Делитель частоты следования импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники. Устройство содержит: два счетчика 3, 4, RS-триггер 5, элемент И 2, элемент ИЛИ - НЕ 1, две кодовые шины 6, 8, управляющую шину 9, входную шину 7, две выходные шины 10.1, 10.2. 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности, для получения тактирующих серий.

Известен программируемый делитель частоты, содержащий первый и второй счетчики импульсов, первую кодовую шину, которая подключена к информационным входам первого счетчика импульсов, вторую кодовую шину, которая соединена с информационными входами второго счетчика импульсов, первый триггер, к информационному входу которого подключен выход первого счетчика импульсов, второй триггер, информационный вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, третий триггер, первый выход которого подключен ко второй выходной шине и к входу записи первого счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с входной шиной, с тактовыми входами первого и второго триггеров и с вычитающим входом второго счетчика импульсов, к входу записи которого подключен второй выход третьего триггера, первый вход которого соединен с выходом первого триггера и с первой выходной шиной, шину тактовых импульсов, которая подключена ко второму входу третьего триггера, третий вход которого соединен с выходом второго триггера и с третьей выходной шиной.

Недостатком данного делителя частоты является ограниченная область применения, вследствие того, что отсутствует управление включением в работу и отключением делителя с помощью внешнего сигнала.

Известен делитель частоты следования импульсов с регулируемой длительностью импульсов, содержащий первый счетчик импульсов, элемент Исключающее ИЛИ, второй счетчик импульсов, тактовый вход которого соединен с тактовым входом первого счетчика импульсов, с входной шиной и со вторым входом элемента Исключающее ИЛИ, элемент ИЛИ, ко входам которого подключены выходы, за исключением выхода младшего разряда, второго счетчика импульсов, элемент ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с выходом младшего разряда второго счетчика импульсов и с выходом элемента ИЛИ, триггер, к первому входу которого подключен выход элемента ИЛИ-НЕ, первую кодовую шину, которая соединена с информационными входами первого счетчика импульсов, младший разряд первой кодовой шины, кроме того, соединен с первым входом элемента Исключающее ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу триггера, третий вход которого соединен с нулевой шиной, вторую кодовую шину, которая подключена к информационным входам второго счетчика импульсов, вход записи которого соединен с выходом и с входом записи первого счетчика импульсов и с четвертым входом триггера, выход которого соединен с выходной шиной.

Недостатком данного делителя частоты также является ограниченная область применения вследствие возможности управления его работой внешним сигналом.

Наиболее близким по технической сущности является делитель частоты следования импульсов, содержащий первый и второй элементы И, первый и второй счетчики импульсов, входную шину, которая подключена к первым входам первого и второго элементов И, первые кодовые шины, которые соединены с информационными входами первого счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с входом записи второго счетчика импульсов и с выходом первого элемента И, вторые кодовые шины, которые подключены к информационным входам второго счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с входом записи первого счетчика импульсов и с выходом второго элемента И, элемент ИЛИ, к входам которого подключены выходы первого и второго счетчиков импульсов, триггер, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первую выходную шину, которая соединена с единичным выходом триггера и со вторым входом первого элемента И, вторую выходную шину, которая соединена с нулевым выходом триггера и со вторым входом второго элемента И.

Недостатком данного делителя частоты также является ограниченная область применения вследствие невозможности управления его работой внешним сигналом, что, в частности, не позволяет его использовать в устройствах и системах, в которых делитель должен выдать определенное число импульсов установленной длительности.

Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения путем получения возможности управления работой делителя частоты внешним сигналом.

