Формувач періодичної послідовності імпульсів типу меандр з настроюваною тривалістю періоду і затримки початку формування відносно стартового імпульсу

Реферат: Формувач періодичної послідовності імпульсів типу меандр з настроюваною тривалістю періоду і затримки початку формування відносно стартового імпульсу містить два двійкових лічильника, один з яких реверсивний, налагоджений на режим віднімання, що має вхід подачі імпульсів синхронізації, вхід дозволу синхронного паралельного завантаження і входи подачі даних при завантаженні, вхід дозволу режиму лічби, вхід асинхронної установки у нульовий стан, вихід переповнювання; перший, другий і третій елементи АБО; стартостопний пристрій, який містить ланцюжок, що складається з послідовно з'єднаних резистора і конденсатора, синхронний Dтригер зі входом асинхронної установки у нульовий стан, перший і другий елементи І. Введено синхронний DL-тригер зі входом дозволу переходу L і входом асинхронної установки у нульовий стан, включений за схемою однорозрядного лічильника (інверсний вихід DL-тригера з'єднано з його входом D). UA 123112 U (54) ФОРМУВАЧ ПЕРІОДИЧНОЇ ПОСЛІДОВНОСТІ ІМПУЛЬСІВ ТИПУ МЕАНДР З НАСТРОЮВАНОЮ ТРИВАЛІСТЮ ПЕРІОДУ І ЗАТРИМКИ ПОЧАТКУ ФОРМУВАННЯ ВІДНОСНО СТАРТОВОГО ІМПУЛЬСУ UA 123112 U UA 123112 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до імпульсної, обчислювальної і вимірювальної техніки призначена для формування періодичної послідовності імпульсів типу меандр з настроюванню тривалістю періоду і затримки початку формування відносно стартового імпульсу. Відомі формувачі, що містять кварцовий задаючий генератор, який працює в безперервному режимі, пристрій синхронізації і вихідний пристрій, що забезпечує формування необхідних імпульсів, часові параметри яких визначаються часовими параметрами імпульсів, що подаються на вхід [Ю.В. Новиков Основы цифровой техники. - М.: "МИР", 2001. - Рис. 5.13-5.18]. Недолік відомих пристроїв - складність внутрішньої структури. Відомі формувачі імпульсів з перенастроюваною тривалістю [патенти України на корисну модель № № 575947, 71808, 59473, 7885]. Недолік пристроїв -складність структури. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є формувач періодичної послідовності імпульсів типу меандр з настроюванню тривалістю періоду і затримки початку формування відносно стартового імпульсу (патент України на корисну модель № 59481), який містить два двійкових лічильника, один з яких реверсивний, налагоджений на режим віднімання, що має вхід подачі імпульсів синхронізації, вхід дозволу синхронного паралельного завантаження і входи подачі даних при завантаженні, вхід дозволу режиму лічби, вхід асинхронної установки у нульовий стан, вихід переповнювання; перший, другий і третій елементи АБО; стартостопний пристрій, який містить ланцюжок, що складається з послідовно з'єднаних резистора і конденсатора, синхронний D-тригер зі входом асинхронної установки у нульовий стан, перший і другий елементи І, при цьому загальна точка послідовно сполучених резистора і конденсатора з'єднана з інформаційним входом D-тригера, з першими входами елементів І; вихід першого елемента І з'єднано зі входом асинхронної установки D-тригера в нульовий стан; вихід другого елемента І з'єднано зі входами асинхронної установки лічильників у нульовий стан; тактові входи лічильників утворюють вхід формувача - вхід подачі періодичної послідовності імпульсів з виходу зовнішнього кварцового генератора; тактовий вхід D-тригера утворює вхід подачі імпульсів запуску; другий вхід першого елемента І утворює вхід подачі імпульсів зупинки формування вихідних імпульсів; другий вхід другого елемента І з'єднано виходом першого елемента АБО, перший вхід якого з'єднано з виходом D-тригера; вихід першого елемента АБО з'єднано з першим входом другого елемента І. Недолік відомого пристрою - складність схеми настроювання формувача на задану тривалість часових параметрів імпульсів на виході, що обумовлено необхідністю використання двох реверсивного лічильників, визначаючого задані параметри і, як наслідок, висока споживана потужність, висока вартість. