現有邊沿式高阻型數字鑑相器的新設計方法與流程
2023-10-07 03:00:24 1
本發明是專利申請號為2015106462973的《全新設計的邊沿式高阻型數字鑑相器》這一技術發明系列之二的邊沿式高阻型數字鑑相器(以下簡稱為邊沿式鑑相器)的全新設計方法。
背景技術：
現有高阻型數字鑑相器僅有一種形式，其中之一型號為74HC4046系列的邊沿式鑑相器IC，和其改進型的專利申請號為2015207752057的《現有邊沿式高阻型數字鑑相器輸出端優化設計案》；這種邊沿式鑑相器的狀態遷移圖如圖1所示。
技術實現要素：
基於專利申請號為2015207752057的《現有邊沿式高阻型數字鑑相器輸出端優化設計案》中的邊沿式鑑相器，所對應的鑑相器其電路方框圖為圖2與圖3。同時基於專利申請號為2015106449019的《標準化設計高阻型數字鑑相器的結構原理方案》中邊沿式鑑相器其電路方框圖為圖5，內中輸出電路接口為專利申請號2015106448849的《高阻型數字鑑相器輸出級的標準型接口電路》中的輸入信號為INH與a時各型接口電路；各個新型邊沿式高阻型數字鑑相器的狀態遷移圖如圖4所示。
各圖內容如下：
圖1為74HC4046的邊沿式高阻型數字鑑相器的狀態遷移圖。
圖2為本發明的邊沿式鑑相器的電路方框圖1。
圖3為本發明的邊沿式鑑相器的電路方框圖2。
圖4為本發明的邊沿式高阻型數字鑑相器的狀態遷移圖。
圖5為本發明的邊沿式鑑相器的電路方框圖3。
具體實施方式為以下內容。
圖2,3,5中各個標號的IC說明如下。
a. IC標識為1,2的JK觸發器：分別為輸入信號Wr與Wc的上升邊沿檢出器，檢出到邊沿時輸出端Q為「1」。復位端R=0時作復位功能，輸出端Q置位於「0」，Q端為Q端的反相輸出端。
b. IC標識為3的與非門：復位信號檢出器，二個JK觸發器的輸出端Q為「1」時復位信號有效檢出，啟動復位後二個JK觸發器的輸出端Q都改為「0」。
c. IC標識為4的與非門：P型場效應模擬開關的控制開關，開關控端信號取自於對方的規定輸出。控端信號為「1」時開關接通，為「0」時開關斷開。
d. IC標識為5的或非門：n型場效應模擬開關的控制開關，開關控端信號取自於對方的規定輸出。控端信號為「0」時開關接通，為「1」時開關斷開。
e. IC標識為6的同或門(圖2)或者與或門(圖3)：對於同或門則當二個JK觸發器Q端的輸出值相同時輸出INH為「1」，不同時輸出INH為「0」；對於與或門則當二個JK觸發器Q端的輸出值不同時輸出INH為「1」，相同時輸出INH為「0」。
現在對本發明的邊沿式高阻型數字鑑相器其工作原理說明如下：
a. 初態(復位後)
初態時WrWc=00，IC1,2的Q端輸出為「0」態，Q端輸出為「1」。與非門的IC4或IC5輸入端接入信號為「01」則輸出為「1」，所以p型場效應開關處於斷開狀態；或非門的IC4或IC5輸入端接入信號為「01」則輸出為「0」，所以n型場效應開關處於斷開狀態；同或門的IC6輸入端接入信號為「00」或者與或門的IC6輸入端接入信號為「01」則輸出INH都為「1」；即鑑相器的輸出被屏蔽即呈現高阻態。所以，符合定義：WrWc=00時PDo=高阻態。
b. 處在初態下的一個輸入信號上升邊沿到達