Поставленная цель достигается тем, что в известный делитель частоты следования импульсов, содержащий первый счетчик импульсов, второй счетчик импульсов, элемент ИЛИ-НЕ, элемент И, первые кодовые шины, которые подключены к информационным входам первого счетчика импульсов, вторые кодовые шины, которые соединены с информационными входами второго счетчика импульсов, входную шину, первую и вторую выходные шины, введены RS-триггер и шина управления, которая подключена к первому входу элемента И и ко второму входу элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с первой выходной шиной, с единичным выходом RS-триггера и с входом записи второго счетчика импульсов, к входу сброса которого подключен выход элемента И, второй вход которого соединен со второй выходной шиной и с нулевым выходом RS-триггера, к R-входу которого подключен выход заема второго счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен со входной шиной и с вычитающим входом первого счетчика импульсов, выход заема которого подключен к S-входу RS-триггера, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом записи первого счетчика импульсов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый делитель частоты следования импульсов отличается наличием RS-триггера и шины управления и их связями с другими элементами схемы.

Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение предлагаемого технического решения с другими техническими решениями показывает, что RS-триггеры и шины управления широко известны.

Однако при их введении в указанной связи с другими элементами схемы в предлагаемый делитель частоты следования импульсов расширяется область применения последнего, так как он может быть использован и в тех устройствах и системах, в которых он должен по внешнему сигналу выдать определенное задаваемое число импульсов установленной длительности. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения "существенные отличия" (технический уровень).

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого делителя частоты следования импульсов; на фиг.2, 3 - временные диаграммы работы делителя частоты следования импульсов; Делитель частоты следования импульсов содержит элемент ИЛИ-НЕ 1, элемент И 2, первый счетчик импульсов 3, к входу записи (входу "WR") которого подключен выход элемента ИЛИ-НЕ 1, второй счетчик импульсов 4, вход сброса которого соединен с выходом элемента И 2, RS-триггер 5, к S-входу которого подключен выход заема (выход "BR") счетчика импульсов 3, а к R-входу - выход заема счетчика импульсов 4, первые кодовые шины 6, которые соединены с информационными входами счетчика импульсов 3, входную шину 7, которая подключена к вычитающим входам счетчиков импульсов 3 и 4, вторые кодовые шины 8, которые соединены с информационными входами счетчика импульсов 4, шину управления 9, которая подключена к первому входу элемента И 2 и ко второму входу элемента ИЛИ-НЕ 1, первую выходную шину 10-1, которая соединена с входом записи счетчика импульсов 4, с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 1 и с единичным выходом RS-триггера 5, вторую выходную шину 10-2, которая соединена со вторым входом элемента И 2 и с нулевым выходом триггера 5.

Счетчики импульсов 3 и 4 работают по задним фронтам импульсов, поступающих на их вычитающий вход. При поступлении на вход записи счетчика 3 (4) нулевого сигнала в счетчик 3 (4) заносится код, находящийся на его информационных входах. Вход записи имеет приоритет перед вычитающим входом, т.е. при наличии сигнала на входе записи и поступлении импульсов на вычитающий вход в счетчике 3 (4) находится код, поданный на его информационные входы, (т. е. счетчик 3 (4) при этом не работает по вычитающему входу). На выходе заема счетчика 3 (4) появляется нулевой сигнал при нулевом содержимом счетчика 3 (4) и при наличии импульса на его вычитающем входе. Вход сброса счетчика 4 имеет приоритет перед его вычитающим входом и входом записи.

Триггер 5 по R и S-входам работает от нулевых сигналов.

На шины 6 и 8 подаются коды чисел N₁ и N₂, пропорциональных необходимым длительностям выходных импульсов и пауз, на шину 7 подаются импульсы, частота которых делится. Импульсные последовательности на шинах 10-1 и 10-2 взаимно инверсны.

При реализации счетчиков 3 и 4 на микросхемах серии К155, например, на микросхеме К155ИЕ7 перед вычитающим входом необходимо поставить инвертор К155ЛН1.