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення настроювання формувача на задану тривалість імпульсів, зменшення споживаної потужності та вартості. Поставлена задача вирішується тим, що в формувач періодичної послідовності імпульсів типу меандр з настроюванню тривалістю періоду і затримки початку формування відносно стартового імпульс, який містить два двійкових лічильника, один з яких реверсивний, налагоджений на режим віднімання, що має вхід подачі імпульсів синхронізації, вхід дозволу синхронного паралельного завантаження і входи подачі даних при завантаженні, вхід дозволу режиму лічби, вхід асинхронної установки у нульовий стан, вихід переповнювання; перший, другий і третій елементи АБО; стартостопний пристрій, який містить ланцюжок, що складається з послідовно з'єднаних резистора і конденсатора, синхронний D-тригер зі входом асинхронної установки у нульовий стан, перший і другий елементи І, при цьому загальна точка послідовно сполучених резистора і конденсатора з'єднана з інформаційним входом D-тригера, з першими входами елементів І; вихід першого елемента І з'єднано зі входом асинхронної установки Dтригера в нульовий стан; вихід другого елемента І з'єднано зі входами асинхронної установки лічильників у нульовий стан; тактові входи лічильників утворюють вхід формувача вхід подачі періодичної послідовності імпульсів з виходу зовнішнього кварцового генератора; тактовий вхід D-тригера утворює вхід подачі імпульсів запуску; другий вхід першого елемента І утворює вхід подачі імпульсів зупинки формування вихідних імпульсів; другий вхід другого елемента І з'єднано виходом першого елемента АБО, перший вхід якого з'єднано з виходом D-тригера; вихід першого елемента АБО з'єднано з першим входом другого елемента І, згідно з корисною моделлю, введено синхронний DL-тригер зі входом дозволу переходу - L і входом асинхронної установки у нульовий стан, включений за схемою однорозрядного лічильника (інверсний вихід DL-тригера з'єднано з його входом D), прямий вихід DL-тригера, який утворює вихід формувача, з'єднано з другим входом першого елемента АБО, тактовий вхід DL-тригера з'єднано зі входом формувача, а вхід асинхронної установки у нульовий стан з'єднано з виходом другого елемента І; вхід дозволу переходу DL-тригера з'єднано з виходом другого елемента АБО, перший вхід 1 UA 123112 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 якого з'єднано з виходом переповнення першого лічильника, а другий - з виходом третього елемента АБО і входом дозволу синхронного паралельного завантаження першого лічильника; виходи другого, третього і четвертого розрядів першого лічильника з'єднано зі входами третього елемента АБО; значення сигналів на входах паралельного завантаження першого лічильника, що забезпечують настроювання формувача на задані часові параметри вихідної послідовності імпульсів, значення тривалості затримки формується значенням сигналу з виходу переповнення лічильника, значення тривалості імпульсів і паузи формуються значенням сигналу з виходу першого розряду лічильника, так при настроюванні формувача на формування послідовності типу меандр, тривалість імпульсів і паузи яких дорівнює дванадцяти періодам тактових імпульсів (що подаються на вхід формувача з виходу зовнішнього кварцового генератора), а тривалість затримки початку формування відносно стартового імпульсу дорівнює десяти періодам, перший вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з рівнем логічного нуля, другий вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з його виходом переповнення, третій вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з його першим виходом, четвертий вхід паралельного завантаження з'єднано з рівнем логічної одиниці. На фіг. 1 приведена схема формувача. Формувач містить: реверсивний двійковий лічильник 1, налагоджений на режим віднімання, який має вхід подачі тактових імпульсів С, вхід налагодження на режим підсумовування/віднімання U, вхід дозволу синхронного паралельного завантаження L і входи подачі завантажуваних даних D0-D3, вхід дозволу режиму лічби Р0, вхід асинхронної установки у нульовий стан R, вихід переповнювання Р4; синхронний DL-тригер 2 зі входом дозволу переходу L і входом асинхронної установки у нульовий стан R; синхронний D-тригер 3 зі входом асинхронної установки у нульовий стан R; перший (4) і другий (5) елементи І; перший (6), другий (7) і третій (8) елементи АБО; послідовно з'єднані резистор 9 і конденсатор 10, підключені до джерела живлення +Е. Загальна точка послідовно сполучених