RU2019907C1

RU2019907C1 - Programmable pulse generator

Info

Publication number: RU2019907C1
Application number: RU92008449A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Максимов
Original assignee: Александр Васильевич Максимов
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: radio electronics. SUBSTANCE: generator uses a clock pulse generator, frequency divider, multiplexer, inverter, commutator, pulse shaper and a totalizing pulse counter. The programmable pulse generator generates a series of pulses with a definite duration of intervals between series and with programmable durations of intervals between each pair of series pulses and series duration. Different durations of intervals between each pair of series pulses are defined by setting of the commutator switches to a definite position, it can be effected both before the beginning of generator operation and in the process of its operation. A comparatively small number of commutator inputs and outputs provides for generation of sufficiently large number n^m of pulse trains in a series differing form one another. EFFECT: simplified circuitry of programmable pulse generator and its enhanced reliability. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к генераторам, вырабатывающим серии импульсов, и может быть использовано в радиоэлектронике, технике связи, измерительной технике, системах автоматического управления и контроля, системах кодирования, в частности в электронных устройствах кодирования систем защиты от несанкционированного доступа. The invention relates to pulsed technology, in particular to generators generating a series of pulses, and can be used in electronics, communication technology, measuring technology, automatic control and monitoring systems, coding systems, in particular in electronic encoding devices of security systems against unauthorized access.

Известен программируемый генератор импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика импульсов, четыре блока элементов И и с коммутаторами, три элемента И, три элемента ИЛИ и два триггера. Известный генератор позволяет формировать серии импульсов с различными длительностями пауз между импульсами, а также различными интервалами между сериями импульсов, длительностями импульсов и количествами импульсов в серии. Known programmable pulse generator containing a clock pulse generator, two pulse counters, four blocks of AND elements with switches, three AND elements, three OR elements and two triggers. The known generator allows you to generate a series of pulses with different durations of pauses between pulses, as well as various intervals between series of pulses, pulse durations and the number of pulses in a series.

Известен также программируемый генератор импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика импульсов, два блока задания программ, два элемента И, два дешифратора и элемент НЕ. Данный генератор позволяет формировать последовательности импульсов с различными длительностями пауз между импульсами, а также различными длительностями импульсов. A programmable pulse generator is also known, comprising a clock pulse generator, two pulse counters, two program setting blocks, two AND elements, two decoders and an NOT element. This generator allows you to generate a sequence of pulses with different durations of pauses between pulses, as well as various pulse durations.

Недостатком известных генераторов является то, что длительности пауз между всеми импульсами одной серии равны между собой. A disadvantage of the known generators is that the pause durations between all pulses of the same series are equal to each other.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является программируемый генератор импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, первый мультиплексор и инвертор, а также четыре элемента И, два триггера, вычитающий счетчик импульсов, второй мультиплексор, два делителя частоты с переменными коэффициентами деления, датчики тактирования паузы, тактирования импульса, длительности паузы, длительности импульса и количества импульсов. Closest to the invention in terms of essential features is a programmable pulse generator containing a clock pulse generator, a frequency divider, a first multiplexer and an inverter, as well as four And elements, two triggers, a subtracting pulse counter, a second multiplexer, two frequency dividers with variable division factors, pause clock, pulse clock, pause, pulse duration, and pulse count sensors.

Известный генератор импульсов обеспечивает возможность управления длительностями пауз между импульсами, а также длительностями импульсов как в непрерывном режиме формирования импульсов, так и в режиме с заданным количеством импульсов в серии. The known pulse generator provides the ability to control the duration of the pauses between pulses, as well as the duration of the pulses both in the continuous mode of pulse formation and in the mode with a given number of pulses in a series.

К недостаткам известного генератора относится следующее: длительности пауз между импульсами возможно изменять лишь с помощью специальных внешних устройств, воздействующих на датчики тактирования и длительности паузы и не синхронизированных с генератором, в связи с этим невозможно обеспечить надежное программное изменение длительностей пауз между каждой парой импульсов серии; для формирования нескольких серий импульсов необходима подача на вход генератора внешнего запускающего импульса перед каждой серией; не предусмотрено формирование пауз определенной длительности между сериями импульсов; повышенная сложность, связанная с использованием делителей частоты с переменными коэффициентами деления, что снижает надежность программируемого генератора импульсов. The disadvantages of the known generator include the following: the duration of pauses between pulses can be changed only with the help of special external devices that act on the clock sensors and pause duration and are not synchronized with the generator, in this regard, it is impossible to provide a reliable program change of pause duration between each pair of pulses of a series; for the formation of several series of pulses, an external trigger pulse must be supplied to the generator input before each series; formation of pauses of a certain duration between series of pulses is not provided; increased complexity associated with the use of frequency dividers with variable division factors, which reduces the reliability of the programmable pulse generator.

