Устройство для задержки импульсов с программным управлением

Оп ИСАНИЕИЗОВВЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз,СоввтсиинСоциалистическихРеспублик и, 866722(22) Заявлено 14,12,79 (21) 2852429/18-21с присоединением заявки РЬ(5 )М. Кл. Н 03 К 5/13 9 нтуйн 9 втненныЯ квинтет ьСВР но аннам нзебретеннЯ н етнрытнй. 5 (088. 8) Дата опубликования описания 25,09,81 В. А, Егунов, В, Ь, Семенов и В, И. Белецкий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДЕРЖКИ ИИПУЛЬСОВ С ПРОГРАММНЬК УПРАВЛЕНИЕМ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова- но в логических устройствах .автоматики, вычислительной техники, а также в устройствах с программным управлением.Известна быстродействующая цифровая линия задержки с программным управлением, в состав которой входит набор элементов задержки, а также набор электронных ключей для коммутации этих элементов. Это устройство позволяет сохранить форму задерживаемого сигнала, имеет небольшую начальную задержку в начале цикла задержки и обладает высоким быстродействием 1 1.Однако, в связи с тем, что время задержки у каждого элемента возрастает в геометрической прогрессий в соответствии с возрастанием его номера, то данное устройство может только реализовать квадратично возрастающие законы задержки входных импульсов и не позволяет получить плавнуюзадержку входных импульсов по любому закону, изменяющемуся от цикла кциклу,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому устройствуявляется устройство задержки, содержащее кварцевый генератор, второйгенератор, делители частоты, двоичныесчетчики, компараторы, запоминающееустройство, фазовый детектор, фильтрнизкой частоты, которое обеспечиваетвысокую точность дискретов задержкиимпульсов благодаря формированиюэталонной последовательности импуль.сов кварцевым генератором, позволяетпроизводить плавную задержку однойпбследовательности импульсов относи -тельно другой по заданной программе 1.2 1.Однако известное устройство имеетбольшую начальную задержку в началецикла, так как минимальная задержкаопределяется разностью периодов повто 866722рения генераторов Т- Т, работает тольЧ 1ко в автоколебательном режиме, а не в ждущем, не допускает перепрограммирования законом плавной задержки импульсов иэ-за применения в нем постоянного запоминающего устройства, для питания которого требуется несколько источников питания, что приводит к увеличению габаритов и веса всего устройства.Цель изобретения - уменьшение времени репрограммирования при реализации законов задержки от начала коор-, динат и упрощение устройства.Для достижения указанной цели в устройство для задержки импульсов с программным управлением, содержащее два автоколебательных генератора, выход каждого из которых подключен к счетному входу соответствующего двоич. ногс счетчика импульсов, программное устройство, введены два триггера, ретранслятор, устройство сравнения кодов, а программное устройство содержит регистр сдвига, коммутатор, дешифратор, элементы И и ИЛИ, двоичный счетчик импульсов, при этом первый вход программного устройства подключен к последовательно соединенным регистру сдвига, коммутатору, выходы которого соединены с разрешаюпрми входами первого и поразрядных элементов И, а их выходы через элемент ИЛИ соединены со счетным входом двоичного счетчика импульсов, выходы которого являются поразрядными выходами программного устройства, поразрядные выходы дешифратора соединены с управляющими входами коммутатора, второй вход программного устройства соединен с первым элементом И, а третий вход - с установочным входом двоичного счетчика импульсов, причем вход устройства соединен со счетными входами двух триггеров и с первым входом . ретранслятора, выход первого триггера подключен ко входу первого авто" колебательного генератора и к установочному входу первого двоичного счетчика импульсов, поразрядные выходыкоторого соединеныс соответствующими входами устройства сравнения кодов, выход второго триггера подключен ко входу второго автоколебательного генератора, к установочному входу второго двоичного счетчика импульсов и к третьему входу программного устройства, поразрядные выходы со второго двоичного счетчика импульсов соеди 5 1 О 15 20 иены с соответствующими поразряднымивходами дешифратора и элементов Ипрограммного устройства, выход старшего разряда второго двоичного счетчика импульсов соединен со сбросовымвходом второго триггера и с первымвходом программного устройства, второй вход которого подключен к выходувторого автоколебательного генератора,поразрядные выходы программного устройства соединены с соответствующимивходами устройства сравнения кодов,а его выход подключен ко второмувходу ретранслятора,Ретранслятор содержит элементы И,ИЛИ и формирователь по переднемуфронту, причем первый вход ретранслятора соединен с основным входом элемента И, а разрешающий вход подключен ко входу формирователя импульсов по переднему фронту и соединен со вторым входом ретранслятора, выход элемента И соединен с одним иэ входовэлемента ИЛИ, другой вход которогоподключен к выходу формирователя попереднему фронту, выход элемента ИЛИсоединен со сбросовым входом первоготриггера и с выходом устройства.На Фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема предлагаеЭОмого устройства, на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принципработы устройства,Устройствб содержит два триггераи 2 типа ,7 К два заторможенных35 автоколебательных генератора 3 и 41юдва двоичных счетчика 5 и 6 импульсов; программное устройство 7, вкоторое входят дешифратор 8, первыйэлемент 9 совпадения, поразрядные40элементы 10 совпадения, подключенные только к прямым выходам разрядовсчетчика 6 импульсов, элемент ИЛИ 11)двоичный счетчик 12 импульсов,.регистр 13 сдвига, коммутатор 14 уст 45вройство 15 сравнения кодов; ретранслятор 6, состоящий иэ элемента 17совпадения 1 формирователя 8 по перед-,нему фронту и элемента ИЛИ 19,Устройство работает следующим об 50 разом.В исходном состоянии при включении напряжения питания и отсутствиизондирующих импульсов на входе устройства триггеры 1 и 2, а также триг 55 геры в ячейках счетчиков 5,6 и 12 импульсов устанавливаются произвольно.Предположим, что на выходе триггера 1будет логическая единица, тогда она.866722 поступит на управляющий вход заторможенного автоколебательного генератора 3. В результате ее воздействия замыкается цепь обратной связи в генераторе 3, т.е. снимается запрет(логический 0 и он начинает генерироватьсерию импульсов, которая поступает насчетный вход для заполнения счетчика5 импульсов. С прямых и инверсных поразрядных выходов счетчика 5 импульсов, снимается изменяющийся параллельный двоичный код числа и поступает на соответствующие входы устройства 15 сравнения кодов. Как толькокод числа, записываемого в счетчик д5 импульсов, совпадет с кодом числа,записанного в счетчик 12 импульсов,устройство 15 сравнения кодов насвоем выходе выдает логическую единицу, которая поступает на вход формирователя 18 импульсов по переднемуфронту. С выхода формирователя 18короткий по длительности импульс,передний фронт которого совпадет спередним фронтом входной логическойединицы, пройдя через элемент ИЛИ 19,поступает на установочный вход триггера 1. Триггер 1 перебросится, и наего выходе установится логическийноль, который поступит на установочный вход счетчика импульсов 5 и науправляющий вход генератора 3 длясрыва процесса его генерации. Счетчик 5 импульсов станет в положение,когда на его прямых поразрядных выходах установится логический ноль,а на инверсных выходах - логическаяединица, Так устанавливаются в исходное состояние при включении напряжения питания триггеры 1, генератор 3и счетчик 5 импульсов. Триггер 1 под воздействием первого зондирующего импульса не успевает изменить своего состояния, так как на его сбросовый вход поступает выходной импульс с минимальной эадержРассмотрим, как устанавливается висходное состояние триггер 2, заторможенный автоколебательюй генератор4 и двоичные счетчики 6 и 12 импульсов при подаче напряжения питания наустройство, Триггер 2 после окончания переходнык процессов устанавливается в такое положение, при котором на его выходе присутствует логическая единица, которая затем поступает на управляющий вход заторможенного автоколебательного генератора 4.В генераторе 4 возникает автоколебательный процесс и на его выходе появ бляется серия импульсов,Принцип работы генераторов 3 и 4идентичен,6Проходящая на вход четчика 6 импульсов серия импульсов начинает Его заполнение.По окончанич этого процесса, когда сработает ячейка триггера старшего разряда, логическая единица воздействует на установочный вход триггера 2.Триггер 2 перебрасывается и устанавливается в исходное состояние, на его выходе находится логический ноль, который вызовет срыв автоколеб-тельного процесса в генераторе 4 и одновременно поступит на установочные входы счетчиков 6 и 2 импульсов.Счетчики б и 12 импульсов станут в исходное положение, когда на их прямых поразрядных выходах установится логический ноль, а на инверсных выходах - логическая единица. В этом случае числазаписанные в счетчики 5 и 12 импульсов совпадут, Поэтому на выходе устройства 15 сравнения кодов будет логическая единица, на этом и заканчивается автоматический процесс установки всего устройства в исходное состояние при подаче на его напряжение питания, Нужно отметить, что период повторения выходных импульсов с генератора 3 значительно меньшепериода повторения с генератора 4.