резистора 9 і конденсатора 10, з'єднана з інформаційним входом тригера 3, з першими входами елементів 4, 5. Другий вхід елемента 4 утворює вхід подачі імпульсів зупинки (Stop) формування вихідних імпульсів. Вихід елемента 4 з'єднано зі входом асинхронної установки тригера 3 у нульовий стан. Другий вхід елемента 5 з'єднано з виходом елемента 6. Вихід елемента 5 з'єднано зі входами асинхронної установки у нульовий стан лічильника 1 і DL тригера 2. Перший вхід елемента 6 з'єднано з виходом тригера 3. Другий вхід елемента 6 з'єднано з прямим виходом (Q1) DL-тригера 2, що утворює вихід (F) формувача. Вихід переповнення (Р4) лічильника 1 з'єднано з першим входом елемента 7. При настроюванні формувача на формування послідовності типу меандр, тривалість імпульсів і паузи яких дорівнює дванадцяти періодам тактових імпульсів (що подаються на вхід формувача з виходу зовнішнього кварцового генератора), а тривалість затримки початку формування відносно стартового імпульсу дорівнює десяти періодам, перший (D0) вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з рівнем логічного нуля, другий (D1) вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з його виходом переповнення і входом елемента 7, третій вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з його першим виходом, четвертий вхід паралельного завантаження з'єднано з рівнем логічної одиниці. Вихід елемента 7 з'єднано зі входом (L) дозволу переходу DL-тригера 2. Виходи другого (Q1), третього (Q2) і четвертого (Q3) розрядів лічильника 1 з'єднано зі входами елемента 8. Вихід елемента 8 з'єднано з другим входом елемента 7 і входом (L) дозволу завантаження лічильника 1. Тактові входи лічильника 1 і тригера 2 утворюють вхід (С) формувача - вхід подачі періодичної послідовності імпульсів з виходу зовнішнього кварцового генератора. Тактовий вхід тригера 3 утворює вхід подачі імпульсів запуску (Start). Працює формувач в наступній послідовності. Наявність ланцюжка, що складається із поєднаних послідовно резистора 9 і конденсатора 10, підключеного до шини живлячої напруги +Е, при включенні джерела живлення протягом деякого проміжку часу формує рівень логічного нуля на входах елементів 4 та 5, забезпечуючи формування рівня логічного нуля на їхніх виходах, тобто на входів R асинхронної установки у нульовий стан тригерів 2, 3 і лічильника 1. Після закінчення перехідного процесу, пов'язаного з включенням джерела живлення, лічильник 1 і тригери переходять у нульовий стан, формуючи: рівень логічного нуля на виходах Q1-Q3, на виході елемента 8, на першому вході елемента 7, на вході дозволу синхронного завантаження, рівень логічної одиниці на виході переповнення лічильника І, на другому вході елемента 7, рівень логічного нуля на прямих виходах тригерів 2, 3 і на виході елемента 6, який з'єднано зі входом елемента 5, що забезпечує рівень логічного нуля на входах R асинхронної установки у нульовий стан лічильника 1 і тригера 2 і по закінченню перехідного процесу, 2 UA 123112 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пов'язаного із зарядом конденсатора 11. Оскільки режим асинхронної установки лічильника і тригера у нульовий стан має пріоритет по відношенню до всіх останніх режимів, то до тих пір поки на вході елемента 6 (а отже і на його виході) зберігатиметься рівень логічного нуля, при надходженні тактових імпульсів нульовий стан лічильника 1 і тригера 2 залишатиметься незмінним, тобто залишатиметься незмінним нульове значення на виході формувача, одиничне значення на його виході переповнення і на вході дозволу завантаження лічильника 1, одиничне значення вході і виході елемента 7, тобто на вході L тригера 2. Під час вступу імпульсу запуску (Start) на тактовий вхід С тригера 3 по його фронту тригер переходить в одиничний стан), формуючи рівень логічної одиниці на його виході (Q=1), виході елемента 6, а отже на вході та виході елемента 5, що забезпечує рівень логічної одиниці на входах R лічильника 1 і тригера 2, знімаючи блокування. Оскільки на вході L лічильника 1 рівень логічного нуля, а на вході L тригера 2 рівень логічної одиниці, то к моменту вступу чергового тактового імпульсу лічильник 1 знаходиться у режимі готовності завантаження, а тригер 2 у режимі заборони переходу. І тоді під час вступу першого (після закінчення перехідного процесу, пов'язаного із зняттям