例如，當Wr的上升邊沿信號單獨到達後，該側JK觸發器輸出端Q值從「0」態變化到「1」態，相應地Q值從「1」態變化到「0」態；則與非門的IC4輸入端接入信號為「11」則輸出為「0」即p型場效應開關處於導通狀態，或者或非門的IC4輸入端接入信號為「00」則輸出為「1」即n型場效應開關處於導通狀態；同或門的IC6輸入端接入信號為「10」或者與或門的IC6輸入端接入信號為「00」則輸出INH都為「0」，同時a=1；所以，鑑相器輸出端接Vcc，符合定義：WrWc=↑0時PDo=1(H)態。相反地，當Wc的上升邊沿信號單獨到達後，該側JK觸發器輸出端Q值從「0」態變化到「1」態，相應地Q值從「1」態變化到「0」態；則與非門的IC5輸入端接入信號為「11」則輸出為「0」即p型場效應開關處於導通狀態，或者或非門的IC5輸入端接入信號為「00」則輸出為「1」即n型場效應開關處於導通狀態；同或門的IC6輸入端接入信號為「10」或者與或門的IC6輸入端接入信號為「00」則輸出INH都為「0」，同時a=0；所以，鑑相器輸出端為GND，符合定義：WrWc=0↑時PDo=0(L)態。
c. 處在非初態下的一個輸入信號上升邊沿到達
處在非初態下的鑑相器輸入端，例如Wc上升邊沿信號後到達的WrWc=-↑，或者Wr上升邊沿信號後到達的WrWc=↑-；由於二個JK觸發器輸出端Q值為「11」，IC3檢出有效的復位信號則啟動鑑相器的復位過程使得二個JK觸發器輸出端Q值回歸為「00」，同時IC4,5的與非門或者或非門輸入信號為「01/10」則n/p型場效應開關處於斷開狀態。同或門的IC6輸入端接入信號為「11」→「00」或者與或門的IC6輸入端接入信號為「01/10」則輸出INH都為「1」；即鑑相器的輸出被屏蔽即呈現高阻態。所以，符合定義：WrWc=00/11時PDo=高阻態。
d. 處在高阻態下輸入信號的上升邊沿同時到達
處在高阻態下二個輸入信號Wr與Wc的上升邊沿同時到達時，由於二個JK觸發器輸出端Q值同時變化為「11」，IC3檢出有效的復位信號則啟動鑑相器的復位過程使得二個JK觸發器輸出端Q值回歸為「00」，同時IC4,5的與非門或者或非門輸入信號為「01/10」則n/p型場效應開關處於斷開狀態。同或門的IC6輸入端接入信號為「11」→「00」或者與或門的IC6輸入端接入信號為「01/10」則輸出INH都為「1」；即鑑相器的輸出被屏蔽即呈現高阻態。所以，符合定義：WrWc=↑↑時PDo=高阻態。
e. 處在非高阻態下輸入信號的上升邊沿同時到達
處在高阻態下二個輸入信號Wr與Wc的上升邊沿同時到達時，一個JK觸發器輸出端Q值從「0」態值變化為「1」態值，而另一個JK觸發器輸出端Q值從「1」態值變化為「0」態值。所以，同或門的IC6輸入端接入信號為「10」或者與或門的IC6輸入端接入信號為「00」並無發生變化則輸出INH都為「0」；而a信號僅作「0」態值與「1」態值之間的相互切換，鑑相器輸出從Vcc到GND之間的相互切換。最終，符合定義：WrWc=↑↑時PDo=VccGND。
f. 鑑相器工作在單端輸入信號有效的(理想)狀態下
對於無上升邊沿信號輸入的JK觸發器側維持在初態的工作狀態不變。對於有上升邊沿信號輸入的JK觸發器側，假設該側JK觸發器處在初態下則當邊沿信號有效輸入後觸發器輸出端Q值從「0」態值變化為「1」態值；或者假設該側JK觸發器處在有效輸出即輸出端Q值為「1」態值時，如果邊沿信號有效輸入後觸發器輸出端Q值從「1」態值變化為「0」態值，相應地輸出INH信號也作「0」態值與「1」態值之間的相互切換；同時如果該側為Wr一側則輸出a信號也作「0」態值與「1」態值之間的相互切換，否則a信號維持「0」態值不變。所以，符合定義：Wr=↑…↑時PDo=高阻態Vcc；或者Wc=↑…↑時PDo=高阻態GND。
綜合以上各點，可以得到新型邊沿式高阻型數字鑑相器的狀態遷移圖如圖4所示。