 питания известным способом или исполь объединены и соединены с синхровхо- эованием соответствующих регистров, в дом блока 24, которые предварительно заносится соотУстройство работает следующим обра- ветствующая информация,зом, Работа устройства начинается с подачиВ исходном состоянии счетчики 3 и 5 15 на вход 33 контролируемой последовательобнулены, триггер 25 в нулевом состоянии ности импульсов, а именно с подачи первого (напрямомвыходе - нулевойпотенциал).Во импульса последовательности, По положивсе регистры группы 45 занесен одинако- тельному фронту импульса срабатывает вый код - двоичный код числа Мг, опреде- формирователь 1 (аналогично формироваляющий номинальную длительность 20 тель 2 срабатывает по спаду - отрицатель- импульса тн в количестве периодов импуль- . ному фронту - импульса, Сигнал с выхода сов с генератора 6 - тн = М То (для блока формирователп 1 поступает на входэлемен); в регистры 45 блока 23 занесен также та И 20. Так как на связанных с ним выходах одинаковый код числа Мт., являющийся элементов сравнения 9 и 10 положительные эквивалентом номинальной длительности 25 сигналы, на выходе элемента И 20 появляет- паузы между импульсами последойательно-" ся положительный потенциал,сти - (Т - гн): (Т- т) = Мт-т То, В счетчик 4 Остановимся подробнее на формировазанесено то же число, что и в регистры 45 нии сйгналов на выходах схем 7-10, На вход блока 232 - эквйвалент паузы между им- устройства 29 перед началом работы (и в пульсами последовательности. На устано течениевсегоинтервалаработыустройства) вочные входы блоков 47 деления обоих подается код (в числе тактовых импульсов блоков 23 усреднения поданы коды числа й генератора 6 так же как и в блоки 45), экви - количества регистров 45 в блоках 23 в . валентный в периодах тактовых импульсов общем случае для каждого блока 23 число максимально допустимой длительности регистров 45 может быть индивидуальным, 35 импульса последовательности гп 1,х, Ес-, а не обязательно равным; число регистров ли текущая длительность импульса контро может быть равным "единице", что иск- лируемой последовательности гимп лючает процесс, усреднения - по требова- находится со значением тпв соотноше-: нию пользователЯ). Не формируютсЯ нии тгпахтимп, ТО поЯвлЯетсЯ положительимпульсыгенераторомб,таккаконнезапу ный потенциал на выходе "Больше или щен начальным положительным фронтом равно" схемы.7,впротивномслучаеположиимпульса контролируемой последователь- тельный сигнал формируется на выходе ности. Генератор 6 может быть выполнен, "Меньше" схемы 7, Аналогично на вход 30 например. на основе триггера. устанавли- схемы 8 подается код минимально допуваемого в единичное состояние первым стимой длитсльности импульса г,пп, при импульсом койтролируемоЙ последова. тгпьт,мп на выходе "Меньше или равно" тельности, подачей входного сигнала на 5 схемы 8 формируется положительный сиг- уотаНОВОЧНЫЙ ВХОДИ СОЕдИНЕНйхОГО С УЛРаВ-НаЛ, В ПрстИВНОМ СЛуцаЕ СИГНаЛ фОрМИруЕтляющим входом собственно генератора, ко- ся на выходе "Больше" схемы 8, Ачалогично торый начинаетформироватьимпульсы при схемам 7 и 8 на входы 31 и 32 схем 9 и 10 положительном сигнале от прямого выхода подаются соответственно коды максимальукаэанного триггера на его управляющем нодопустимой(Т- т)п 1,химинимальнодопувходе. В исходном состоянии триггер - при стимой длительности паузы Т- г)пь между описанной конструкции генератора 6 - в . 5 импульсами контролируемой последованулевом состоянии, Триггеры 42 и 43 блока тельности. Схемы 8 и 10 не используют вы в нулевомсостоянии, ходы "Меньше", (Когда при реализацииПоскольку все регистры 45 блоков 23 устройств сравнения 7-10 используются заняты, как указано выше, соответствующи- схемы, например, К 555 СП 1, имеющие разми кодами, на выходах блоков 231 и 232 10 дельные выходы "Меньше", "Равно" и5 10 15 20 30 35 40 45 50 ния импульсов, а также при краевых искажениях импульсов большей величины,Аналогично схема И 20 в совокупностис схемами сравнения 9 и 10 реализует те жеусловия для длительностей пауз между импульсами контролируемой последовательности,За счет усреднения длительностей импульсов и пауз между ними (в отдельности)в восстановленной последовательности устраняются в значительной мере флуктуациидлительностей импульсов и пауз контролируемой последовательности, выражающиеся как в виде краевых искажений, так и -полностью - вставки импульсов, их дробления и выпадения. При этом необходимо отметить, что в прототипе краевые искаженияимпульсов контролируемой последовательности вообще не