Первый приходящий на вход устройства зондирующий импульс воздействует на триггеры 1 и 2 и одновременно проходит через элементы 17 и 19 на выход устройства, так как на разрешающий вход элемента 17 совпадения с выхода устройства 15 сравнения кодов поступает логическая единица. Запаздывание, вносимое устройством первому зондирующему импульсу в начале цикла задержки,будет минимальное и составляет около 30 нс. В отличие от известных устройств, в которых задержка первого зондирующего импульса в начале цикла начинается сразу с определенной величины задержкидля известного устройства равной разности периодов Т 2- ), в предлагаемом устройстве обеспечивается ретрансляция с входа на выход первого зондирующего импульса с минимально возможной задержкой, вносимой элементами 17 и 19. Поэтому задержка импульсов устройством по любому закону всегда будет начинаться от начала координат, т,е. от ноля.866722 8 кой относительно зондирующего длясохранения триггером 1 исходногоположения, Триггер 2 перебросится,изменив свое состояние с ноля на единицу, начнется генерация импульсовгенератором 4, с выхода которого онипоступают на счетный вход счетчика6 импульсов. Снимаемый с основных поразрядных выходов параллельный двоичный код числа с ячеек счетчика 6 импульсов поступает. через элементы 10совпадения на входы элемента ИЛИ 1для преобразования его из параллельного в последовательный код, которыйзатем приходит на счетный вход двоичного счетчика 1:2 импульсов для егозаполнения. Причем двоичные счетчики5 и 12 импульсов идентичны, Как только изменится код числа, записанногов счетчик.с 12 импульсов, относительносчетчика 5 импульсов, устройство . 15сравнения кодов на своем выходе выдастлогический ноль, который поступитна разрешающий вход элемента 17 совпадения для запрещения прохождениязондирующих импульсов минимальной задержкоц через этот элемент. В результате запрета прохождения зондирующих импульсов с входа на выход устройства будут отсутствовать и сбросовые импульсы на установочном входетриггера 1. Приход следующих зондирующих импульсов на вход устройстваизменит состояние триггера 1 и по",твердит состояние триггера 2. Триггер1 перебросится и на его выходе уста 1 новится логическая единица, котораяснимет запрет с установочного входасчетчика 5 импульсов и с управляющего входа заторможенного автоколебагельного генератора 3, что вызоветгенерацию импульсов и заполнение двоичного счетчика 5 импульсов. сов. Заполнение счетчика импульсов 5 будет происходить до тех пор, пока параллельные коды чисел с выхода счетчиков 5 и 12 импульсов не совпадут на входе устройства 15 сравнения кодов, которое в этом случае на своем выходе выдает логическую единицу, поступающую на вход формирователя 18 импульсов по переднему фронту, Формирователь 18 импульсов на своем выходе сформирует импульс положительной полярности, задержанный относительно зондирующего импульса, который проходит через элемент 19 на выход устройства и одновременно сбрасывает в исходное состояние триггер 1. Так происходит задержка зондирующих импульсов на текущую дискретную величину времени, определяемую по формуле 1= й Тмюд 4 где т.д - текущая дискретная величина времени задержки зондирукпцих импульсов; И,1 - число, записанное в счетчик импульсов 5; Т - период повторения выходных импульсов с гене ратора 3, равный минимальной величине задержки входных импульсов. 5 16 5 29 23 Установка триггерав исходное состояние вызовет прекращение генерации импульсов с генератором 3 и возвращение счетчика 5 импульсов в первоначальное положение, когда на его поразрядныхпрямых выходах будет логический ноль, а на инверсных - логическая единица, В это время генератор 4 и счетчики импульсов 6 и 12 продолжают работать, отсчитывая время, равное циклу задержки. Следовательно, коды чисел с выхода счетчиков 5 логический ноль, Поэтому на выходе устройства незадержанные зондирующие импульсы будут отсутствовать. Приход Заторможенный автоколебательный генератор 3 задает минимальную дискретную величину времени плавной задеРРдси зондирующих импульсов, которая равна периоду повторения Т его выходньи импульсов и составляет от долей и до единиц мкс в зависимости от установленной частоты следования выходных импульсов, Заторможенный автоколебательиый генератор 4 задает минимальную единицу времени цикла задержки, которая равна периоду повторения его выходных импульсов и может принимать значения от единиц и до десятков мс в зависимости от установленной час-, тоты следования генерируемых импульна вход устройства следунщих во времени зондирующих импульсов приведетк переключению триггера 1 и снова вы,зовет генерацию импульсов генератором 3 и заполнение счетчика 5 им пульсов до нового совпадения кодово. чисел с выхода счетчиков 5 и 12 импульсов в устройстве 15 сравнения кодов, На выходе устройства 15 появит- . ся логическая единица, из которой сформируется импульс положительной полярности, задержанный относительно . начала цикла задержки на новую дискретную величину С ипроходящий2 адчерез элемент 19 йа выход устройства, он одновременно воздействует на и 12 импульсов будут не совпадать и 40устройство 15 сравнения кодов выдасттекущее дискретное время цикла задержки убывает в соответствии с этимзаконом. При получении задержки зондирующих импульсов (фиг. Зб) выходные поразрядные импульсы с дешифратора 8 поочередно открывают один изэлементов 10 совпадения, начиная смладшего разряда и кончая старшимразрядом. Из приведенных примеров видно,что реализация любого закона задержки импульсов получается при помощисоответствующих подключений в коммутаторе 14 элементов 10 совпадения 35согласно ступенчатой аппроксимацииреального, закона и определения текущего значения числа Й, При получениикриволинейных законов задержки в общем.