На временных диаграммах - фиг.2, 3 номера осей совпадают с номерами шин и элементов, приведенных на фиг.1, сигналы на выходах которых показаны на соответствующих осях. Стрелочки в сигналах на осях 3 и 4 (это сигналы на выходах заема счетчиков 3 и 4 соответственно) означают: стрелочка, направленная вниз - момент вычитания из содержимого счетчика "1", стрелочка, направления вверх - момент записи в соответствующий счетчик кода числа с соответствующих кодовых шин. На фиг.2 показана работа делителя частоты следования импульсов при поступлении единичного сигнала на шину 9 при нулевом положении триггера 5, на фиг.3 - при поступлении единичного сигнала на шину 9 при единичном положении триггера 5. На временных диаграммах - фиг.2, 3 показана работа делителя частоты при подаче на шины 6 кода числа N₁ = 3, а на шины 8 - N₂ = 2.

Делитель частоты следования импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии на шине 9 находится единичный сигнал, поэтому на выходе элемента ИЛИ-НЕ 1 имеется нулевой сигнал и счетчик импульсов 3 находится в режиме записи, т.е. в нем записан код с шин 6 и работа его по вычитающему входу блокирована, на выходе заема счетчика 3 имеется единичный сигнал. Триггер 5 находится в нулевом положении, поэтому на выходе элемента И 2 имеется единичный сигнал, удерживающий счетчик импульсов 4 в нулевом положении. На шину 7 поступают импульсы входной частоты. Так как содержимое счетчика 4 равно "0", то в паузу после каждого входного импульса на выходе заема счетчика 4 появляется нулевой сигнал, подтверждающий нулевое положение триггера 5. На шине 10-1, таким образом, находится нулевой сигнал, на шине 10-2 - единичный. Если при включении питания триггер 5 установится в единичное положение, то элемент И 2 будет закрыт, а на входе записи счетчика 4 будет единичный сигнал и тогда счетчик 4 начнет работать по вычитающему входу и в момент, когда его содержимое станет равным "0" (при включении питания в счетчик 4 может записаться любое число) и наступит пауза после импульса с шины 7, записавшего нулевой код в счетчик 4, на выходе счетчика 4 появится нулевой сигнал, который установит триггер 5 в нулевое положение и делитель частоты следования импульсов установится в исходное состояние, если на шине 9 находится единичный сигнал.

Работа делителя частоты следования импульсов в режиме деления частоты начинается при появлении нулевого сигнала на шине 9. При появлении нулевого сигнала на шине 9 на выходе элемента И 2 появляется нулевой сигнал и разрешается работа счетчика импульсов 4 по входу записи, так как на входе записи находится нулевой сигнал, поэтому в счетчик 4 записывается код числа N₂ с шин 8. Одновременно, при появлении нулевого сигнала на шине 9 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 1 появляется единичный сигнал, разрешается работа счетчика импульсов 3 по вычитающему входу. Импульсы, поступающие с шины 7 на вычитающий вход счетчика 3, уменьшают каждый на "1" содержимое счетчика импульсов 3 и при окончании на вычитающем входе этого счетчика N₁-го, после появления нулевого сигнала на шине 9, импульса на его выходе заема появляется нулевой сигнал, устанавливающий триггер 5 в единичное положение. На единичном выходе триггера 5 появляется единичный сигнал, на нулевом - нулевой сигнал, соответствующие сигналы появляются на выходных шинах 10-1 и 10-2, и, кроме того, на входе записи счетчика 3 появляется нулевой сигнал и в счетчик 3 записывается код числа N₁ с шин 6, при этом блокируется работа счетчика 3 по вычитающему входу, а на входе записи счетчика 4 появляется единичный сигнал, разрешающий работу этого счетчика по вычитающему входу.

