Мажоритарное устройство Советский патент 1984 года по МПК H05K10/00 G06F11/20 

Изобретение относится к изме-. рительной технике и предназначено для построения мажоритарных.устрой многоканальных хранителей времени. Известно -устройство для мажоритарного выбора сигналов трехканаль Ных систем, содержащее три элемента И, выходы которых через первый элемент ИЛИ-НЕ соединены с входом второго элемента ИЛИ-НЕ ij , Однако это устройство ненадежно при отключении питания одного входнаго синхронного канала. Действительно, при отключении питания, нап мер, первого канала напряжение на его шине питания плавно уменьшается из-за наличия в цепи питания значительных емкостей. Это приводит к тому, что на синхронный вход первог канала устройства начинают поступать импульсы либо потенциал достат .но низкой амплитуд. При достижении амплитудой значения, равного порогу срабатывания микросхемы, например, серии 130, 133, 136, 155 данная логическая микросхема становится по существу пшрокополосным усилителем в режиме А, Вследствие большого коэффициента усиления и широко . полосности такой усилитель воз бужна его выходе появляется дается и Из-за насигнал высокой частоты. личия временного рассогласования импульсов синхронных каналов на вхо дах устройства во временном интервале данного рассогласования на заднем:фронте отрицательного импуль са с выхода первого элемента ИЖ-НЕ возникает по крайней мере один коро кий импульс, на выходе второго элемента ИЛИ-IiE также наблюдается ; . короткий импульс, но противоположной полярности. При использовании данного устройства, например, в хранителях времени к выходу устройства подключаются входы счетчиков. При п даче Таких коротких импульсов на вход цифровых устройств,содержащих элементы памяти, например, счетчики, элементы памяти оказываются в .случайном состоянии,что ведет к сбо работы такого устройства. Известно также устройство для мажоритарного выбора асинхронных сигналов, содержащее три КВ-триггер мажоритарный элемент, элемент ИЛИ-Н элемент И-НЕ и элемент задержки, выход которого соединен с выходом 962 устройства и с5.-входами RS-триггеров, Д-входы которых соединены с входами .устройства, и с входами элементу ИПИНЕ, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ,второй вход ко-, торого соединен с выходом мажоритарного элемента, входы которого соединены с выходами R5 -триггеров 2} Г Данное устройство вносит значительную задержку и тем не менее ненадежно при отключении питания одного выходного синхронного канала. Известно трехканальное резервированное устройство, содержащее в каждом канале инвертор, источник питания, резервируемый блок, мажоритарный элемент, четыре резистора, диод и элемент И-НЕ, причем в каждом канале выход источника питания соединен с резервируемым блоком, выход которого соединен с соответствующими информационными входами мажоритарных элементов каждого канала, управляющий вход мажоритарного элемента в каждом канале соединен с выходом элемента И-НЕ, входы которого соединены с управлЯвэщими входами канала и через первый и второй резисторы и диод - с выходом.источника питания, а выход источника питания через третий и четвертый резисторы соединен с соответствующими информационными входами мажоритарного элемента зТ, Указанное устройство ненадежно при отключении питания одного входного синхронного канала. Наиболее близким к изобретению является мажоритарное устройство, состоящее из первого, второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу ждущего мультивибратора, выход которого через формирователь подключен к выходу устройства, первые входы первого и второго элементов И соединены с синхронным входом первого канала, BTOpoif вход второго элемента И и первый вход третьего элемента И соединены с синхронным входом второго канала, а вторые входы первого и третьего элемента И соединены с синхронным входом третьего канала 41. Известное -устройство имеет ряд недостатковi Так, им вносится зна-. 3 чительная задержка в выходной сигнал относительно входных синхронных сигналов, что приводит к снижению быстродействия. Действительно задержка сигнала известного устройства по efo выходу относительно входных синхронных сигналов составля . (,+vV 4 О) . где с, - задержка одного из элементов И; 2 задержка элемента ИЛИ, С -задержка ждущего мультивибратора-4 - задержка формирователя. Задержка ждущего мультивибратора так же как и формирователя, не може быть меньше задержки одного логичес кого элемента из тех, на которых они собраны. Так как логические элементы И, ИЛИ, И-НЕ обладают равной задержкой, то . (2) где - задержка одного логического элемента. Кроме того, применение такого импульсного