PL62559B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 30.IIL1971 62559 KI. 21 e, 29/02 MKP G 01 r, 29/02 UKD 621.317.726 Twórca wynalazku: Andrzej Kojemski Wlasciciel patentu: Instytut Maszyn Matematycznych, Warszawa (Pol¬ ska) Uklad do kontroli czasów opóznien zboczy sygnalów na wyjsciach ukladów cyfrowych Przedmiotem wynalazku jest uklad do kontroli czasów opóznien zboczy sygnalów na wyjsciach ukladów cyfrowych.Jednym z podstawowych kierunków rozwoju urzadzen cyfrowych np. elektronicznych maszyn cyfrowych, jest zwiekszenie szybkosci ich pracy, co w pierwszym rzedzie uzyskiwane jest przez zwiekszanie szybkosci ukladów, z których te urza¬ dzenia sa budowane. Dla statycznych elementów logicznych, dla których wartosci logiczne sa re¬ prezentowane w postaci okreslonych poziomów sy¬ gnalów, miara ich szybkosci jest opóznienie zbo¬ cza sygnalu wyjsciowego powstajacego w wyniku przelaczenia poziomu pewnego sygnalu na wejsciu.Dla ukladów dwójkowych istnieja dwie mozliwe zmiany poziomu sygnalu na wyjsciu: z dolnego po¬ ziomu na górny poziom i wówczas mówimy, ze na wyjsciu otrzymujemy zbocze dodatnie oraz z gór¬ nego poziomu na dolny, przy której to zmianie mamy do czynienia ze zboczem ujemnym na wyj¬ sciu.Zwykle okresla sie dopuszczalne wartosci opóz¬ nien dla zbocza dodatniego i ujemnego na wyjsciu ukladu wzgledem odpowiednich zboczy wejscio¬ wych sygnalów sterujacych. Poczatek i koniec tak okreslanych czasów opóznien, zwanych czesto tez czasami propagacji, wyznaczaja momenty, w któ¬ rych zbocze sygnalu sterujacego oraz zbocze syg¬ nalu wyjsciowego osiagaja okreslone poziomy. Naj¬ czesciej poziomy te wybiera sie w poblizu progu 10 15 25 30 2 przelaczania, tj. takiej wartosci napiecia na wejs¬ ciu, przy której nastepuje gwaltowna zmiana na¬ piecia na wyjsciu ukladu.Najprostsza metoda okreslania czasów opóznien poszczególnych zboczy dla ukladów cyfrowych po¬ lega na pomiarach przeprowadzanych przy pomocy oscyloskopu. Najwygodniejsze do tego celu jest stosowanie oscyloskopu umozliwiajacego ogladanie na raz dwóch przebiegów — wejsciowego i wyjs¬ ciowego. Dla szybkich ukladów cyfrowych stoso¬ wanych obecnie w elektronicznych maszynach cy¬ frowych czasy propagacji sa od kilku do kilku¬ nastu nanosekund, a czasy zboczy, których prze¬ bieg stanowi podstawe do wyznaczenia poczatków i konców mierzonych odcinków czasowych, sa od jednej do dziesieciu nanosekund. Wywoluje to szczególnie duze wymagania z jednej strony na pasmo przenoszenia uzywanego oscyloskopu, tak by znieksztalcenia tym wywolane nie wprowadza¬ ly duzych bledów, a z drugiej strony na dostatecz¬ nie duza szybkosc podstawy czasu, tak by umoz¬ liwic dokladny pomiar czasu.Wspólczesnie stosowane oscyloskopy normalnie nie maja pasma przenoszonej czestotliwosci wiek¬ szej od stukilkudziesieciu MHz, oraz szybkosci podstawy czasu lepszej niz pare ns/cm, co umoz¬ liwia poprawne ogladanie zboczy o czasach nie mniejszych niz 10 ns.Stad widac, ze nawet oscyloskopy wyzszej klasy nie zabezpieczaja w pelni potrzeb miernictwa 625596255* szybkich ukladów. Dlatego podstawa miernictwa parametrów czasowych szybkich ukladów cyfro- -wych staly sie metody stroboskopowe wykorzysty¬ wane w oscyloskopie stroboskopowym