случае изменяется коэффициент деления с выхода счетчика 6 импульсов.Программа законов задержки непосредственно закладывается в диодную переключающуюся матрицу коммутатора 14,входы которой связаны с выходами дешифратора 8, а выходы - с разрешающими входами элементов 9 и 1 О совпадения, Репрограммирование устройствапроизводится соответствующей коммутации входов и выходов переключающейся ЗЕдиодной матрицы коммутатора 14 припомощи переключателей, исходя из требований нового закона. задержки. емкость памяти программного устройс ваопределяется разрядностью счетчиков5,6 и 12 импульсовдешифратора 8 иразрядностью переключающейся матрицыкоммутатора 14, Благодаря такому построению программного устройствапамять его сохраняется при отключенииисточника питания. Для получения законов задержки импульсов, изменяющихся от цикла к циклу, с выхода триггера старшего разряда счетчика 6 импульсов логическая единица после45окончания каждого цикла работы подается на вход регистра 13 сдвига, свыходов которого движущаяся логическая единица от цикла к циклу воз действует на соответствующие входыкоммутатора 14 для подключения эле 50ментов 9 и 10 совпадения и выходамдешифратора 8 для получения запрограммированного закона задержки. В известном и предлагаемом устройствезадержка входных импульсов преобразуется в двоичный параллельный код числа. В известном устройстве это техническое решение реализовано для автоколебательного процесса, причем известное устройство сложно.Предлагаемое устройство выполнено полностью на интегральных микросхемах, имеет один источник питания и гораздо проще в схемном исполнении, чем известное устройствоблагодаря чему удалось довести. весо-габаритные характеристики его до необходимой величины.формула изобретения1. Устройство для .задержки импульсов с программным управлением, содержащее два автоколебательных генератора, выход каждого из которых подключен к счетному входу соответствующего двоичного счетчика импульсов, программное устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени репрограммирования при реализации законов задержки от начала координат и упрощения устройства, в него введены два триггера, ретранслятор, устройство сравнения кодов, а программное устройство содержит регистр сдвига, коммутатор, дешифратор элементы И и ИЛИ, двоичный счетчик им) пульсов, при этом первый вход програмного устройства подключен к последовательно соединенным регистру сдвига, коммутатору, выходы которого соединены с разрешающими входами первого и поразрядных элементов И, а их выходыфФ через элемент ИЛИ соединены со счет,ным входом двоичного счетчика импульсов, выходы с которого являются поразрядными выходами программного устройства, поразрядные выходы дешифратора соединены с управляющими входами коммутатора, второй вход программного устройства соединен с первым элементом И, а третий вход - с установочным входом двоичного счетчика импульсов, причем вход устройства соединен со счетными входами двух триггеров и с первым входом ретранслятора, выход первого триггера подключен ко входу первого автоколебательного генератора нк. установочному входу первого двоичного счетчика импульсов, поразрядные выходы которого соединены с соответствующими входами устройства сравнения кодов, выход второго триггера подкаочеи ко входу второго автоколебательиого генератора, к установочному входу второго двоичного счетчика импульсов и к третьему входу13 8 программного устройства, поразрядныевыходы со второго двоичного счетчикаимпульсов соединены с соответствующими поразрядными входами дешифратора и элементов И программного устройства, выход старшего разряда второго двоичного счетчика импульсов соединен со сбросовым входом второго триггера и с первым входом програм много устройства, второй вход которого подключен к выходу второго авто- колебательного генератора, поразрядные выходы спрограммного устройства соединены с соответствующими входами устройства сравнения кодов, а его выход подключен ко второму входу ретранслятора.2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ретранслятор содержит элементы И, ИЛИ и фор 66722 14мирователь по переднему фронту, причем первый вход ретранслятора соединен с основщщ входм элемента И, а разрешающий вход подключен ко входу Формирователя импульсов по передчему Фронту и соединен со вторым входом ретранслятора, выход элемента И соединен с одним из входов элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к вы- О ходу Формирователя по переднемуфронту, выход элемента ИЛИ соединен со сбросовым входом первого триггера и с выходом устройства. Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе 1. Патент США Р 4016511,кл. 333-29, опублик. 05.04.77,2. Патент США У 3913021,кл. 328-62, опублик.14.10.75(прототип).