Пристрій тактової синхронізації

Устройство тактовой синхронизации, содержащее счетчик импульсов, подключенный к первому выходу ("такты") устройства, инвертор, элемент И, первый, второй, третий и четвертый триггеры, второй выход ("данные") устройства соединен с выходом первого триггера, у которого Д-вход соединен с первым входом ("данные") устройства, а С-вход объединен с Д-входом второго триггера и 41383 дополнительно включен пятый триггер, подключенный Д-входом к Д-входу первого триггера, и распределитель, у которого соединены: R-вход с треть входом ("такты") устройства, С-вход - с четвертым входом ("стробирующие импульсы") устройства, СЕ-вход - с пятым выходом, первый выход - с С-входом пятого триггера, второй выход - с R-входом второго триггера, третий выход - с первым входом элемента И, четвертый выход - с Двходами четвертого и третьего триггера, у которого С-вход подключен к выходу пятого триггера и Свходом второго и четвертого триггера, Д-вход которого соединен со вторым входом ("управление") устройства, а выход - с R-входом счетчика, соединенного С-входом с выходом второго триггера, СЕ-входом с выходом элемента И, подключенного вторым входом к выходу третьего триггера. Благодаря выполнению новых связей между элементами, общими у предлагаемого устройства и прототипа, и введению пятого триггера и распределителя, воспринимающего по С-входу высокочастотные "стробирующие импульсы", достигается преимущество предложенного устройства независимость его работы от скорости передачи информации, так как в нем отсутствуют элементы, работа которых зависит от длительности поступающих из канала связи сигналов или пауз между ними. При этом в предложенном устройстве сохранены положительные свойства прототипа – возможность перехода от инерционной к безынерционной тактовой синхронизации и высокая надежность работы. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, а на фиг. 2-1...2-16 - временные диаграммы для основных режимов работы устройства. Устройство содержит счетчик 1, выход которого подключен к первому выходу 2 устройства ("такты") и ко входу инвертора 3, а управляющий СЕ-вход - к выходу элемента И 4. В устройство также включены первый...пятый триггеры 5...9, причем выход первого триггера соединен со вторым выходом 10 устройства ("данные"), Д-вход -- с Д-входом триггера 9 и первым входом 11 устройства ("данные"). Выход триггера 9 соединен с Свходами триггеров 6, 7 и 8, а Д-вход триггера 8 соединен со вторым входом 12 устройств ("управление"). Распределитель 13 образует последовательность из пяти сигналов на выходах 1...5 при отсутствии блокирующего сигнала на R-входе, подключение к третьему входу 14 устройства ("такты"), образуемые распределителем импульсы синхронизированы с сигналами с четвертого входа 15 устройства ("стробирующие импульсы"), которые формируются внешним (не показанным на фиг. 1) высокочастотным генератором. Счетчик может быть построен, например, на микросхеме К561ИЕ все триггеры - на микросхемах К561ТМ2, распределитель - на микросхеме К561ИЕ9. Счетчик на микросхеме К561ИЕ10 управляется либо положительным перепадом уровня сигнала, поступающего на его С-вход, при подаче на его СЕ-вход сигнала с уровнем логической "1", либо отрицательным перепадом сигнала на СЕ-входе при наличии на С-входе сигнала с уровнем логического "0". Распределитель на микросхеме К561ИЕ9 удерживается в состоянии, ко торое определяется номером выхода, сигнал "1" от которого подан на его СЕ-вход. Устройство работает следующим образом. На вход 11 устройства подается информационная и синхронизирующая последовательность сигналов ("данные"), в которой момента перепада уровней передаваемых сигналов соответствуют фронты (начальные фазы) сигналов генератора тактовых импульсов передатчика. В предложенном устройстве должно быть обеспечено синфазирование выходных сигналов счетчика 1, являющи хся вы ходными тактовыми импульсами устройства, по отношению к тактовым сигналам передатчика, находящегося на противоположном конце канала