Целью изобретения является создание высоконадежного программируемого генератора импульсов, позволяющего формировать серии импульсов с определенными длительностями пауз между сериями, программируемыми длительностями пауз между каждой парой импульсов серии и cоответcтвенно програмируемой длительноcти cерии. При этом должна быть обеcпечена возможноcть задания различных длительноcтей пауз между каждой парой импульcов cерии с помощью простейших коммутационных элементов, входящих в состав генератора, как до начала работы генератора, так и в процессе его работы. The aim of the invention is to create a highly reliable programmable pulse generator that allows you to generate a series of pulses with specific pause durations between series, programmable pause durations between each pair of pulses of a series and an appropriately programmable series duration. In this case, it should be possible to set various pause durations between each pair of series pulses using the simplest switching elements that make up the generator, both before the generator starts to work and during its operation.

Поставленная цель решается тем, что в известный программируемый генератор импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, мультиплексор и инвертор, введены коммутатор, формирователь импульсов и суммирующий счетчик импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом коммутатора и информационным входом делителя частоты, выходы которого, с первого по предпоследний, подключены к соответствующим входам коммутатора, начиная с второго, а последний выход - к первому информационному входу мультиплексора, каждый из остальных информационных входов которого соединен с соответствующим выходом коммутатора, а выход - через инвертор с входом формирователя импульсов, выход которого является выходом программируемого генератора импульсов и подключен к входу сброса делителя частоты и входу суммирующего счетчика импульсов, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора. The goal is solved by the fact that in the known programmable pulse generator containing a clock generator, a frequency divider, a multiplexer and an inverter, a commutator, a pulse shaper and a summing pulse counter are introduced, while the output of the clock generator is connected to the first input of the switch and the information input of the frequency divider whose outputs, from the first to the penultimate, are connected to the corresponding inputs of the switch, starting from the second, and the last output to the first information input of the mule an multiplexer, each of the other information inputs of which is connected to the corresponding output of the switch, and the output is through an inverter with an input of a pulse shaper, the output of which is the output of a programmable pulse generator and connected to the reset input of the frequency divider and to the input of the summing pulse counter, the outputs of which are connected to address inputs multiplexer.

Коммутатор содержит переключатели, общий контакт каждого из которых соединен с соответствующим выходом коммутатора, а контакты переключения - с соответствующими входами коммутатора. The switch contains switches, the common contact of each of which is connected to the corresponding output of the switch, and the switching contacts are connected to the corresponding inputs of the switch.

Введение перечисленных блоков и связей позволяет создать программируемый генератор импульсов, обеспечивающий формирование серий импульсов с определенной длительностью пауз между сериями, определяемой периодом следования импульсов с последнего выхода делителя частоты, и с программируемыми длительностями пауз между каждой парой импульсов серии и соответственно программируемой длительностью серии. Задание различных длительностей пауз между каждой парой импульсов серии обеспечивается, в отличие от прототипа, без применения специальных внешних программирующих устройств и может осуществляться как до начала работы генератора, так и в процессе его работы с помощью установки в определенное положение переключателей коммутатора. The introduction of the above blocks and relationships allows you to create a programmable pulse generator that provides the formation of a series of pulses with a certain duration of pauses between series, determined by the period of pulses from the last output of the frequency divider, and with programmable pause durations between each pair of pulses of a series and, accordingly, programmable duration of a series. Setting various durations of pauses between each pair of pulses of the series is provided, unlike the prototype, without the use of special external programming devices and can be carried out both before the generator starts working and during its operation by setting the switches of the switch in a certain position.

При этом сравнительно небольшое количество n входов и m выходов коммутатора и соответственно переключателей обеспечивает возможность получения достаточно большого количества N отличающихся друг от друга последовательностей импульсов в серии
N=n^m.At the same time, a relatively small number of n inputs and m outputs of the switch and, accordingly, the switches makes it possible to obtain a sufficiently large number N of different pulse sequences in the series
N = n ^m .

Это свойство обуславливает удобство применения программируемого генератора импульсов в качестве задающего генератора в электронных системах защиты от несанкционированного доступа с высокой степенью защиты. This property provides the convenience of using a programmable pulse generator as a master oscillator in electronic systems of protection against unauthorized access with a high degree of protection.

