202690. lajstromszámú szabadalom • Áramköri elrendezés nagysebességű programozható időzítő előállítására
1 HU 202690 A 2 A találmány tárgya áramköri elrendezés nagysebességű programozható időzítő előállítására, amely időzítő nagyfrekvenciájú órajelimpulzusok számlálását teszi lehetővé. Az időzítő számlánc hossza programozható, így a bemenetére kapcsolt „N” bináris értéknek megfelelő számú órajelimpulzus megérkezése után kimenőjelet ad. Felhasználási területe: nagyfrekvenciás ipari és laboratórumi célú impulzus- és időintervallum generátorok, valamint nagysebességű dinamikus vizsgálóberendezések időzítő és késleltetési egységeiben van. Nagysebességű programozható időzítő megvalósítására többféle megoldás ismeretes. A technikai szintet képviseli pl. a FAIRCHILD cég 1982-es kiadású „F100 K ECL USERS HAND BOOK”-jának 319. oldalán ismertetett megoldás. Az ismert áramköri elrendezés első, második, harmadik számláló integrált áramkön, egy D flip-flopot és két, egy négybemenetű és egy kétbemenető „VAGY” kapuáramkört tartalmaz, amely teljes szinkron üzemmódban, „LE” számlálási irányban, bináris kódban működik. Az egymást követő 4 bites fokozatok szinkron őrajelbemenetének engedélyezése az órajelengedélyező és a számlálásengedélyező bemeneteken történik az előző fokozatok átvitelképző kimenetének megfelelően. A számlánc „N” kezdőértékének betöltését a D flip-flop és a két „VAGY” kapuáramkör vezérli az üzemmódválasztó bemenetek logikai „O”ba történő vezérlésével. Az ismert műszaki megoldás működése a következő: Betöltött alapállapotot és engedélyezett számlálóüzemmódot feltételezve (az első számláló órajelengedélyező bemenete logiaki „O”, mindhárom számláló üzemmódválasztó bemenete logikai „1”), a számlánc tartalma minden órajel felfutó élére eggyel csökken. Amikor valamelyik 4 bites számláló tartalma nullára csökken, átvitelképző kimenete engedélyezi a sorban utána következő számláló órajelbemenetét egy periódusidőnek megfelelő időtartamra. így a számlálók közötti átvitelképzés megvalósul. Amikor a kiszámolás folyamán a számlánc tartalma eléri az 1-et, akkor az első számláló paralel adatkimenetei logikai „O” szintre kerülnek. Mivel a harmadik számláló átvitelképző kimenete már logikai „O” szinten van, a négybemenetű „VAGY” kapuáramkör minden bemenete logikai „O” szintre kerül, így kimenete is ennek megfelelően logikai „O” lesz. Ez a jelszint képezi a kétbemenetű „VAGY” kapuáramkör egyik bemenőjelét, és mivel a D flip-flop negált adatkimenete a leszámlálás folyamán végig logikai „O” szinten volt, ezért a kétbemenetű „VAGY” kapuáramkör kimenete „O” logikai szintre kerül, s az első, második, harmadik számlálóból álló számláncot az üzemmódválasztó bemeneteken keresztül számlálási üzemmódból betöltési üzemmódba állítja. A következő órajel felfutó él - mely a számlánc tartalmát 1 értékről 0 értékre csökkentené - beírja a számlánc paralel adatbemeneteire kapcsolt bináris számértéket az első, második, harmadik számlálóból álló számláncba. Ugyanennek az órajelnek a felfutó éle azonban törli a D flip-flopot, negált adatkimenete logikai „1” szintre ugrik, megszüntetve ezzel a betöltési üzemmódot a kétbemenetű „VAGY” kapuáramkörön keresztül. A számlánc ismét számlálási üzemmódba került, s a következő órajel felfutó éle a számlánc tartalmát „N” értékről „N-l” értékre csökkenti. Ugyanennek az órajelnek a felfutó éle ismét beírja a D flip-flopot, negált adatkimenete ismét logikai „0”-ba ugrik. Dy módon létrejött az N számú órajel-periódusidőnek megfelelő időtartamú időzített kimenőjel. Az ismert áramköri elrendezésnek a hiányosságai a következők:- a bináris programozható univerzális számláló integrált áramköröket tartalmazó számlánc az egyes számláló egységek közötti átvitel képzésére az átvitelképző kimenetet használja, amelyet a következő számláló órajelengedélyező és számlálásengedélyező bemenetére csatol. Katalógusadatok alapján: a késleltetési idők és a beállási idők összege FLATPAK kivitel esetén Tc-+25 °C környezeti hőmérsékleten t-4,4+1,35-5,75 ns. Emiatt a stabil működés érdekében az órajel frekvenciája nem lehet nagyobb mint 173 MHz.- betöltés után legalább 6,1 ns idő szükséges egy újabb órajel érkezéséig a stabil működés érdekében. Ez a maximális órajelfrekvenciát 164 MHz-re csökkenti.- további hátrányt jelent, hogy beírás előtt az üzemmódválasztó bemenetek előkészítése hosszú időt vesz igénybe. Ehhez még hozzáadódik az üzemmódválasztó bemenetek beállási ideje (3,2 ns), így a maximális órajel periódusidő szükséglet Tcp-1,9+0,95+0,95+3,2-7 ns Ez az időtartam csak 143 MHz órajel frekvenciának felel meg, így az ismertetett áramköri elrendezés nagyobb órajelfrekvenciával nem működtethető. A találmány célul tűzte ki az ismert megoldás hiányosságainak megszüntetését és olyan áramköri elrendezés létrehozását, amely csökkenti az átfutási időket, növeli a beírási időt, s így nagysebességű programozható időzítő számlánc előállítását teszi lehetővé. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogyha négy db bináris programozható univerzális számlálóból összeállított számláncot, D flipflop-okat, késleltető elemeket, INVERTER/BUFFER kaput tartalmazó vezérlő áramkörből, órajelvezérlő kapukból és kapuáramkörökből álló áramköri elrendzést alkalmazunk, amely a számlánc „3”-as állásában átveszi a számlálást a számlánctól és négy órajel idejének megfelelő periódusidő alatt az „N” számot párhuzamosan tölti be a számláncba úgy, hogy az átfutási és beállási tranziensek lefolyására elegendő idő álljon rendelkezésre, továbbá szinkron számláláshoz nem a számlálók átvitelképző kimeneteit használjuk, hanem az egymással huzalozott „VAGY” kapcsolatba hozott adatkimeneteit „VAGY” kapuáramkörökön keresztül összekapuzzuk az órajellel, akkor a késleltetési idők csökkennek, s így negysebességű programozható időzítőt hozhatunk létre. A találmány tárgya tehát áramköri elrendezés nagysebességű programozható időzítő előállítására, amelynek első, második, harmadik, negyedik bináris programozható univerzális számlálója van, paralel adatbemenetekre csatlakozó bináris bemenetekkel, paralel adatkimenetekkel, órajelbemenettel, összekötött üzemmódválasztó bemenettel, negált órajelengedélyező be-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