связи, по которому информация с частотой F поступает в устройство-приемник. При большой протяженности канала связи увеличивается вероятность искажения принимаемых сигналов помехами, что приводит к появлении "ложных" перепадов уровня принимаемых сигналов. Чтобы уменьшить влияние помех на работу приемника, синфазирование генератора тактовых импульсов приемника проводят "инерционно" - каждым зафиксированным перепадом уровня принимаемого сигнала фаза тактовых импульсов лишь корректируется в направлении компенсации их сдвига относительно тактовых импульсов передатчика. Величина коррекции в каждом сеансе равна периоду тактовых импульсов, поступающи х вход 14 устройства. Если частоту эти х сигналов принять равной n × F , величина коррекции фазы тактовых импульсов приемника в каждом сеансе окажется равной 1 (т.е. 1 n части периода входных тактоnF вых импульсов). Ясно, что при этом "ложный" перепад во входной последовательности сигналов сместит фазу генератора тактовых импульсов приемника на величину 1 n , что при достаточно большой величине " n " не приведет к рассинхрониэации приемника по отношению к передатчику. Инерционность синхронизации, определяемая величиной " n ", приводит к тому, что для начального "втягивания" в синхронизм передатчика и приемника требуется проведение n 2 сеансов коррекции, в связи с чем целесообразно величину " n " выбирать с учетом возможного уровня помех в канале связи. Когда помехи в канале связи отсутствуют или пренебрежимо малы, переходят к "ударной" (безынерционной) синхронизации, устанавливая начальную фазу тактовых импульсов приемника при фиксации каждого перепада уровня в принимаемой из канала связи последовательности. Чтобы обеспечить одинаковость частот тактовых импульсов приемника и передатчика при подаче на вход 14 тактовых импульсов с частотой n × F , счетчик 1 должен обладать коэффициентом деления входных импульсов, равным " n ", и формировать на выходе сигналы с частотой F . На фиг. 2-1 представлены сигналы n × F , поступающие на вход 14 устройства. В течение времени, когда уровень сигналов на вход 14 равен 1, распределитель 13 удерживается в начальном состояние при котором сигнал "1" образуется на его выходе 1 (фиг. 2-2). Во втором полупериоде сиг 2 41383 налов n × F распределитель 13 деблокируется и оказывается чувствительным к стробирующим импульсам, поступающим на С-вход распределителя 13 со входа 15 устройства от внешнего (не показанного на фиг. 1) высокочастотного генератора. Частота сигналов на входе 15 ограничивается возможностями используемой элементной базы и, в свою очередь, ограничивает верхний предел частоты F . Верхний предел F и частота ( F1 ) сигналов, поступающих на вход 15 устройства, с учетом того, что не менее четырех периодов F1 должно "уложиться" в один полупериод сигнала n ×F , должны удовлетворять соотношению F > 2 × 4 × F т.е. F < 1 лу, т.е. фаза выходных тактовых импульсов в этих периодах не корректируется. На фиг. 2-12...2-16 приводятся временные диаграммы, поясняющие работу устройства для случая опережения выходными сигналами счетчика сигналов передатчика. В этом случае в момент образования сигнала "1" на выходе триггера 9 (фиг. 2-12) на Д-вход триггера 6 подан сигнал "0", а на Д-вход триггера 7 - сигнал "1". В результате триггер 6 остается в состоянии "0" (фиг. 2-13), а триггер 7 переводится в "1". С инверсного выхода триггера 7 сигнал "0" (фиг. 2-14) поступает на вход элемента И 4, блокируя его чувствительность к сигналу "1", поступающему на другой вход с вы хода 3 распределителя 13. Таким образом, в рассматриваемом периоде сигнала, поступающего на вход 14 устройства, на входы счетчика 1 не подаются управляющие сигналы (фиг. 2-15), счетчик не изменяет своего состояния (фиг. 2-16), а образование очередного выходного сигнала на выходе 1 задерживается на один период сигнала n × F ; осуществлена коррекция фазы сигналов приемника в направлении частичной компенсации их опережения по отношению к фазе тактовых импульсов передатчика. По сигналу "1" с вы хода 4 распределителя 13 триггер 7 возвращается в "0", благодаря чему в каждом из следующих периодов сигналов, поступающих на вход 14 устройства и показанных на фиг. 2 на вход счетчика 1 от И 4 поступает по одному управляющему сигналу, т.