устраняются, дробления ивставки импульсов тоже не устраняются, аполные вь 1 падения устранятся лишь в томслучае, когда из контролируемой последовательности выпадает один импульс, асмежные с ним - нет; если же в прототипе выпадают два (или более) смежных импульса контролируемой последовательности. то и в восстанавливаемойпоследовательности появляются выпадающие импульсы, число которых лишь на единицу меньше количества смежных выпавших импульсов контролируемой последовательности,При этом восстанавливаемая последовательность в заявляемом устройстве находится всегда в сфазированном состоянии с контролируемой, не допуская расхождения по фазе, Это обеспечивается следующим образом; если длительность текущего импульса находится в пределах порогов и импульс с выхода элемента И 19 формируется раньше, чем импульс с выхода схемы сравнения 11, этОт импульс проходит через элемент ИЛИ 17 иустанавливает триггер в нулевое состояние, чем заканчивает очередной импульс восстановленной последовательности, сбрасывая также счетчик 5 и не допуская таким образом срабатывания схемы 11 (которое, впрочем, в данном случае не имеет значения). После этого, как ойисано выше, начинается отсчет длительности средней паузы между импульсами.Если не импульс от схемы 11 приходит раньше импульса от элемента 19; то триггер перебрасывается в нулевое состояние этим . Импульсом (от схемы 11), но расфазирование и здесь не происходит, так как "опоздавший" импульс с элемента 19 также Сбрасывает через элемент ИЛИ 16 счетчик 5 в нулевое состояние, так что отсчетдлительности импульса или паузы в любом случае начинается с момента прихода импульса(если он вообще есть) с элементов 19 и 20соответственно. Таким образом поддер.живается синфазность контролируемой ивосстановленной последовательности устройства,Таким образом, небольшие краевые искажения (определяемые допусками пороговдля импульсов и пауз) отрабатываются и усредняются устройством, а большие краевыеискажения вне порогов исключаются. Исключаются также путем запрета сигналов сэлементов 19 и 20 как "вставки" импульсов(лишние импульсы, возникающие в интервалах пауз), так и дробления импульсов (лишние паузы, возникающие в интервалахимпульсов), а также выпадения полностьюимпульсов и пауз между ними. Во всехэтих случаях не срабатывают элементы 19или 20 и восстановленная последовательность формируется на основе работы схем11 и 12,Дополнительными достоинствами заявляемого устройства в плане восстановленияпоследовательности импульсов является,во-первых, выравнивание последовательности при единичных флуктуациях длительностей импульсов и пауз за счет усреднения,во-вторых, отслеживание текущей частоты(длительностей пауз и импульсов) контролируемой последовательности также за счетусреднения: например, при медленномуходе тактовой частоты контролируемойпоследовательности усредняющие блокипостепенно заполняются все большими числами, таким образом, восстанавливаемаяпоследовательность также "подравнивается" у контролируемой при медленных плавных флуктуациях параметров последней(естественно, в пределах порогов),Степень усреднения М определяет степень скорости подстройки устройства кфлуктуациям контролируемой последовательности и скорость реакции на них и ихобработки,Заметим, что при равенстве всех порогов 29-32 и степени усреднения, равнойединице (один регистр 45 в каждом блоке 23)параметры заявляемого устройства близки к прототипу (однако заявляемое устройство и в этом случае позволяет исключитьполностью вставки, выпадения и дробленияимпульсов контролируемой последователь-ности при ее восстановлении).Рассмотрим теперь процесс контроля,т,е. фиксацию сбоев контролируемой последовательности.Сбоями, как и в прототипе, считают 4возможных случая:длительность паузы больше допустимойдлительность импульса больше допустимой (выпадение паузы);в течение паузы возникает дополнительный импульс (вставка импульса);в течение имйульса возникает лишняяпауза (дробление импульса). Первые два типа сбоев фиксируютсясоответственно схемами сравнения 7 и 9, которые выдают на выходах "Меньше" (соответственно в-случаях гтахтимо и (Т- -т)ах (Т- т) сигналы, по которым срабатывает элемент ИЛИ 15, выходные сигналы с которого подсчитываются счетчиком3, фиксирующим количеством сбоев. Последние два типа сбоев выявляются блоком 24 (фиг,2). Процесс выявления сбоевпоясняется временной диаграммой на фиг,З. Работа блока 24 основана на следующем условии; блок 24 выдает выходнойимпульс в случае, когда ео время импульсапоследовательности (положительный потенциал на выходе 26 устройства) формируются последовательно отрицательный; а 10 15 затем положительный фронты; или в интервале паузы (нулевой потенциал) после довательно формируются положительный и отрицательный фронты (вставка импульса).