блокування) тактового імпульсу С по його фронту відбувається паралельне завантаження лічильника 1 значеннями сигналів, яки сформовано на входах D0-D3 (D3D2D1D0=1010=10). Лічильник переходить у стан 1010, що веде до формування нульового значення на виході переповнення лічильника 1, одиничного значення на виході елемента 8 і вході L лічильника, до заборони завантаження лічильника 1 і дозволу режиму лічби (віднімання). Нульовий стан тригера 2 (нульове значення сигналу на виході формувача) залишається незмінним. Під час вступу подальших тактових імпульсів зміст лічильника 1 зменшуватиметься, а нульовий стан тригера 2 залишається незмінним. Як тільки зміст лічильника 1 стане рівним 0001 на виходах елементів 8, 7 формується нульового значення. В результаті цього лічильник 1 перейде в режим завантаження, а тригер 2 в режим переходу. І тоді під час вступу наступного тактового імпульсу по його фронту відбувається паралельне завантаження лічильника 1 значеннями сигналів, на входах D0-D3 (D3D2D1D0=1100=12). Лічильник переходить у стан 110. Тригер 2 перейде в одиничний стан, формуючи одиничне значення на виході формувача. Під час вступу подальших тактових імпульсів зміст лічильника 1 зменшуватиметься, а одиничний стан тригера 2 залишається незмінним. Як тільки зміст лічильника 1 станe рівним 0001 на виходах елементів 8, 7 формується нульового значення. В результаті цього лічильник 1 перейде в режим завантаження, а тригер 2 в режим переходу. І тоді під час вступу наступного тактового імпульсу по його фронту відбувається паралельне завантаження лічильника 1 значеннями сигналів, які сформовано на входах D0-D3 (D3D2D1D0=1100=12). Під час вступу подальших тактових імпульсів зміст лічильника 1 зменшуватиметься, а нульовий стан тригера 2 залишається незмінним. Як тільки зміст лічильника 1 стане рівним 0001 на виходах елементів 7, 8 формується нульового значення. В результаті цього лічильник 1 перейде в режим завантаження, а тригер 2 в режим переходу. Надалі процеси повторюються. Таким чином, після закінчення перехідного процесу, пов'язаного із зняттям блокування, під час вступу на вхід С формувача періодичної послідовності імпульсів з періодом Т на прямому виході тригера 2 генерується періодична послідовність імпульсів, тривалість імпульсів і паузи яких дорівнює 12Т, з затримкою відносно стартового імпульсу, яка дорівнює 10Т. Зупинка процесу формування вихідної послідовності імпульсів здійснюється подачею імпульсу, відповідного рівню логічного нуля, на вхід зупинки (Stop), що формує активний рівень сигналу на вході R асинхронної установки D-тригера 3, що призводить до переходу його у нульовий стан (Q=0). Імпульс Stop, як правило, асинхронний по відношенню до імпульсів зовнішнього генератора і до стану тригера 2. Якщо у момент вступу імпульсу Stop тригер 2 знаходитиметься у нульовому стані, то при переході D-тригера 3 у нульовий стан на входах елемента 6 і його виході буде сформований рівень логічного 0, обумовлюючи рівень логічного нуля на вході та виході елемента 5, що призведе до переходу лічильника 1 у нульовий стан, а отже, до припинення процесу генерації. Якщо у момент вступу імпульсу Stop тригер 2 знаходитиметься стані відмінному від нульового, то на виході формувача з'єднаного зі входом елемента 6, буде рівень логічної одиниці, обумовлюючи рівень логічної одиниці на його виході і вході елемента 5. Оскільки на другому вході елемента 5 також рівень логічної одиниці, визначуваний напругою на конденсаторі 10, який зарядився при включенні джерела живлення, то на входах R лічильника і тригера 2 буде рівень логічної одиниці. Звідси витікає, що у момент вступу імпульсу Stop припинення генерації не станеться, обумовлюючи тим самим запобігання спотворенню останнього імпульсу у вихідній послідовності. І тільки зі вступом подальших тактових імпульсів, 3 UA 123112 U 5 10 коли відбуватиметься перехід тригера 2 у нульовий стан на входах елемента 6 і його виході буде сформований рівень логічного 0, обумовлюючи рівень логічного нуля на вході та виході елемента 5, що призведе до переходу лічильника 1 у нульовий стан, а отже до припинення процесу генерації. Зі вступом наступного імпульсу запуску усі процеси повторюються. На фіг. 2 приведений граф переходів формувача, що складається з двох кілець (верхнє кільце граф переходів лічильника 