Тактового генератора

Передача цифровой информации из одного устройства в другое может осуществляться синхронно с тактовыми импульсами, когда сигнал воздействует на элемент в строго определенный момент времени, а именно в момент действия тактового импульса. Такие устройства называют синхронными. Если же выходной сигнал одного устройства непосредственно воздействует на следующий элемент, то такие устройства называют асинхронными.

где t — расстояние между соседними тактовыми импульсами.

Сравнивая ф-лы (2.17) и (2.12), можно заметить, что при одной и той же величине краевых искажений расстояние между соседними тактовыми импульсами при способе «скользящего индекса» больше, чем при способе наложения. В рассмотренном выше примере это расстояние увеличивается в четыре раза, а следовательно, частота импульсной несущей при одной и той же величине краевых искажений может быть уменьшена тоже в четыре раза. Уменьшение частоты импульсной несущей позволяет уменьшить необходимую полосу частот канала, т. е. увеличить пропускную способность канала связи. Таким образом, применение способа «скользящего индекса» позволяет более эффективно использовать канал связи, чем способ наложения.

Телеграфные сигналы, поступающие на вход кодера, «привязываются» к последовательности импульсов ДИ с помощью триггеров Тг4 и Тг5 и логической схемы ИЗ ( 4.7а, б, в). В момент «изменения состояния триггера Тг4 на выходе дифференциатора Лиф возникает импульс ( 4.7г), который поступает на входы схем И1 и И2, а также на вход триггера Тг1. В последнем записывается информация о полярности телеграфного сигнала. В рассматриваемом примере Тг1 займет состояние 1. С помощью логических схем И1 и И2 кодируется номер зоны между двумя соседними тактовыми импульсами Т И ( 4.75).

Расстояние между тактовыми импульсами разбито на четыре зоны. Номер зоны в виде кода двухразрядного двоичного числаt определяется путем сравнения полярностей двух меандров 2>: младшего разряда ММ и старшего разряда МС. Первой зоне соответствует число 01 ( 4.7 е,ж), так как при записи двоичного числа младший разряд пишется справа. Код второй зоны будет О О, код третьей зоны—1 1, а четвертой—1 0. Правильно определить код зоны можно только при строго соблюденных фазовых соотношениях меандров ММ, МС, тактовой последовательности ТИ и последовательности импульсов ДИ. Соблюдение фазовых соотношений .достигается тем, что все импульсные последовательности образуются делением частоты одного (единого) задающего генератора. Как видно из 4.7, смена полярности телеграфного сигнала произошла в третьей зоне. Поэтому на выходах схем И1 и И2 в мо-

падение состояния триггера Тгб ( 4.96) с полярностью меандра ММ ( 4.9е) происходит в первой и третьей зонах между тактовыми импульсами, а совпадение состояния триггера Тг7 ( 4.9г) с полярностью меандра МС ( 4.95) — в третьей и четвертой зонах. Указанные состояния совпадений выделяются с помощью логических схем равнозначности. Выходы схем равнозначности объединены логической схемой ИЗ. Следовательно, сигнал на выходе ИЗ появится тогда, когда одновременно совпадают состояние Тгб с полярностью ММ и состояние Тг7 с полярностью МС. Для комбинации кода зоны 1 1 подобное событие произойдет в третьей зоне. При другом коде зоны, например 1 0, подобное совпадение произошло бы в четвертой зоне.

В параллельных регистрах запись информации осуществляется одновременно во все разряды, в последовательных регистрах запись сдвигается тактовыми импульсами от разряда к разряду. В параллельно-последовательных регистрах имеются входы как для параллельной, так и для последовательной записи.