lub wolto¬ mierzu stroboskopowym. Podstawa tych przyrza¬ dów stroboskopowych jest próbkowanie bardzo wa¬ skimi impulsami badanego przebiegu, co w efek¬ cie pozwala uzyskac staly poziom napiecia o war¬ tosci pobranej próbki. W oscyloskopie strobosko¬ powym mozemy dzieki przesuwajacemu sie wolno w czasie próbkowania okresowo powtarzajacego sie badanego przebiegu odtworzyc z duza wiernoscia bardzo szybkie zbocza. W przypadku woltomierza stroboskopowego istnieje mozliwosc pomiaru war¬ tosci chwilowej przebiegu w okreslonym momen¬ cie, poprzez odczyt tej wartosci na wskazniku wy- chylowym lub cyfrowym.Podstawowa wada pomiarów czasów opóznien przy pomocy zwyklego oscyloskopu stroboskopo¬ wego, zwlaszcza gdy nalezy przeprowadzac bada¬ nia wiekszej liczby ukladów cyfrowych, jest zmudnosc tych pomiarów wynikajaca z koniecz¬ nosci ciaglej obserwacji ekranu. Nie zawsze ma sie do dyspozycji tez oscyloskop stroboskopowy umozliwiajacy obserwacje na raz dwu przebie¬ gów. Oscyloskop stroboskopowy czesto ma tez mala opornosc wejsciowa, zwykle 50 Q, co sprawia klopoty przy dobieraniu odpowiedniego obciazenia badanego ukladu z uwzglednieniem dopasowania do tej opornosci wejsciowej.W duzych specjalizowanych automatycznych urzadzeniach do pomiarów czasów opóznien uzywa¬ ne sa glowice pomiarowe dzialajace na zasadzie próbkowania.Urzadzenia tego typu odznaczaja sie duza do¬ kladnoscia, lecz za to sa zwykle bardzo zlozone i drogie.Z innego rodzaju urzadzen do badan czasów opóznien ukladów cyfrowych nalezy wymienic roz¬ wiazania oceniajace posrednio te opóznienia na podstawie zmian czestotliwosci generacyjnej w pet¬ li zlozonej z nieparzystej liczby ukladów realizu¬ jacych inwersje poziomu sygnalu. Podobne sa do tego metody, w których wzorcowe opóznienie w ta¬ kiej petli uzyskuje sie przy przechodzeniu przez linie opózniajace. Wada tych metod jest trudnosc rozdzielenia opóznien dla zbocza dodatniego i ujemnego oraz wzrastajaca zlozonosc, jesli auto¬ matyzuje sie pomiar czestotliwosci.Dla wielu celów badawczych i produkcyjnych istnieje potrzeba kotroli czasów opóznien ukla¬ dów cyfrowych przy pomocy w miare prostych urzadzen, latwych do budowy w przecietnych wa¬ runkach laboratoryjnych i zapewniajacych w mia¬ re szybkie, skuteczne kontrolowanie parametrów czasowych ukladów na podstawie postawionych wy¬ magan.W rozwiazaniu wedlug wynalazku zastosowana jest metoda porównawcza i uklad do kontroli cza¬ sów opóznien zboczy sygnalów na wyjsciach ukla¬ dów cyfrowych zawiera generator ciagu impulsów, który jest polaczony z wejsciem badanego ukladu oraz wejsciami dwu wzorcowych ukladów opóz¬ nienia i dwu detektorami opóznienia zboczy do¬ datnich i ujemnych, przy czym wejscia detektorów opóznienia sa polaczone z wyjsciami wzorcowych ukladów opóznienia i wyjsciem badanego ukladu.Natomiast wyjscie kazdego z detektorów opóznie¬ nia jest polaczone z wskaznikiem sygnalizujacym b wynik badania.Przedstawione wedlug wynalazki! rozwiazanie odznacza sie stosunkowo prostym rozwiazaniem i zapewnia szybkie prowadzenie badan bez uzycia kosztownych oscyloskopów stroboskopowych, co 10 ulatwia obsluge.