Устройство тактовой синхронизации

Устройство тактовой синхронизации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 150780, бюллетень 14о26

Дата опубликования описания 17.07.80 (51)М. Кл

Н 03 К 5/153

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

/ (53) УДК 621 142 (088. 8) (72) Автор изобретения

М. В. Мелень

Львовский ордена Ленина политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в цифровых вычислительных машинах, цифровых измерительных приборах и в цифровых преобразователях, гле необходимо привязать асинхронные импульсы к импульсам тактовой частоты или при поступлении управляющего импульса, асинхронного к импульсам тактовой частоты, выделить одиночный ближайший импульс из последовательности тактовых импульсов, а также часть последовательности тактовых импульсов.

Известны устройства синхронизации, используемые в дискретной автоматике 15 и электронной технике, содержащие три триггера, пять элементов совпадения, два инвертора, шины управляющих и тактовых импульсов (11 . Эти чстоойства обладают ограниченным диапазоном дли- 20 тельностей синхронизируемых импульсов, а также не позволяют выделять опрепеленнчю часть последовательности тактовых импульсов.

Наиболее близким по своей техничес25 кой сущности к изобретению является устройство тактовой синхронизации, содержащее триггеры; элементы совпадения, логические формирователи импульсов, инвертор, шины тактовых и 30 управляющих импульсов, причем первый вход первого элемента совпадения соединен с шиной управляющих импульсов, а выход соединен с единичным входом первого триггера, единичный выход которого соединен с логическим входом первого логического формирователя импульсов и с первым входом второго элемента совпадения, второй вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, нулевой Выход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента совпадения, второй вход которого через инвеотор соединен с шиной чправляющих импульсов, а выход соединен с нулевым входом второго триггера, единичный выход которого,соединен с третьим входом второго элемента совпадения, а нулевой выход — со вторым входом первого элемента совпадения, при этом выход первого логического формирователя импульсов соединен с единичным входом второго триггера, тактовйй вход вторбго логического фор мирователя импчльсов соединен с шиной тактовых импульсов, а выход — с нулевым входом первого триггера (2) .

В известном устройстве асинхронные импульсы привязываются не к бли, жайшему тактовому импульсу, à через

748839 один тактовый импульс от момента поступления асинхронного импульса. Таким образом, известное устройство обладает низким быстродействием и не позволяет йыделять ойределенную часть последовательности тактовых импульсов.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, 10 что в устройство тактоной синхронизации, содержащее два триггера, три элемента совпадения, два логических формирователя импульсов, инвертор, шины тактоных и управляющих импульсов, причем первый вход первого элемента совпадения соединен с шиной управляющих импульсов, а выход соединен с единичным входом первого триггера, единичный выход которого соедин н с логическим входом первого ло- 0 гического формирователя импульсов и с первым входом второго элемента сон падения, второй вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, нулевой выход первого триггера соеди- 25 нен с первым входом третьего элемента совпадейия, второй вход которого через инвертор соединен с шиной управляющих кмпульсон, а выход соединен с нулевым входом второго триггера, еди- Зр ничный выход которого соединен с третьим входом второго элемента совпадения, а нулевой выход подключен ко второму входу первого элемента совпадения, при этом выход первого логичес-35 кого формирователя импульсов соединен с единичным входом второго триггера, тактовый вход второго логического формирователя импульсов соединен с шиной тактовых. импульсон, а его выход подключен к нулевому входу первого 40 триггера, дополнительно введены два элемента совпадения, инвертор, логический элемент И и триггер, единичный и информационный вхады которого соедйнены между собой, а также с ин- 45 формационным входом первого триггера и с выходом первого элемента совпадения, причем первый вход первого допол нительного элемента совпадения соединен с единичным выходом первого триг- 50 гера, второй вход его через дополнительный инвертор соединен с шиной тактовых импульсов, а выход соединен с тактовым входом первого логического формирователя импульсов, при этом 55 первый вход второго дополнительного элемента совпадения соединен с синхровходом первого триггера, второй его вход соединен с нулевым выходом второго триггера, а выхол соединен с нулевым входом дополнительного триг- 60 гера, а его едийичный выход соединен с первым входом логического элемента

И, второй вход которого соединен с „. единичным выходом второго триггера,а выход соединен с логическим входом f5 второго логического формирователя им. пульсов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства тактовой синхронизации; на фиг. 2 — эпюры напряжений, иллюстрирующие формирование выходных импульсов н режиме синхронизации, иа фиг. 3 — эпюры напряжений, иллюстрирующие работу устройства при выделении части последовательности тактоных импульсов.

Устройство тактовой синхронизации (фиг. 1) содержит триггеры 1, 2, дополнительный триггер 3, элементы 4.