Рассмотрим работу устройства в первом случае (иллюстрация - второй импульс 30 на входе ЗЗ устройства).С каждым импульсом с формирователя 1 или 2 по входам 35 или 36 на блок 24 поступают импульсы, воздействующие на синхровходы триггеров соответствейно 43 и. 35 42, Если поступление короткого импульса (или его положительного фронта) на синхровход С триггера соответствует некоторому (например, единичному или нулЕвому) . сигналу на О-входе триггера, то этот триггер 40 переключается соответственно в единичное или нулевое состояние - в соответствии с принципом работы обычного триггера, например 155 ТМ 2.При любом переключении триггера 25 45 устройства появляется положительный сигнал либо на входе 26 (интервал импульса последовательности), либо на входе 34 (интервал паузы последовательности) блока 24, что вызывает появление короткого им пульса на выходе соответственно формирователя импульсов 40 либо 41; таким образом. как е начале импульса последовательности, так и в начале паузы блок 24 устанавливается в исходное состояние, ког да на прямых выхбдах триггеров 42 и 43 нулевые потенциалы. В рассматриваемом нами случае (второй импульс входа 26 или 33) на входе 26, выходе элемента ИЛИ 37 и О-входе триггера 42 .единичные сигналы, Приход импульса с входа 36 вызывает установку триггера 42 в единичное состояние, при котором на выходе элемента ИЛИ 38 и- О-входе триггера 43 также появляется еди. ничный сигнал. Приход импульса на вход 35 вызывает установку триггера 43 в единичное состояние, в результате чего на выходе элемента И 44 формируется сигнал, свидетельствующий о дроблении импульса последовательности, т.е. о возникновении сбоя этого типа, Аналогично для паузы (обозначенной цифрой 3 на фиг.З) триггеры срабатывают в обратном порядке и фиксируют сбой за счет вставки импульса.На фиг,З иллюстрируется также отсутствие влияние на блок 24 краевых искажений на импульсах 4 и 5, В этих случаях либо вообще блок не реагирует на соответствующие сигналы с формирователей 1 и 2, либо срабатывает лишь один триггер (при одном фронте сигнала во время импульса или длительности паузы последовательности), что не приводит к формированию сигнала сбоя типа вставки или дробления импульса.Заметим, что для того, чтобы исключить фиксацию первого фронта импульса в случае срабатывания триггера 25 от блоков 1 или 2 - для выравнивания времени срабатывания (если недостаточно естественной задержки в блоках 40, 41 и 39), может быть включен дополнительный элемент задержки на выходе элемента ИЛИ 39 для того, чтобы сброс триггеров 42 и 43 осуществлялся после окончания всех переходных процессов в устройстве,. вызванных сменой потен циала восстанавливаемой последовательности,Описанная работа блока 24 соответствует случаю, когда при любом количестве "лишних импульсов" в интервале восстановленного импульса (то же справедливо и для пауз) фиксируется лишь один импульс - то есть ведется счет "сбойных" импульсов контролируемой последовательности. Это обусловлено (фиг,2) тем, что при срабатывании обоих триггеров последующие вставки импульсов не вызывают формирования в течение той же паузы формирования новых сигналов сбоев - фиксируется максимально по одному сбою на импульс(или паузу). Если пользователю необходимо изменять количество сбоев с учетом возможности возникновения нескольких "лишних" импульсов в течение паузы, то на фиг.2 следует соединить (на фиг.2 это показано пунктиром) выход элемента И 44 с третьим входом элемента ИЛИ 39; в этом случае фиксация вставки вызывает сброс триггеров 43 и 42 в начальное состояние, следующая вставканатой же паузе вновь вызовет срабатывание блока 24,Отметим также, что при использовании в качестве устройства деления 47 (фиг.4) схемы, требующей импульса запуска для работы и вычисления результата, этот импульс запуска может быть сформирован от импульса на входе синхронизации, при необходимости следует в этой связи (показанной на фиг,4 пунктиром) ввести элемент задержки, чтобы обеспечить запуск устройства деления пОсле записи информации в группу регистров, Если же устройство деления выполнено на основе комбинационной схемы, специального сигнала запуска не нужно,Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить достоверность контроля за счет исключения фиксации в качестве сбоев краевых искажений (в пороговых