Кроме того, сравнительная простота схемного решения программируемого генератора импульсов обуславливает его повышенную надежность. In addition, the comparative simplicity of the circuit design of the programmable pulse generator determines its increased reliability.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого генератора; на фиг. 2 - схема коммутатора; на фиг. 3 - временные диаграммы работы программируемого генератора импульсов, коммутатор которого имеет три входа и семь выходов. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed generator; in FIG. 2 is a diagram of a switch; in FIG. 3 - time diagrams of the programmable pulse generator, the switch of which has three inputs and seven outputs.

Программируемый генератор импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, мультиплексор 3, инвертор 4, коммутатор 5, формирователь 6 импульсов и суммирующий счетчик 7 импульсов, при этом выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первым входом коммутатора 5 и информационным входом делителя 2 частоты, выходы которого, с первого по предпоследний, подключены к соответствующим входам коммутатора 5, начиная с второго, а последний выход - к первому информационному входу мультиплексора 3, каждый из остальных информационных входов которого соединен с соответствующим выходом коммутатора 5, а выход - через инвертор 4 с входом формирователя 6 импульсов, выход которого является выходом программируемого генератора импульсов и подключен к входу сброса делителя 2 частоты и входу суммирующего счетчика 7 импульсов, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора 3. The programmable pulse generator contains a clock pulse generator 1, a frequency divider 2, a multiplexer 3, an inverter 4, a switch 5, a pulse shaper 6 and a totalizing pulse counter 7, while the output of the clock generator 1 is connected to the first input of the switch 5 and the information input of the frequency divider 2 the outputs of which, from the first to the penultimate, are connected to the corresponding inputs of the switch 5, starting from the second, and the last output is connected to the first information input of the multiplexer 3, each of the remaining information x inputs of which are connected to the corresponding output of the switch 5, and the output through the inverter 4 with the input of the pulse shaper 6, the output of which is the output of the programmable pulse generator and connected to the reset input of the frequency divider 2 and the input of the summing pulse counter 7, the outputs of which are connected to the address inputs multiplexer 3.

Коммутатор 5 содержит переключатели 8.1 - 8.m, общий контакт каждого из которых соединен с соответствующим выходом коммутатора 5, а контакты переключения - с соответствующими входами коммутатора 5. Switch 5 contains switches 8.1 - 8.m, the common contact of each of which is connected to the corresponding output of switch 5, and the switching contacts are connected to the corresponding inputs of switch 5.

Делитель 2 частоты представляет собой многоканальный делитель частоты, информационный вход которого служит для приема тактовых импульсов с частотой F_о, а на выходах формируются импульсы с отличающимися друг от друга частотами
F_i=

, где K_i - коэффициент деления частоты для i-го выхода делителя 2 частоты (i=1,2,...,n);
n - количество выходов делителя 2 частоты.Frequency divider 2 is a multi-channel frequency divider, the information input of which serves to receive clock pulses with a frequency of F _about , and pulses with different frequencies are formed at the outputs
F _i =

where K _i is the frequency division coefficient for the i-th output of the frequency divider 2 (i = 1,2, ..., n);
n is the number of outputs of the frequency divider 2.

Вход сброса делителя 2 частоты служит для установки делителя 2 частоты в начальное состояние, соответствующее началу деления входной частоты импульсов. В частности, в качестве делителя 2 частоты может быть использован двоичный счетчик. В этом случае информационному входу делителя 2 частоты соответствует счетный вход двоичного счетчика, входу сброса - вход установки в "0" двоичного счетчика, а выходам - все или некоторые из выходов двоичного счетчика. The reset input of the frequency divider 2 serves to set the frequency divider 2 in the initial state corresponding to the beginning of the division of the input pulse frequency. In particular, a binary counter can be used as a frequency divider 2. In this case, the information input of the frequency divider 2 corresponds to the counting input of the binary counter, the reset input is the setting input to “0” of the binary counter, and the outputs are all or some of the outputs of the binary counter.

Формирователь 6 импульсов представляет собой формирователь короткого импульса по переднему фронту входного сигнала, при этом длительность выходного сигнала должна быть меньше периода следования выходных импульсов генератора 1 тактовых импульсов. Shaper 6 pulses is a shaper of a short pulse along the leading edge of the input signal, while the duration of the output signal should be less than the period of the output pulses of the generator 1 clock pulses.