устройства, как ждущий мультивибратор, который имеет значительно более низкую помехоустой-. чивость по сравнению с цифровыми логическими элементами, снижает помехоустойчквость мажоритарного устройства. . Использование формирователя прив дит к потере информации о длительно ти импульсов на синхронных входах устройства, что ограничивает област применения известного устройства. Целью изобретения является увели чение быстродействия и помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается те что в устройство, содержащее первый элемент ИЖ, первый, второй и третий элементы И, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов И соединены с синхронным входом первого канала, второй вход второго элемента И и первый вход третьего элемента И соединены с син хронным входом второго канала, а вторые входы первого и третьего элементов Н соединены с синхронным входом третьего канала, введены три пороговых элемента, три вторых элемента ШШ, три Ij) -триггера, С -вход которых соединены с выходами соотве ствукяцих вторых элементов ИХИ, а 964 D-входы - с выходами соответствующих, пороговых элементов, входы которых подключены к шинам питания соответствующих каналов, выход первого D-триггера соединен с третьими входами первого и второго элементов И, выход второго)-триггера соединен с четвертым входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход третьего)-триггера соединен с четвертыми входами первого и третьего элементов И, первые входы вторых элементов ИЛИ соединены с тактовыми входами соответственно первого, Vtoporo и третьего каналов, вторые входы - с синхронными входами соответственно первого, второго и третьего каналов, а выход первого элемента ИЛИ - с выходом устройства. Введение указанных элементов и связей позволяет увеличить быстродействие путем уменьшения задержки, вносимой устройством, а также повысить помехоустойчивость предлагаемого устройства путем исключения из него импульсных устройств с низкой помехоустойчивостью. Кроме того, в предлагаемом устройстве не происходит потери информации о длительности входных импульсов. На фиг.1 представлена функциональная блок-схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Мажоритарное устройство см.фиг. содержит элементы И 1-3, первый элемент ШШ 4, пороговые элементы 5 7,D -триггеры 8 - 10 и вторые элементы ИЛИ 11 - 13, синхронные входы 14 - 16, тактовые входы 17 - Г9, шины питания 20 - 22 соответственно первого, второго и третьего каналов и выход 23 устройства. На фиг.2 приняты следующие обозначения : Д - на тактовом входе 17 первого канала б - на синхронном входе 14 первого Ь- на синхронном входе 15 второго канала, 1 - на синхронном входе 16 третьего канала - на выходе элемента ИЛИ П J е - на выходе порогового элемента Sj - на выходе) -триггера 8j -на выходе элемента И I; -на выходе элемента И 2 J 5 к - на выходе элемента И 3f . А- на выходе 23 устройства. Выходы элементов И 1 - 3 соедине ны с входами элемента ИЛИ 4, первые входы элементов И I и 2 соединены с синхронным входом 14 первого канала н с вторым входом элемента ИЛИ 11, второй вход элемента И 2 и первый вход элемента И 3 соединены с синхронным входом 15 второго канала и с вторым входом элемента ИЛИ 12, а вторые входы элементов И I и 3 соединены с синхронным входом 16 третьего канала и с вторым входом элемента ИЛИ 13. Первые вход элементов ИЛИ II - 13 соединены соо ветственно с тактовыми входами I7 19 первого, второго и третьего каналов, а выходы - с С-входами соо ветствуницих t) - триггеров 8 - 10, D -вход D -триггера 8 через порого вый элемент 5 соединен с шиной пи гания 20 первого канала, J) -вход J} -триггера 9 через пороговый элемент 6 соединен с щиной питания 21 второго канала, а J} -вход С-тркггера 10 через.пороговый элемент 7 с шиной питания 22 третьего канала. Выход элемента ИГШ 4 соединен с вых дом 23 устройства. Устройство работает следующим образам. . При исправной работе трек каналов на шинах питания 20-22 присуствует высокий уровень напряжения, поэтому на выходах пороговых элемен тов 5 - 7 постоянно присутствует по тенциал . Импульсы, поступающие с тактовых входов 17 - 19через соо ветствуюпще элементы ИЛИМ - 13, устанавливают D -триггеры 8 - 10 в состояние 1, благодаря чему элементы И 1 - 3 постоянно открыты по третьим и четвертым входам. На вько де 23 устройства оказывается сигнал полученный в результате мажоритарно обработки сигналов синхронных входов II - 13 с помощью элементов И 1 3 и элемента ИЛИ 4. В устройстве полностью устранена возможность возникновения коротких импульсов на выходе 23 устройства, являющихся, помехой, приводящей к сбою цифровых устройств, содерж щих элементы памяти, подключенных