5,6,7,8 совпадения, логические формирователи 9, 10 импульсов, инверторы

11,12, логический элемент И 13, шину

14 тактовых импульсов, шину 15 "Старт" импульсов, шину 16 упранляющих импульсов, шину 17 "Стоп"-импульсов.

Логический формирователь импульсов имеет два входа: логический и тактовый (на чертеже тактовый ахоп отмечен за- . черненным прямоугольником). На выходе логического формирователя импульсов формируется отрицательный импульс из отрицательного перепада на тактовом нходе, если при этом на логический вход подается нысокий потенциал. Если на логический вход подается низкий потенциал, то при любом потенциале на тактовом входе, на его выходе поддерживается высокий потенциал, а выходной импульс не формируется.

Устройство оаботает следующим образом.

В исходном положении триггеры 1 и

2 находятся в нулевом состоянии, а триггер 3 — в единичном состоянии. На шинах управляющих импульсов и "Старт""Стоп" — импульсов присутствует низкий потенциал. Элементы 4, 5, 7, 8 совпадения закрыты (на их выходах поддерживается высокий потенциал). Элемент 6 совпадения открыт, а на выходе логического элемента И 13 присутствует низкий потенциал. Присутствие тактовых импульсов на шине 14 не изменяет состояния устройства тактовой синхронизации.

Режим синхронизации: при поступлении первого же управляющего импульса (фиг. 2а) происходит переключение элемента 4 совпадения и инвертора 12. На выходе элемента 4 совпадения появляется низкий потенциал (фиг. 2в), вызывающий установку триггера 1 в единичное состояние (фиг. 2r), а также и триггера 3 (если он до этого находится в нулевом состоянии).На нулевом выходе триггера 1 устанавливается низкий потенциал, что приводит к появлению на выходе элемента б совпадения высокого потенциала. Триггер 2 ые удерживается принудительно в нулевом состоянии низким потенциалом. Высокий потенциал с единичного выхода триггера 1 подается на входы элементов 5 и

748839

8 совпадения, а также на логический вход формирователя 9, Поскольку потенциал на единичном выходе триггера 2 низкий, то,на выходе элемента 8 продолжает сохраняться высокий потенциал, независимо от значения сигналов на двух остальных его входах.

Появление сигнала,отрицательного импульса) на выходе формирователя 9 зависит от временного соотношения между моментом установки н единич- 10 ное состояние триггера 1 и тактовой частоты (фиг. 2б).Поскольку второй вход элемента 5 соединен с шиной тактовых импульсов через иннертор 11, то н промежутке между тактовыми импуль- 15 сами элемент 5 переходит в нулевое состояние (фиг, 2д). При поступлении отрицательного перепада на тактовый вход формирователя 9 на выходе последнего формиоуется короткий отрицательный импульс (фиг. 2е). Этот импульс устанавливает н единичное состояние триггер 2 (фиг. 2ж). Низкий потенциал с выхода триггера 2 является запрещающим для прохождения входного сигнала через элемент 4, а низкий потенциал с триггера 1 запрещает воздействие входного сигнала через элемент 6 на нулевой вход триггера 2.

Следовательно, к приходу следующего положительного импульса тактовой частоты на двух из трех входов элемента 8 уже имеются высокие уровни. Поскольку на обоих входах логического элемента И 13 имеются уже высокие уровни, то и на его выходе появляется З5 также высокий потенциал, который поступает на логический вход формирователя 10. C появлением тактового импульса на входе элемента 8 на его выходе формируется отрицательный им- 40 пульс (Фиг. 23), синхронный с HMпульсом тактовой частоты и длительностью, равной длительности импульса тактовой частоты.

По заднему фронту этого же такто- 45 ного импульса на выходе формирователя 10 формируется отрицательный импульс, фиг. 2и), устанавлинающий триггер 1 в нулевое состояние. Потенциал на его нулевом выходе становится высо-50 ким. По окончании управляющего импульса потенциал на выходе инвертора

12 также становится высоким, что в свою очередь, приводит к появлению низкого потенциала на выходе элемента 55

6, который устанавливает триггер 2 в нулевое состояние.

Таким образом, устройство синхронизации возвращается н исходное состояние.

При поступлении следующего управляющего импульса цикл работы устройства повторяется.

Режим выделения части последовательности тактовых импульсон следующий.