Каждый импульс, поступающий на вычитающий вход счетчика 4 после установки триггера 5 в единичное положение. На единичном выходе триггера 5 появляется единичный сигнал, на нулевом - нулевой сигнал, соответствующие сигналы появляются на выходных шинах 10-1 и 10-2, и, кроме того, на входе записи счетчика 3 появляется нулевой сигнал и в счетчик 3 записывается код числа N₁ с шин 6, при этом блокируется работа счетчика 3 по вычитающему входу, а на входе записи счетчика 4 появляется единичный сигнал, разрешающий работу этого счетчика по вычитающему входу. Каждый импульс, поступающий на вычитающий вход счетчика 4 после установки триггера 5 в единичное положение, уменьшает содержимое этого счетчика импульсов на "1". При окончании на вычитающем входе счетчика 4 N₂-го импульса появляется нулевой сигнал на выходе заема счетчика импульсов 4 и триггер 5 устанавливается в нулевое положение. На выходных шинах 10-1 и 10-2 значения сигналов меняются на противоположные, кроме того, на входе записи счетчика 4 появляется нулевой сигнал, и в этот счетчик записывается код числа N₂ с шин 8, при этом блокируется работа счетчика 4 по вычитающему входу, а на входе записи счетчика 3 появляется единичный сигнал (так как на обоих входах элемента ИЛИ-НЕ 1 находятся теперь нулевые сигналы), разрешающий работу этого счетчика импульсов по вычитающему входу. Далее, до появления единичного сигнала на шине 9, делитель частоты следования импульсов работает аналогично описанному выше. На единичном выходе триггера 5 и, соответственно, на шине 10-1 формируется последовательность импульсов длительностью t_U1 = N₂T, где Т - период входных импульсов, с паузой - t_n1 = N₁T₁, на нулевом выходе триггера 5 и, соответственно, на шине 10-2 формируется последовательность импульсов длительностью t_U2 = N₁T, с паузой - t_n2 = N₂T, период импульсов на обоих шинах - Т_вых = (N₁ + N₂)T.

При появлении единичного сигнала на шине 9 в то время, когда триггер 5 находится в нулевом положении, т.е. при наличии единичного сигнала на нулевом выходе триггера 5, срабатывает элемент И 2, и счетчик импульсов 4 устанавливается в нулевое положение, кроме того, появляется нулевой сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 1 и в счетчик импульсов 3 записывается код числа N₁ с шин 6 и блокируется работа этого счетчика импульсов по вычитающему входу, т. е. делитель частоты следования импульсов переходит в исходное состояние. Данный случай иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на фиг.2.

При появлении единичного сигнала на шине 9 в то время, когда триггер 5 находится в единичном положении, т.е. при наличии нулевого сигнала на нулевом выходе триггера 5, делитель частоты следования импульсов работает так, как описано выше, до момента установки триггера 5 в нулевое положение. В момент появления единичного сигнала на нулевом выходе триггера 5 делитель частоты следования импульсов устанавливается в исходное положение таким образом, как это произошло в предыдущем случае. Данный случай иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на фиг.3.

Экспериментальные исследования предлагаемого делителя частоты следования импульсов подтвердили его работоспособность и возможность более широкого применения, так как он допускает управление своей работой с помощью внешнего сигнала, подаваемого на шину 9, при этом не искажается длительность импульсов на шине 10-1.

Формула изобретения

ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий первый счетчик импульсов, второй счетчик импульсов, элемент ИЛИ - НЕ, элемент И, первые кодовые шины, которые подключены к информационным входам первого счетчика импульсов, вторые кодовые шины, которые соединены с информационными входами второго счетчика импульсов, входную шину, первую и вторую выходные шины, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены RS-триггер и шина управления, которая подключена к первому входу элемента И и второму входу элемента ИЛИ - НЕ, первый вход которого соединен с первой выходной шиной, единичным выходом RS-триггера и входом записи второго счетчика импульсов, к входу сброса которого подключен выход элемента И, второй вход которого соединен с второй выходной шиной и нулевым выходом RS-триггера, к R-входу которого подключен выход заема второго счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с входной шиной и вычитающим входом первого счетчика импульсов, выход заема которого подключен к S-входу RS-триггера, выход элемента ИЛИ - НЕ соединен с входом записи первого счетчика импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3