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad polaczen poszczególnych czesci urzadzenia, fig. 2 jeden z wariantów przebiegów w 15 poszczególnych punktach tego urzadzenia, a fig. 3 — uklad przerzutnika z wejsciami stalopradowymi.Generator ciagu 1 dostarcza ciagu impulsów Ul sterujacych badany uklad cyfrowy 2 oraz uklad wzorcowy 3 dla zbocza dodatniego i uklad wzorco- 20 wy 4 dla zbocza ujemnego. Dodatkowo generator ciagu dostarcza ciagów U3 i U2 impulsów strobu- jacych do detektorów opóznien 6 i 7. W zaleznosci od potrzeb czasy opóznien zboczy obu ukladów wzorcowych sa dobrane wzgledem przewidzianych 26 opóznien zboczy badanego ukladu cyfrowego 2. W przypadku, gdy urzadzenie ma sprawdzac czy cza¬ sy opóznien poszczególnych zboczy badanego ukla¬ du cyfrowego sa nie wieksze niz pewne przyjete wartosci, wówczas opóznienia odpowiednich zbo- so czy ukladów wzorcowych powinny odpowiadac tym wlasnie wartosciom. Do wyjscia badanego ukladu cyfrowego 2 dolaczony jest obwód obciazajacy 5, zapewniajacy wymagane warunki badania czasów opóznien zboczy. Wyjscie badanego ukladu cyf- 85 rowego 2 jest dolaczone do detektora opóznienia zbocza dodatniego 6 i do detektora opóznienia zbo¬ cza ujemnego 7. Do drugich wejsc tych detektorów dolaczone sa wyjscia ukladów wzorcowych 3 i 4.Zadaniem detektorów opóznien jest rozpoznanie, 40 które z dwóch porównywanych na wejsciach zbo¬ czy o tej samej polarnosci osiaga wczesniej okres¬ lony poziom i dostarczenie na wyjsciu sygnalu w postaci poziomu o wartosci logicznej „0" lub „1".Ciagi U2 i U3 doprowadzone do detektorów opóz- 45 nien z generatora ciagu 1 sluza do strobowania wyjsc detektorów celem unikniecia zaklócen na wejsciach wskaznków zbocza dodatniego 8 i ujem¬ nego 9. Wskazniki poszczególnych zboczy zawieraja uklady pamietajace wynik porównania otrzymany 50 z odpowiadajacych im detektorów opóznien oraz uklady sygnalizacyjne, np. w postaci wskazników swietlnych.W przedstawionym schemacie polaczen badany uklad cyfrowy 2 moze byc dowolnym ukladem 55 kombinacyjnym realizujacym pewne funkcje lo* giczne, ukladem pamietajacym lub ukladem typu uniwibratora itp. Liczba ukladów wzorcowych oraz detektorów opóznien wraz ze wskaznikami moze byc w urzadzeniu zwiekszona, tak ze mozna eo sprawdzac czy okreslone zbocze badanego ukladu jest wczesniejsze lub pózniejsze wzgledem okres- * lonego polozenia wzorcowego albo tez czy zawie¬ ra sie wewnatrz okreslonego przedzialu. Dobiera¬ jac liczbe ukladów wzorcowych mozna latwo ci przyrzad adoptowac do roli urzadzenia selekcjo-5 nujacego badane uklady cyfrowe wedlug zakre¬ sów czasów opóznien.Osobnego omówienia wymaga rozwiazanie detek¬ torów opóznien poszczególnych zboczy spelniaja¬ cych bardzo istotna role w dzialaniu calego urza¬ dzenia. Detektory opóznien sa ukladami pamieta¬ jacymi w postaci przerzutnika z wejsciami stalo- pradowymi, w którym wykorzystuje sie normalnie zabroniony stan wejsc, tj. taki stan, w którym oba wyjscia przerzutnika pozostaja w jednakowym sta¬ nie. Przy zachowaniu pelnej symetrii przerzutnika po zmianie stanu wejsc o jego stanie koncowym decyduje wówczas to wejscie, które ostatnie prze¬ kroczylo okreslony próg przelaczania.Dla przykladu przedstawiony jest na fig. 3 prze- rzutnik zlozony z dwóch elementów negacji iloczy¬ nów dla logiki