Применение триггеров, обработка входных сигналов

Опубликовано 20.04.2011 Ведущий Валерий Харыбин

Для обработки периодических последовательностей входных сигналов нередко используются триггеры. Тактируемый кварцевым генератором триггер может очень точно различать частоты следования входных импульсов, то есть выполнять функцию простейшего цифрового фильтра.
Простейший пример подобной обработки состоит в формировании огибающей входного сигнала. При приходе входного сигнала заданной частоты выходной сигнал должен быть равен единице, а при отсутствии входного сигнала — нулю.
Эта задача может быть решена с помощью триггеров. Их применение значительно увеличивает точность срабатывания и позволяет работать с частотами, близкими к предельным для данного типа триггеров.
Схема формирования огибающей состоит из двух триггеров, тактируемых внешним синхросигналом (или тактом). В данном случае предполагается, что частоты входного сигнала и тактового сигнала равны между собой.
Триггеры включены как двухтактная линия задержки с общим тактовым сигналом С и со сбросом входными сигналами. Первый же входной сигнал последовательности начинает выходной сигнал, а заканчивается выходной сигнал через 1–2 такта после окончания входной последовательности периода тактового сигнала (в зависимости от временного сдвига входного сигнала относительно тактового сигнала).
Схема работает с входным сигналом любой частоты, большей половины частоты тактового сигнала (например, при тактовой частоте 10 МГц входной сигнал должен иметь частоту, большую 5 МГц).
Этот же формирователь огибающей можно использовать в более сложных схемах. Примером может служить фильтр, который позволяет разделить две частоты входного сигнала, пропустить более высокочастотный сигнал и отсечь более низкочастотный. Фильтр состоит из трех триггеров и элемента 2И, работающего в режиме пропускания положительных входных импульсов. Первые два триггера образуют формирователь огибающей. Третий триггер выдает сигнал пропускания в случае, когда сигнал огибающей непрерывен, то есть когда частота входного сигнала составляет больше половины тактовой частоты. Если в момент прихода положительного фронта входного сигнала сигнал огибающей на выходе второго триггера — нулевой, то пропускающий сигнал на выходе третьего триггера также нулевой и на выход импульсы не проходят. При этом первый входной импульс пропускаемого сигнала на выход также не проходит. Цепочка из двух инверторов компенсирует задержку срабатывания третьего триггера, она задерживает входной сигнал перед подачей его на вход выходного пропускающего элемента 2И.
Таким образом, фильтр надежно пропускает входные сигналы с частотой, большей половины тактовой частоты, и надежно задерживает сигналы с частотой, меньшей четверти тактовой частоты.