к в ходу 23 устройства Действительно, при уменьшении напряжения на одной из шин питания 20 - 22, например из 966 шине питания 20 первого канала, до уровня срабатывания порогового элемента 5 на его выходе появится потенциал О (фиг.2е). По срезу ближайшего импульса с тактового входа I7 или с синхронного входа 14 первого канала Ь триггер в onpov кидывается в О (фиг. 2 Я и закрывает по третьим входам элементы И 1 и 2 (фиг.2,и). Тем самым исключается самовозбуждение элементов И I и 2, приводящее к возникновению коротких импульсов помехи. Конъюнкция импульсов с синхронных входов 15 и 16 второго и третьего каналов (фиг.2Б,2 соответственно) через открытый элемент И 3 (Фиг.2Ю и злемент ИЛИ 4 проходит на выход 23 устройства (фиг. 2А),г.е. устройство выполняет мажоритарную функцию, обеспечивая исправный сигнал на выходе при отказе по одному синхронному входу. Кроме того, в устройстве исключено возникновение короткого импульса на выходе-23 устройства, т.е. помехи, вызванной несинхронным- орабатыванием пороговых элементов отно|сительно импульсш 1х последовательностей на входах 14-16 устройства. Действительно, при уменьшении напряжения питания, например на шине питания 20 первого канала, на выходе Порогового элемента 5 переход от уровня 1 до уровня О (фиг.2б) может произойти в любой момент, но только если такой переход произойдет одновременно со срезом импульса, поступакщего на С-вход 3)триггера 8 с выхода элемента ИЛИ 11 (фиг.2а), на выходе последнего может появиться короткий отрицательный импульс, задержанный относительно среза импульса с его входа на задержку срабатывания 3) -триггера 8. Но вследствие того, что на С-вход -О -триггера 8 поступает импульс с выхода элемента ИЛИ П (фиг.2а), срез которого совпадает со срезом последнего по времени импульса из импульсов с тактового входа 17 первого канала и с синхронного входа 14 первого канала, короткий отрицательный импульс (фиг.2);) формируется в момент., когда элементы И 1 и 2 закрыты по входам , соединенным с синхронным входом 14 первого канала. 7 Правильная работа устройства обе печивается при любых временных соот ношениях задержек между синхронными и тактовыми импульсами, вызванными различным временем срабатывания элёмeиtoв канала. Устройства может работать при лю бом периоде следования импульсов с синхроннь Х входов 14 - 16. Необходимо только, чтобы период следовани импульсов с тактовых входов удовлет ворял условию Т-,«Т„, (3) где Т.; - период следования импульсо с тактовых входов 17-19; Т - постоянная времени уменьшения напряжения на шинах питания 20 - 22. При достаточно высокой частоте следования импульсов с синхронных 896 14 - 16, а именно при выходов t« in где Т - период следования импульсов с синхронных входов 14 - 16, на тактовые входы 17 - 19 может быть подана 1 либо йти входы могут быть соединены с синхронными входами 14 - 16 одноименных каналов. Благодаря введению дополнительных элементов и связей задержка, вносимая предлагаемым устройством в выходной сигнал относительно синхронных входов, составляет: . 3) так как. С. 11- Гд , то С 2со (6) Изобретение позволяет расширить область применения устройства в многоканальных резервированных устройствах, например высоконадежных и высокоточных хранителях времени.

МАЖОРИТАРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый элемент ИЛИ, первый, второй и третий элементы И, выходы которых соединены с входами первого элемента 1ШИ, первые входы первого и второго элементов И соединены с синхронным входом первого канала, второй вход второго элемента И и первый вход третьего элемента И соединены с синхронным входом второго канала, а вторые входы первого и третьего элементов И соединены с синхронным входом третьего канала, отличающеес я тем, что, с целью увеличения быстродействия и помехоустойчивости устройства, в него введены три пороговых элемента, три вторых элемента ИЛИ и три D-триггера, С-входы которых соединены с выходами соответст.вующих вторых элементов ИЛИ, а D-входы - с выходами соответствующих пороговых элементов, входы которых подключены к шинам питания соответствующих каналов, выход первого D-триггера соединен с. третьими входами первого и второго элементов И, выход второго D-трйггера соединен с четвертым (Л входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход третьего D-триггера соединен § с четвертыми входами первого и третьего элементов И, первые входы вторых элементов ИЛИ соединены с тактовыми входами соответственно первого, второго и третьего канасо лов, вторые, входы - с синхронными входами соответственно первого, второго и третьего каналов, а выход QD О) первого элемента ИЛИ - с выходом устройства.