Матрицы на основе МОП-транзисторов обеспечивают наиболее высокую плотность компоновки элементов, имеют минимальную потребляемую мощность, однако уступают по быстродействию матрицам на биполярных транзисторах. На 3.9 показан фрагмент ПЛМ на МОП-транзисторах. Здесь штриховые контуры обозначают границы тонкого оксида, что свидетельствует о наличии МОП-транзисторов в соответствующих областях матрицы (состояние логической единицы). В ПЛМ на КМОП-тран-зисторах для сокращения числа нагрузочных р-МОП-транзисторов Та ( 3.10) можно применить тактирование импульсом (ТИ). При подаче на вход ТИ напряжения низкого уровня закрывается заземляющий п-МОП транзистор Т3, открываются транзисторы Тн и происходит заряд емкостей выходных шин до напряжения логической единицы. Входные сигналы на шинах a, b заряжают входные емкости транзисторов матрицы. При подаче напряжения высокого уровня тактовыми импульсами закрываются транзисторы Гн, открывается транзистор Т3. Так как транзисторы матрицы уже подготовлены (их входные емкости заряжены), происходит достаточно быстрое установление уровней напряжения на выходах ПЛМ.

Квазистатические триггеры в отличие от динамических не требуют так называемого «тактового питания» в период хранения информации. При записи информации тактовое питание необходимо, оно осуществляется тактовыми импульсами, имеющими длительность, меньшую, чем постоянная времени заряда и разряда паразитных емкостей затворов МДП транзисторов схемы. По сравнению со схемами статического типа квазистатические и динамические схемы триггеров позволяют в 2—3 раза уменьшить число используемых МДП транзисторов.

Однотактная передающая ячейка содержит запоминающий элемент (ЗЭ) на сердечнике с ППГ и элемент задержки, роль которого обычно выполняет конденсатор, включенный в цепь связи. Тактовые импульсы производят считывание информации с ЗЭ, выходной сигнал которых передается на выход ПЯ через элемент задержки. Время задержки должно быть меньше паузы между тактовыми импульсами, тогда считывание информации с ЗЭ происходит во время действия тактового импульса, а запись информации на ЗЭ — в промежутке между тактовыми импульсами.

на пульте) необходимо преобразовать в импульсный сигнал, синхронизированный с i-м тактом. Пример схемы, выполняющей такое преобразование, приведен на 3-21. Схема содержит три формирователя импульсов тока Ф/—ФЗ. В исходном состоянии ключ К находится в положении /. При этом в Ф1 записана 1 импульсом тока заряда емкости С. Формирователи Ф2 и ФЗ установлены в 0 тактовыми импульсами /м и /,-.

Считаем минимальное время действия переднего фронта импульса тока тактового генератора тф.тт!п = 0,3 мкс. Тогда тп = 0,65 тф.Т min = 0, 195 мкс.

На 8.68, а приведена упрощенная схема БИС АЦП серии К1ПЗ (КШЗПВ1). Здесь цифровой автомат выполнен в виде: двоичного регистра Рг последовательного приближения, суммирующего импульсы тактового генератора 7Т; выходных буферных устройств 1, 2, 4, ..., 256, соответствующих двоичным разрядам счетчика; схемы готовности данных ГД, управляемой счетчиком и выдающей команду на считывание выходного кода. Термостабилизированный источник опорного напряжения ИОН вырабатывает напряжение t/on для ЦАП. Компаратор выполнен синхронизируемым импульсами тактового генератора.

Поступающие на вход регистра импульсы тактового генератора последовательно переводят разряды регистра в состояние «1» начиная со старшего, при этом остальные разряды находятся в состоянии «О». Если старший разряд находится в состоянии «1», ЦАП вырабатывает соответствующее напряжение, которое срав-

Устройство управления и синхронизации содержит регистр команд, регистр слова-состояния и логические схемы, обеспечивающие работу контроллера в заданном режиме. Синхронизация осуществляется с помощью программируемого делителя частоты, соединенного последовательно с 10-разрядным двоичным счетчиком. На вход делителя подаются внешние тактовые импульсы CLK с периодом повторения ГСьк^О,4 мкс, а на выходе вырабатываются внутренние тактовые импульсы с периодом Т ти ^10 мкс. Коэффициент деления программируемого делителя частоты Р=2Ч-31. В качестве импульсов CLK удобно использовать импульсы с выхода PCLK тактового генератора, имеющие период повторения ГРськ=0,4 мкс. Тогда устанавливается Р=25 и схема синхронизации вырабатывает импульсы, задающие следующие временные интервалы: Гти =10 мкс, сканирование одной клавиши — 80 мкс, гашение знака — 160 мкс, подсветка знака — 480 мкс, сканирование клавиатуры— 5,12 мс и задержка для устранения дребезга — 10,24 мс.