1, нижнє кільце - граф переходів тригера 2) із загальною вершиною, відповідною нульовому стану лічильника і тригера 2, а на фіг. 3 зображені епюри, що ілюструють роботу для варіанта настроювання формувача на тривалість імпульсів і паузи, яка дорівнює 12Т, з затримкою (tз) початку формування імпульсів на виході відносно стартового імпульсу, що визначається значенням (D3D2D1D0=1010=10). Оскільки стартові імпульси асинхронні по відношенні до тактових імпульсів, то тривалість затримки початку формування знаходиться у діапазоні: 10Т < tз < 11T. На відміну від відомого пристрою спрощення структури другого лічильника дозволило спростити технологію його виготовлення, знизити споживану потужність і вартість. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 45 50 55 Формувач періодичної послідовності імпульсів типу меандр з настроюваноюю тривалістю періоду і затримки початку формування відносно стартового імпульсу, який містить два двійкових лічильники, один з яких реверсивний, налагоджений на режим віднімання, що має вхід подачі імпульсів синхронізації, вхід дозволу синхронного паралельного завантаження і входи подачі даних при завантаженні, вхід дозволу режиму лічби, вхід асинхронної установки у нульовий стан, вихід переповнювання; перший, другий і третій елементи АБО; стартостопний пристрій, який містить ланцюжок, що складається з послідовно з'єднаних резистора і конденсатора, синхронний D-тригер зі входом асинхронної установки у нульовий стан, перший і другий елементи І, при цьому загальна точка послідовно сполучених резистора і конденсатора з'єднана з інформаційним входом D-тригера, з першими входами елементів І; вихід першого елемента І з'єднано зі входом асинхронної установки D-тригера в нульовий стан; вихід другого елемента І з'єднано зі входами асинхронної установки лічильників у нульовий стан; тактові входи лічильників утворюють вхід формувача вхід подачі періодичної послідовності імпульсів з виходу зовнішнього кварцового генератора; тактовий вхід D-тригера утворює вхід подачі імпульсів запуску; другий вхід першого елемента І утворює вхід подачі імпульсів зупинки формування вихідних імпульсів; другий вхід другого елемента І з'єднано виходом першого елемента АБО, перший вхід якого з'єднано з виходом D-тригера; вихід першого елемента АБО з'єднано з першим входом другого елемента І, який відрізняється тим, що введено синхронний DL-тригер зі входом дозволу переходу L і входом асинхронної установки у нульовий стан, включений за схемою однорозрядного лічильника (інверсний вихід DL-тригера з'єднано з його входом D), прямий вихід DL-тригера, який утворює вихід формувача, з'єднано з другим входом першого елемента АБО, тактовий вхід DL-тригера з'єднано зі входом формувача, а вхід асинхронної установки у нульовий стан з'єднано з виходом другого елемента І; вхід дозволу переходу DL-тригера з'єднано з виходом другого елемента АБО, перший вхід якого з'єднано з виходом переповнення першого лічильника, а другий - з виходом третього елемента АБО і входом дозволу синхронного паралельного завантаження першого лічильника; виходи другого, третього і четвертого розрядів першого лічильника з'єднано зі входами третього елемента АБО; значення сигналів на входах паралельного завантаження першого лічильника, що забезпечують настроювання формувача на задані часові параметри вихідної послідовності імпульсів, значення тривалості затримки формується значенням сигналу з виходу переповнення лічильника, значення тривалості імпульсів і паузи формуються значенням сигналу з виходу першого розряду лічильника, так при настроюванні формувача на формування послідовності типу меандр, тривалість імпульсів і паузи яких дорівнює дванадцяти періодам тактових імпульсів (що подаються на вхід формувача з виходу зовнішнього кварцового генератора), а тривалість затримки початку формування відносно стартового імпульсу дорівнює десяти періодам, перший вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з рівнем логічного нуля, другий вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з його виходом переповнення, третій вхід паралельного завантаження лічильника з'єднано з його першим виходом, четвертий вхід паралельного завантаження з'єднано з рівнем логічної одиниці. 4 UA 123112 U 5 UA 123112 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6