poslugujacej sie konwencja przy¬ pisujacej wartosci logiczne „l" górnym poziomom sygnalów. Elementy te przy sygnalach o wartos¬ ciach logicznych „0" na obu_wejsciach a i b za¬ pewniaja na obu wyjsciach W i W stan logiczny o wartosci „1". Jesli na wejsciu a sygnal pozosta¬ nie bez zmiany, a na wyjsciu b przyjmie wartosc logiczna „1", wówczas na wyjsciu W pozostanie bez zmiany wartosc logiczna „1", a na wyjsciu W otrzy¬ mamy wartosc logiczna „0". Gdy natomiast na wejsciu b sygnal pozostanie o wartosci logicznej „0" a na wejsciu a zmieni swa_ wartosc logiczna na „1", wówczas na wyjsciu W pozostanie bez zmiany wartosc logiczna „1", a na wyjsciu W otrzymamy wartosc logiczna „0". Gdy zmiany syg¬ nalów odbywaja sie na wejsciach a i b z wartosci „0" na wartosc „1", wówczas przy zalozeniu pel¬ nej symetrii przerzutnika otrzymamy wartosc lo¬ giczna „0" na wyjsciu W, jesli na wejsciu b zosta¬ nie pózniej osiagniety okreslony próg przelaczenia niz na wejsciu a, i wartosc logiczna „0" na wyjs¬ ciu W, jesli na wejsciu a ten próg przelaczenia zostanie osiagniety pózniej niz na wejsciu b. Dzie¬ ki temu przedstawiony przerzutnik moze byc wy¬ korzystany jako detektor zbocza odpowiadajacego zmianie wartosci logicznych „0" -*„!", a wiec przy 6*559 ft przyjetej konwencji, dla zbocza dodatniego. Dla detektora zbocza ujemnego stosuje sie podobny do powyzszego przerzutnik reagujacy na zmiane war¬ tosci logicznych na wejsciach „1" -*„0".Takie czynniki jak próg przelaczenia, symetria oraz dokladnosc porównania detektora opóznienia zbocza zaleza od jego struktury oraz budowy fi¬ zycznej i powinny byc dobierane zaleznie do wy¬ magan. W szybkich detektorach opóznien zboczy istnieje przy malej róznicy przesuniec wzajemnych porównywanych zboczy mozliwosc powstania sta¬ nów przejsciowych, odpowiadajacych pojawianiu sie niepozadanych zaklócen na tym wyjsciu detek¬ tora, które powinno pozostac bez zmiany.W takich przypadkach celowe jest zabezpieczenie sie przed szkodliwymi wplywami tych zaklócen przez strobowanie wyjsc detektora dodatkowymi impulsami w urzadzeniu, tak jak to pokazano na rysunku wedlug fig. 1. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad do kontroli czasów opóznien zboczy 25 sygnalów na wyjsciach ukladów cyfrowych, zna¬ mienny tym, ze generator (1) ciagu impulsów jest polaczony z wejsciem badanego ukladu (2) oraz wejsciami dwu wzorcowych ukladów (3 i 4) opóz¬ nienia i dwu detektorami opóznienia (6 i 7) zboczy 30 dodatnich i ujemnych, przy czym wejscia detekto¬ rów opóznienia (6 i 7) sa polaczone z wyjsciami wzorcowych ukladów (3 i 4) opóznienia i wyjsciem badanego ukladu (2) a wyjscie kazdego z detekto¬ rów jest polaczone z wskaznikiem (8 i 9) sygna- 35 lizujacym wynik badania. 2. Uklad wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze detektory opóznienia (6 i 7) zboczy dodatnich i ujemnych stanowia przerzutniki z wejsciami sta- lopradowymi. 40 3. Uklad wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze na wyjsciu badanego ukladu (2) wlaczony jest obwód obciazajacy (5). \KI. 21 e, 29/02 62559 MKP G 01 r, 29/02 M»i 1 < _n^ n,1 r • ' ^ 2 3 l 5 ^ -^- l [7 6 i i 9 8 f«M <*< /Lj.

2. L^ i"' ^__^ fUl rt ' t L L M W. D. Kart. C/96/71, 250, A4 PL PL