Пример 2-3. Рассчитать цепь считывания четырехтактного переключателя на 512 выходов, образованного встречным включением двух МПТ с 32 и 16 выходами на сердечниках 79НМ М 2,5-3/2,5-40 и диодах КД522. Нагрузка переключателя — 10 таких же сердечников (т = 10), длительность импульса считывания ^ц = 3 мкс, частота тактового генератора 100 кГц, максимальный ток считывания /сч. Ms?2A. Переключатель должен работать в температурном диапазоне от — 40 до --700С.

Динамический принцип работы упрощает техническую реализацию тактового генератора, но приводит к значительному увеличению потребления энергии устройством, а иногда и к увеличению необходимого количества элементов.

На 2-14 показаны схемы динамических триггеров на магнитно-диодных элементах. Динамический триггер в отличие от статического выдает серию импульсов, следующих с частотой тактового генератора, на прямом или инверсном (если он есть) выходе в зависимости от состояния триггера.

интервала tK. Указанный импульс с выхода Q триггера TI поступает на первый вход схемы совпадения Cj. На второй вход этой схемы поступают импульсы тактового генератора с периодом повторения Тт. Эти импульсы вырабатываются генератором тактовых импульсов в виде импульсной последовательности, существующей независимо от исследуемого сигнала. На выход схемы совпадения d передаются только те импульсы тактовой последовательности, которые по времени совпадают с импульсом триггера ыт1. Серия выходных импульсов, формируемых на выходе схемы совпадения Cj, на 9.22 представлена графиком ucl(t). Дальнейшее преобразование сигнала состоит в счете числа импульсов, поступающих с выхода схемы совпадения d, и отображении результата счета параллельным бинарным кодом.

с компенсирующим напряжением йк в органе сравнения СО» а. программирующее устройство ПУ через цифро-аналоговый прербразователь ЦАП (преобразователь обратной связи — см. § 10.3) изменяет напряжение и« в каждом периоде тактового генератора ГИ по описанному выше закону до уравновешивания с максимальным значением абсолютной погрешности

Функциональная схема кодирую-f щего устройства показана на 8.11. Импульс ин подается на вход 5, а импульс ик на вход R триггера 7\. Выходной сигнал триггера Tlt обозначенный как ыТ], имеет форму прямоугольного импульса с амплитудой, равной уровню логической «1», и длительностью, равной длительности кодируемого интервала tK. Указанный импульс с выхода Q триггера Т1 поступает на первый вход схемы совпадения Сг. На второй вход этой схемы поступают импульсы тактового генератора с периодом повторения Тг Эти импульсы вырабатываются генератором тактовых импульсов "в виде импульсной последовательности, существующей независимо от исследуемого сигнала. На выход схемы совпадения Сх передаются только те импульсы тактовой последовательности, которые по времени совпадают с импульсом триггера ыт1. Серия выходных импульсов, формируемых на выходе схемы совпадения Clf на 8.12 пред-

Для цифровой сети ПД-КК, проектируемой в нашей стране, рекомендуется первый подход или метод принудиительной синхронизации. Источник синхросигнала, который должен иметь нестабильность 10~10, располагается на одном из коммутационных узлов УКь Частоты ведомых тактовых генераторов остальных узлов коммутации корректируются с помощью сравнения числа тактовых интервалов в поступившем из линии сигнале и сигнале, вырабатываемом местным тактовым генератором, за определенный промежуток времени. Результаты сравнения служат корректирующим сигналом для управления частотой местного тактового генератора. Необходимо также предусмотреть возможность обеспечения нормальной работы систем передачи в случае нарушений связи данного участка сети со всей сетью. Для того чтобы пользователи не почувствовали, что их местный узел коммутации вышел из режима принудительной синхронизации, нестабильность генераторов синхросигналов в УК: должна быть также 10~10.