Программируемый генератор импульсов работает следующим образом. Programmable pulse generator operates as follows.

Перед включением программируемого генератора импульсов переключатели 8.1 - 8. m коммутатора 5 устанавливают определенным образом, задавая длительности пауз между каждой парой импульсов серий, формируемых генератором. Before turning on the programmable pulse generator, the switches 8.1 - 8. m of the switch 5 are set in a certain way, setting the duration of the pauses between each pair of pulses of the series generated by the generator.

Пусть в качестве делителя 2 частоты и суммирующего счетчика 7 импульсов используются двоичные трехразрядные счетчики, увеличивающие значения своих выходных кодов по отрицательному перепаду входных положительных импульсов, при этом первый выход каждого счетчика соответствует младшему разряду выходного кода. Соответственно мультиплексор 3 имеет восемь информационных входов, а коммутатор 5 - три входа и семь выходов, т.е. n=3, m=7. Пусть также переключатели 8.1 - 8.7 установлены так, что первый и пятый выходы коммутатора 5 соединены с его третьим входом, второй выход - с первым входом, а третий, четвертый, шестой и седьмой выходы - с вторым входом. Let binary three-digit counters be used as a frequency divider 2 and a totalizing counter 7 pulses, increasing the values of their output codes by the negative difference of the input positive pulses, while the first output of each counter corresponds to the least significant bit of the output code. Accordingly, multiplexer 3 has eight information inputs, and switch 5 has three inputs and seven outputs, i.e. n = 3, m = 7. Let the switches 8.1 - 8.7 also be set so that the first and fifth outputs of the switch 5 are connected to its third input, the second output to the first input, and the third, fourth, sixth and seventh outputs to the second input.

При включении программируемого генератора импульсов на выходе генератора 1 тактовых импульсов формируется последовательность прямоугольных импульсов с периодом следования Т_о (фиг. 3,а), поступающих на информационный вход делителя 2 частоты и на первый вход коммутатора 5. На первом, втором и третьем входах делителя 2 частоты формируются последовательности импульсов с периодами следования Т₁=2Т_о, Т₂=4Т_о, Т₃=8Т_о (фиг. 3, б, в, г). При этом импульсы с первого и второго выходов делителя 2 частоты поступают соответственно на второй и третий входы коммутатора 5, а с третьего выхода - на первый вход мультиплексора 3. Пусть в начальный момент времени двоичный суммирующий счетчик 7 импульсов имеет на своих выходах сигналы логического "0" (фиг. 3, д, е, ж), поступающие на адресные входы мультиплексора 3, который подключает в этом случае свой выход к своему первому входу. На выходе мультиплексора 3 появляются импульсы, поступающие с третьего выхода делителя 2 частоты с периодом следования Т₃=8Т_о (фиг. 3, з), поторые поступают далее на вход инвертора 4. С выхода инвертора 4 инвертированный сигнал (фиг. 3, и) поступает на вход формирователя 6 импульсов, который в момент времени T₁= 8Т_о по переднему фронту входного импульса формирует на своем выходе короткий импульс (фиг. 3, к), поступающий на выход программируемого генератора импульсов, на вход сброса делителя 2 частоты, устанавливая его в начальное состояние, и на вход суммирующего счетчика 7 импульсов, добавляя к значению его выходного кодового сигнала единицу и обуславливая появление логической "1" на его выходе младшего разряда (фиг. 3, д). При этом выход мультиплексора 3 подключается к его второму входу, на который поступает сигнал с первого выхода коммутатора 5, подключенного переключателем 8.1 к третьему входу коммутатора 5. Тогда на второй вход мультиплексора 3 через коммутатор 5 поступает сигнал с второго выхода делителя 2 частоты с периодом следования импульсов Т₂=4Т_о. В момент времени t₂, отстоящий от момента t₁ на 4Т_о, на выходе формирователя 6 импульсов появляется следующий короткий импульс, поступающий на выход программируемого генератора импульсов.When you turn on the programmable pulse generator at the output of the clock pulse generator 1, a sequence of rectangular pulses is formed with a repetition period Т _о (Fig. 3, a) coming to the information input of the frequency divider 2 and to the first input of the switch 5. At the first, second and third inputs of the divider 2 frequencies, pulse sequences are formed with repetition periods T ₁ = 2T _o , T ₂ = 4T _o , T ₃ = 8T _o (Fig. 3, b, c, d). In this case, the pulses from the first and second outputs of the frequency divider 2 are supplied respectively to the second and third inputs of the switch 5, and from the third output to the first input of the multiplexer 3. Suppose that at the initial moment of time the binary totalizing counter 7 pulses has logical "0 "(Fig. 3, d, e, g), received at the address inputs of the multiplexer 3, which in this case connects its output to its first input. At the output of the multiplexer 3 there are pulses coming from the third output of the frequency divider 2 with a repetition period of T ₃ = 8T _about (Fig. 3, h), which then go to the input of the inverter 4. From the output of the inverter 4 an inverted signal (Fig. 3, and ) arrives at the input of the pulse shaper 6, which at the time T ₁ = 8Т _о generates a short pulse at the leading edge of the input pulse (Fig. 3, k), which is output to the programmable pulse generator, to the reset input of the frequency divider 2, setting it to its initial state, and to the input Adder pulse counter 7 with the value of its output signal the code unit and causing the appearance of a logical "1" at its output LSB (FIG. 3e). The output of the multiplexer 3 is connected to its second input, which receives a signal from the first output of the switch 5, connected by a switch 8.1 to the third input of the switch 5. Then, the second output of the multiplexer 3 receives a signal from the second output of the frequency divider 2 with a repetition period pulses T ₂ = 4T _about . At time t ₂ , which is 4T _about from moment t ₁ , the next short pulse appears at the output of the pulse shaper 6, which is output to the programmable pulse generator.