С поступлением "Старт"-импульса (фиг. 3a) триггер 1 устанавливается в единичное (фиг. Зб),-а триггер 3 в нулевое состояние (фиг.Зв). При

;этом низкий уровень выходного напряжения триггера 3 поступает на первый вход логического элемента И 13, что приводит к появлению на логическом входе формирователя 10 низкого уровня напряжения (фиг. Зг), благодаря чему при любом потенциале на тактовом входе формирователя на его выходе поддерживается высокий потенциал, а выходной импульс не формируется. На нулевом выходе триггера

1 устанавливается низкий потенциал, что приводит к появлению на выходе элемента 6 совпадения высокого потенциала. Триггер 2 не удерживается принудительно в нулевом состоянии низким потенциалом. Высокий потенциал с единичного выхода триггера 1 подаетчя на входы элементов 5 и 8 совпадения, а также на логический вход формирователя 9. Поскольку второй вход эле мента 5 совпадения соединен с шиной тактовых импульсов через инвертор 11, то н промежутке между тактовыми импульсами (фиг. Зд) элемент 5 переходит в нулевое состояние (фиг. Зе). При поступлении отрицательного перепада на тактовый вход формирователя 9 на выходе последнего формируется короткий отрицательный импульс (фиг. Зж).

Этот импульс устананливает в единич- ное состояние триггер 2 (фиг. Зз).

Следовательно, к приходу следующего положительного импульса тактовой частоты на двух из трех входов элемента

8 уже имеются высокие уровни. С появлением тактовых импульсов на входе элемента 8 на его выходе формируются импульсы (фиг. Зи), синхронные с импульсами тактовой частоты и длительностью, равной длительности импульса тактоной частоты. Таким образом, до прихода "Стоп"-импульса на выходе устройства формируется последовательность импульсон, выделяемая из входной последовательности тактовых импульсов. При поступлении "Стоп"-импульса (фиг. Зк) триггер 3 изменяет свое состояние, т.е. переходит н единичное состояние, так как на его информационном входе имеется высокий потенциал. Импульс с единичного выхода триггеоа 3 поступает на первый вход элемента 13, что приводит к появлению на его выходе высокого уровня напряжения, так как на его втором входе имеется высокий потенциал. После установления на единичном выходе триггера 3 высокого потенциала импульсный сигнал на выходе формирователя 10 появляется по заднему фронту ближайшего по времени тактового импульса .(фиг.Зл), Этот сигнал устанавливает триггер 1 в нулевое состояние. Потенциал на его 4

748839 нулевом выходе становится высоким,что, в свою очередь, приводит к появлению низкого потенциала на выходе элемента

6, который устанавливает триггер 2 в нулевое состояние, и устройство синхронизации возвращается в исходное состояние.

Таким образом, при воздействии

"Старт"-импульса на выходе устройства формируются целые импульсы, начиная со следующего после момента появления "Старт"-импульса. При приходе

"Стоп"-импульса во время действия входного импульса формирование выходного импульса продолжается до образования целого импульса. Воздействие

"Стоп"-импульса во время паузы тактовых импульсов соответствует окончанию формирования поеледовательности выходных импульсов.

Правильная и надежная работа уст- 20 ройства (отсутствие неполноценных импульсов) обеспечивается при любых комбинациях распределения во времени сигналов управления и тактовых импульсов.

Формула изобретения

Устройство тактовой синхронизации, содержащее два триггера,три элемента совпадения, два логических формирователя импульсов,инвертор, шины тактовых и управляющих импульсов, причем первый вход первого элемента совпадения соединен с шиной управляющих импульсов, а выход соединен с единичным входом первого триггеоа, единичный выход которого соединен с логическим входом первого логического формирователя импульсов и с первым входом второго элемента совпадения, второй вход которого соединен с шиной 4р тактовых импульсов, нулевой ныход первого триггера соединен с первым входом третьего элемента совпадения, нторой вход которого через инвертор соединен с шиной управляющих имйульсов, а выход соединен с нулевым входом второго триггера, единичный выхоц которого соединен с третьим входом второго элемента совпадения, а нулевой выход подключен ко второму входу первого элемента совпадения, выход первого логического формирователя импульсов соединен с единичным нходом второго триггера, тактовый вход второго логического формирователя импульсов соединен с шиной тактовых импульсов, а

его выход подключен к нулевому входу первого триггера, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены дна элемента совпадения, инвертор, логический элемент И и триггер, единичный и информационный входы которого соединены между собой, а также с информационным входом первого триггера и с выходом первого элемента совпадения, причем первый вход первого дополнительного элемента совпадения соединен с единичным выходом первого триггера, второй вход его через дополнительный инвертор соединен с шиной тактовых импульсов, а ныход соединен с тактовым входом первого логического формирователя импульсов, при этом первый нход второго дополнительного элемента совпадения соединен с синхровходом первого триггера, второй его вход соединен с нулевым выходом второго триггера, а выход соединен с нулевым входом дополнительного триггера, а его единичный выход соединен с первым нходом логического элемента И, второй вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, а выход соединен с логическим входом второго логического формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское. свидетельство СССР

Р 457176,кл. H 03 К 5/13, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 453791, кл. НОЗ К 5/153, )974.

748839

Составитель В. Муляр

Р акто Т. Лошка ева Тех еда шпанская Ко екто E. Папп

Эаказ 4 62/49 Тираж 995 Подписное.

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4