24. Некоторые применения последовательностных логических цепей

В предыдущих главах были рассмотрены комбинационные логические цепи и цепи, содержащие триггеры,- регистры и счетчики. Однако логические цепи, содержащие триггеры и часто называемые последовательностными цепями, находят применение не только в регистрах и счетчиках. Ниже будут кратко описаны некоторые применения последовательностных логических цепей, типичные для цифровых приборов.

Устройство выделения одного импульса из непрерывной последовательности показано на рис. 61, а. По. командному им-

а) I-

Рис. 61. Устройства выделения тактового импульса

пульсу, поступающему на вход /, производится выделение одного импульса из тактовой последовательности Ст. Работает устройство следующим образом.

Исходно оба триггера находятся в состоянии нуль. На вход D первого триггера подан постоянный сигнал единица. Поэтому как только на входе / появится импульс, он сразу же переведет первый триггер в состояние единица. Поскольку прямой выход первого триггера соединен со входом D второго триггера, то ближайщий после этого тактовый импульс Ст опрокинет второй триггер в единицу. При этом с инверсного выхода второго триггера будет подан потенциал единица на вход нетактируемой установки в нуль Roi первого триггера. В результате первый триггер установится в состояние нуль и будет в нем удерживаться все время, пока второй триггер находится в единице. Так как опрокидывание в нуль первого триггера приводит к появлению сигнала нуль на входе D второго триггера, то последний очередным тактовым импульсом также установится в состояние нуль. Таким образом, устройство возвратится в исходное состояние.

Как следует из описания работы устройства рис. 61, а, длительность положительного импульса на выходе Q2 будет равна одному периоду тактовых импульсов Ст. На выходе же ячейки «И», присоединенной ко второму триггеру, появится один тактовый импульс Ст.

Подобное устройство может найти применение, например, в цифровом частотомере для формирования измерительного ин-

тервала. Образцовая частота fo в этом случае подается на вход Ст, а ко входу / прикладывается импульс запуска очередного цикла измерения. Длительность импульса, получаемого с прямого выхода второго триггера, и будет в этом случае определять измерительный интервал (ячейка «И» при этом не нужна).

Второе применение устройства по рис. 61, а - это тактова-ние (временная привязка) импульсных последовательностей. Если на вход Ст подавать тактовые импульсы, а на вход / импульсы, приходящие в произвольные моменты времени, то на выходе /т ячейки «И» мы будем получать тактованные импульсы. Действительно, в этом случае каждому входному импульсу / будет соответствовать один выходной импульс /т, совпадающий по времени с ближайшим последующим тактовым импульсом Ст. Для правильной работы тактователя, естественно, необходимо, чтобы период повторения импульсов Ст был меньше промежутка времени между двумя импульсами на входе /.

Устройство, подобное показанному на рис. 61, а, без труда может быть аналогичным образом реализовано на (-триггерах или тактируемых импульсом 5/?-триггерах. На рис. 61,6 показан вариант подобного устройства с использованием нетакти-руемого и тактируемого (-триггеров. Следует отметить, что правильность работы устройств по схемам рис. 61 не зависит от длительности импульсов прикладываемых ко входу /.

Цепи вычитания частот, выполненные на дискретных компонентах, достаточно подрюбно описаны в [23]. Рассмотрим возможности реализации цепей вычитания частот на интегральных схемах.

Простейшая цепь вычитания близких частот может быть построена на основе тактируемого фронтом D-триггера. Сформированные в виде меандров импульсы вычитаемых частот подаются соответственно на входы С и Д такого триггера (рис. 62, а). Вследствие постепенного изменения сдвига фаз между этими импульсными последовательностями тактирующие фронты импульсов на входе С совпадают попеременно то с положительными полупериодами импульсов на входе D, то с отрицательными полупериодами этих импульсов. В результате на выходе триггера получим импульсы с частотой, равной абсолютной величине разности сравниваемых частот. Правильная работа вычитателя частот по схеме рис. 62, а осуществляется только тогда, когда разность частот не превышает 30- 50% частоты, подаваемой на вход С.

Цепь вычитания частот, не имеющая ограничений по соотношению входных частот и выявляющая, кроме того, знак разности частот, показана на рис. 62, б. Цепь вычитания в данном случае построена на основе двухразрядного реверсивного счетчика, на входы сложения и вычитания которого подаются импульсы частот fl и /г- Если частоты fi и /2 равны между собой,

5* 115

то число, записанное в счетчике, будет пульсировать около одного уровня: очередной импульс частоты fi увеличивает зто число на единицу, а приходящий вслед за этим импульс частоты fz снова восстановит прежнее число и т. д. Если же частота fl больше частоты fz, то на сложение будет приходить больше импульсов, чем на вычитание, и постепенно все триггеры счетчика установятся в состояние единица. При этом инверсный сигнал с выхода ячейки «И»1 запретит дальнейшее сложение и последующие «лишние» импульсы частоты fi (превышение числа импульсов fi над числом импульсов fz) пройдут через ячейку «И»3 на выход fi-fz- Точно так же, в случае, когда fzfi, счетчик постепенно перейдет в состояние 00 и ячейка «И»2 запретит дальнейшее вычитание. А приходящие

2 Ги-

Рис. 62. Цепи вычитания частот

последующие «лишние» импульсы частоты fz будут направлены через ячейку «И»4 и на выход fz - f\.

Подобный вычитатель в принципе может быть построен и*на одном триггере, иначе говоря, на основе одноразрядного реверсивного счетчика. Однако увеличение количества разрядов реверсивного счетчика позволяет упростить последующие цепи при вычитании пульсирующих частот. Предположим, что производится вычитание двух равных в среднем, но пульсирующих частот fl и fz- Одноразрядный вычитатель не пропускал бы на выходы пары чередующихся импульсов частот fi и fz. Так что при пульсирующих частотах, когда, например, приходят вначале два импульса на вход fi, а затем два импульса на вход fz и т. д., появлялись бы импульсы попеременно и на выходе f\-fz и на выходе fz-f\. В случае же применения двух разрядов в счетчике на выход вычитателя не будут проходить тройки чередующихся импульсов. Если применить трехразрядный счетчик, то не будут пропускаться на выход пульсации в 7 импульсов и т. д. Следовательно, всегда можно подобрать такое число разрядов, при котором вычитание близких по значению пульсирующих частот приводило бы к появлению импульсов только на одном -выходе вычитателя. Таким образом, реверсивный счетчик в данном случае выполняет функции фильтра нижних частот для частотно-модулированных сигналов. Это дает возможность в ряде случаев устанавливать на выходе вычитателя для