пределах) импульсов контролируемой последовательности, Заявляемое устройство исключает краевые искажения, причем величины нефиксируемых краевых искажений задаются порогами. Кроме того, заявляемое устройство позволяет фиксировать в качестве сбоев (в зависимости от конфигурации блока 24) как одиночные вставки, так и множественные. Формула изобретения Устройство для контроля последовательности импульсов, содержащее два формирователя импульсов, два элемента ИЛИ, первый счетчик, разрядные выходы которого являются выходами количества сбоев устройства и соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого является признаком сбоя устройства, вход контро лируемой последовательности устройства соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения достовености контроля и расширения области применения устройства, в него введены стретьего по шестой элементы ИЛИ. шесть схем сравнения, триггер, второй и третий счетчики, два блока усреднения, генератор импульсов, четыре элемента И и блок выявления дополнительных сбоев, причем выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, с первым и вторым тактовыми входами блока выявления дополнительных сбоев и с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сброса второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом третьего счетчика и с выходом генератора импульсов, группа выходов второго счетчика подключена к первым группам входов с первой по четвертую схем сравнения и к группам информационных входов блоков усреднения, вторые группы входов с первой по четвертую схем 5 сравнения являются с первого по четвертыйустановочными входами устройства соответственно, выходы "Больше или равно" первой и третьей схеМ сравнения соединены соответственно с вторыми входами пер вого и второго элементов И. выходы"Меньше или равно" второй и четвертой схем сравнения соответственно с третьими входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно 15 с первыми входами третьего и четвертогоэлементов ИЛИ и с синхровходами первого и второго блоков усреднения соответственно, группы выходов которых соединены соответственно с первыми группами входов 20 пятой и шестой схем сравнения. вторыегруппы входов которых соединены с группой выходов третьего счетчика, вход сброса которого подключен к выходу пятого элемента ИЛИ, входы которого соединены с 25 выходами третьего и четвертого элементовИЛИ, соединенными также соответственно с входом сброса и установочным входом триггера, прямой выход которого является выходом восстановленной последователь ности устройства и соединен с первым информационным входом блока выявления дополнительных сбоев и с первым входом третьего элемента И, а инверсный выход триггера соединен с вторым информацион ным входом блока выявления дополнительных сбоев и с первым входом четвертого элемента И, вторые входы третьего и четвертого элементов И соединены соответственно с выходами "Равно" пятой и шестой схем 40 сравнения, выходы третьего и четвертогоэлементов И - соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, выходы "Меньше" первой и третьей схем сравнения и выход блока выявления 45 сбоев - с входами шестого элемента ИЛИ,выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, вход контролируемой последовательности устройства соединен с входом запуска генератора импульсов. при чем блок выявления дополнительных сбоевсодержит два формирователя импульсов, два триггера, три элемента ИЛИ и элемент И, в блоке выявления дополнительных сбоев первые входы первого и второго эле ментов ИЛИ соединены соответственно свходами формирователей импульсов и являются соответственно первым и вторым информационными входами блока выявления дополнительных сбоев, вторые входы первого и второго элементов,ЛЛИ - с выходами элемента И и подключены к выходамсоответственно первого и второго тригге-.ров, информационные входы которых соединены с выходами соответственно первогои второго элементов ИЛИ, входы сброса 5триггеров объединены и подключены к выходу третьего элемента ИЛИ, синхровходы триггеров соединены с тактовыми входами блока выявления дополнительных сбоев, выходы первого и второго формирователей импульсов и элемента И соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выход элемента И является выходом блока выявления дополнительных сбоев.1751765Составитель И, Сафронова Редактор М. Циткина Техред М,Моргентал Корректор С, Лисинаэ 2693 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 45Производственно-издательский кбмбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,