Далее мультиплексор 3 под воздействием кодового сигнала, поступающего на его адресные входы с выходов суммирующего счетчика 7, поочередно подключает остальные выходы коммутатора 5 к входу инвертора 4. При этом на выходе программируемого генератора импульсов формируется серия импульсов, длительности пауз между каждой парой которых определяются положениями переключателей 8.2 - 8.7. Таким образом, серия импульсов, формируемая программируемым генератором импульсов, состоит из восьми импульсов (фиг. 3, и), а в общем случае - из (m+1) импульсов, длительности пауз между каждой парой которых определяются положением переключателей 8.1 - 8.m. Next, the multiplexer 3, under the influence of a code signal supplied to its address inputs from the outputs of the totalizing counter 7, alternately connects the remaining outputs of the switch 5 to the input of the inverter 4. At the same time, a series of pulses are formed at the output of the programmable pulse generator, the duration of the pauses between each pair of which are determined by the positions of the switches 8.2 - 8.7. Thus, a series of pulses formed by a programmable pulse generator consists of eight pulses (Fig. 3, and), and in the general case, of (m + 1) pulses, the pause durations between each pair of which are determined by the position of the switches 8.1 - 8.m .

После формирования программируемым генератором импульсов последнего m-го импульса серии на всех выходах суммирующего счетчика 7 импульсов устанавливаются сигналы логического "0", обуславливая начало формирования новой серии импульсов. При этом длительность паузы между сериями определяется периодом следования импульсов, формирующихся на последнем выходе делителя 2 частоты (в рассматриваемом примере - Т₃=8Т_о).After the last m-th pulse of the series is generated by the programmable pulse generator at all outputs of the summing 7 pulse counter, logical 0 signals are set, causing the start of the formation of a new series of pulses. In this case, the duration of the pause between series is determined by the period of the pulses formed at the last output of the frequency divider 2 (in this example, T ₃ = 8T _o ).

Задание длительностей пауз между кадждой парой импульсов в серии может осуществляться с помощью переключателей 8.1 - 8.m коммутатора 5 до начала работы программируемого коммутатора импульсов. The duration of pauses between each pair of pulses in a series can be set using the switches 8.1 - 8.m of switch 5 before the work of the programmable pulse switch.

Claims

1. A PROGRAMMABLE PULSE GENERATOR, comprising a clock generator, a frequency divider, a multiplexer and an inverter, characterized in that a switch, a pulse shaper and a summing pulse counter are introduced into it, while the output of the clock generator is connected to the first input of the switch and the information input of the frequency divider the outputs of which from the first to the penultimate are connected to the corresponding inputs of the switch, starting from the second, and the last output to the first information input of the multiplexer, each of the other information input is connected to the corresponding output of the commutator, and an output - through an inverter to the input of the pulse shaper whose output is an output of the programmable pulse generator and is connected to the input of the frequency divider and the reset input of pulse counter summing the outputs of which are connected with the address inputs of the multiplexer.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the switch contains switches, the common contact of each of which is connected to the corresponding output of the switch, and the switching contacts are connected to the corresponding inputs of the switch.