е. коррекция фазы тактовых импульсов приемника не проводится. Если уровень помех в канале связи между передатчиком и приемником пренебрежимо мал, устройство по сигналу "1", поступающему на вход 12, переходит в режим "ударной" (безынерционной) синхронизации. В этом случае каждым фронтом сигнала, образованным на выходе триггера 9, триггер 8 переводится в состояние "1" и по Rвходу переводит счетчик 1 в начальное состояние, т.е. устанавливает начальную фазу тактовых импульсов приемника. Так как триггер 8 удерживается в состоянии "1" во всем интервале времени, когда с помощью триггеров 6 и 7 формируются управляющие сигналы для счетчика "1", воздействие узлов инерционной синхронизации на работу счетчика заблокировано. В паузах между моментами "ударной" синхронизации на счетчик поступают только управляющие сигналы от И 4, т.е. коррекция фазы тактовых сигналов приемника не проводится. В режим инерционной синхронизации устройство переходит после снятия сигнала "1" со входа 12. В результате тактовые сигналы, образуемые на выходе счетчика во все х рассмотренных режимах работы устройства, оказываются синфазированными относительно тактовых сигналов передатчика и, следовательно, по отношению информационной последовательности. Поэтому эти сигналы могут использоваться для управления триггере 5, образующим выходные информационные сигналы. Сигналы с выходов счетчика и триггера 5 поступают во внешнее устройство (не показанное на фиг. 1) для последующей обработки. F1 При n = 16 и F1 = 3 ×10 6 Гц 8× n можно обеспечить работу устройства при частоте F , превышающей 20000 Гц. На фиг. 2-3...2-6 показаны сигналы, образуемые на выходах 2...5 распределителя 13. Каждым фронтом сигнала на выходе 1 распределителя 13 триггер 9 устанавливается в состояние, соответствующее уровню сигнала на информационном входе 11 устройства. Если к моменту образования очередного сигнала "1" на выходе 1 распределителя на вход 11 поступил сигнал "1", триггер 9 переводится в "1" (фиг. 2-7) и формирует при этом управляющий сигнал на Свхода х триггеров 6 и 7. Состояние, в которое устанавливаются триггеры 6 и 7, определяете уровнем сигнала на выходе счетчика. Если фаза выходных сигналов счетчика 1 отстает от фазы тактовых импульсов передатчика, в момент подачи управляющих сигналов на С-входы триггеров 6 и 7 на их Д-входы подаются, соответственно, сигналы "1" и "0". Триггер 6 (фиг. 2-8) переводится в "1", а триггер 7 остается в состоянии "0", формируя сигнал "1" на инверсном выходе (фиг. 2-9). Так как на СЕвход счетчика 1 от элемента И 4 подается сигнал "1" (фиг. 2-10), фронтом сигнала от 6, поступающим на С-вход счетчика 1, он переводится в очередную позицию, при этом изменяется сигнал на выходе 20 сче тчика (фиг. 2-11). Сигналом "1" с выхода 2 распределителя 13 триггер 6 возвращается в "0" (фиг. 2-8), и на Свход счетчика 1 с этого момента подается сигнал "0". Сигнал "1" с выхода 3 распределителя 13 поступает на вход элемента И 4, в результате чего на инверсном выходе 4 образуется сигнал нулевого уровня (фиг. 2-10), который поступает на СЕвход счетчика и приводит к очередному изменению состояния счетчика (фиг. 2-11). Как видно, в одном периоде сигнала n × F на вход счетчика 1 в рассматриваемом режиме поступает два управляющих сигнала, что приводит к ускорению (на один период сигнала n × F ) образования очередного сигнала на выходе счетчика 1, т.е. к частичной компенсации отставания фазы выходного сигнала счетчика 1 по отношению к фазе тактовых импульсов передатчика. В каждом из следующих показанных на фиг. 2 периодов сигналов, поступающих на вход 14 устройства, на входы счетчика 1 поступает по одному управляющему сигна 3 41383 Фиг. 1 4 41383 Фиг. 2 5 41383 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6