Контролируемое логическое устройство Советский патент 1985 года по МПК H03K19/00 

11 Изобретение относятся к автоматик вычислительНой технике и электронике и может быть использовано при создании интегральных схем, цифровых блоков и систем с высоким коэффициентом готовности. . Цель изобретения - повышение дост верности контроля за счет обнаружени отказов типа обрывов входов и коротfoix замьжаний с шиной питания, I На фиг, 1 изображена структурная схема устройства} на фиг, 2 - тригге с положительным порогом срабатывания «пор на фиг 3-гоже, с отрицатель- г. ным порогом срабатывания на фиг, 4 и 5 - функциональные обозначе ния триггеров Шмитта с положительным (+) и отрицательным (-) порогами сра батывания соответственно; на фиг, 6 функциональная схема дискриминатора сигнала ; на фиг, 7 - схема ключа. Контролируемое логическое устройство содержит цифровой элемент 1, входы которого являются входами 2 контролируемого логического устройства, каждый из которых соединен с входом соответствующего дискриминато ра 3, общий вход питания которого со единен с общей шиной 4 устройства, шина 5 положительного питания которо го соединена с входом положительного питания цифрового элемента, элемент ИЛИ 6, ключ 7 и элемент 8 индикации, который включен между выходом ключа 7, который является выходом 9 контролируемого логического устройства, и общей шиной 4, которая соеди нена с общим входом ключа 7, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом цифрового элемента 1 и выходом элемента ИЛИ 6, информационные входы которого соединены с выходами дискриминаторов 3, входы питания элемента ШШ 6 соединены соответственно с шинами положительного 5 и отрицательного 10 питания, которые соединены с соответствующими входами дискриминаторов 3, а шина 10 отрицательного питания соединена также с общим входом цифрового элемента 1, В качестве цифрового элемента 1, который реализует некоторую двоичную функцию, может быть взята любая известная микросхема, БИС или цифровой блок. Обычно в микросхемах уровень Лог,О соответствует напряжению. 302 близкому к нулю (). а уровень Лог,1 - напряжению, близкому к напряжению питания Е микросхем (), Для работы устройства используются разнополярные пороговые уровни двоичных сигналов. Это можно обеспечить питанием обычных микросхем, двухполярным напряжением Е1 и Е2 относительно общей шины таким образом, чтобы (Elf + JE2 |Е|. Желательно, чтобы пороговые уровни напряжений, соответствующих Лог,1 (и) и Лог,О (Од) схемы с тремя состояниями, отличаясь по знаку, были примерно одинаковы, т,е, и, I , Таким образом, схема с тремя состояниями питается разнополярным напряжением +Е1 и -Е2, Она обеспечивает обработку кроме логических сигналов 1 и О еще и сигнагюв обозначаемых л/ (тильда). Причем Лог,1 соответствует напряжение U.((U4nop. и и Е,), сигналу Лог,О - напряжение (-Е2 о Up pop), сигналу - напряжение U (-UQ вор- U л пор ) гДе и, п,р (VO-KOP ) пороговые уровни напряжений Лог,1 (0), Функционирование схемы с тремя состояниями с одним выходом и п входами сводится к тому, что она реализует . некоторую функцию f f (xj, ,,,, Xj, ,,,, х„), причем f 0(1), если V хДх-t (0,1)3 J если же х(х-), то f , Функционирование устройства с m выходами может быть описано посредСТ9ОМ описания m схем с тремя состояниями с одним выходом. Цифровая схема с тремя состояниями работает следующим образом. Если на все входы 2 устройства поступают сигналы, уровень напряжений крторых соответствует Лог,О (U) либо Лог,1 №4), то в таком ретсиме дискриминаторы сигнала - не срабатывают и на выходе элемента ИЛИ 6 имеется сигнал, который обеспечивает прохождение через ключ 7 сигнала с выхода цифрового элемента 1 на выход 9 устройства. Этот сигнал, в соответствии с функцией f, может иметь уровень напряжения U либо U, И в том, и в другом случае элемент 8 индикации (например, лампа накаливания) показывает правильное функционирование схемы с тремя состояниями (лампа светится) , Если хотя бы на одном из входов 2 устройства появляется сигнал л (это возможно при обрьюе некоторого входа 1 либо при коротком замыкании любого входа 2 с общей шиной 4 питания), то срабатывает соответствующий дискриминатор 3 сигнала и с него напряжение через элемент ИЛИ 6 посту пает на ключ 7 Последний закрьшается, отделяет выход элемента 1 от вых да 9 устройства. Элемент 8 индикации не светит, что свидетельствует о наличии отказов в устройстве о Таким образом, если на входах 2 устройства имеются сигналы заданных логических уровней, то сигна логического уровня имеется и на выходе устройства, если же хотя бы на одном входе схемы есть сигнал А- , то такой же сигнал устанавливается и на выходе устройства. Для функционирования устройства необходимо, чтобы, в случае, если некоторый ее вход оборван, на этом же входе был сигнал . Дискриминатор 3 сигнала содержи известные триггеры Шмитта, дополненные делителем на резисторах 11 и 12 и стабилитроном 13 на входе. Если вход триггеров (фиг. 2 и 3) оборван, то напряжение на их входах близко к нулю (логический сигнал ) Это объясняется тем, что стабилитроны 13 закрыты. Кроме того, транзисто 14 закрыт, транзистор 15 открыт, а напряжение на выходе триггера соответствует Лог.О (фиг, 2), Для триггера, представленного на фиг. 3 при оборванном входе, транзистор 14 открыт, а транзистор 15 закрыт, напряжение на выходе соответствует Лог.1. Такое же состояние транзисторов триггера имеется при любом по величи не отрицательном (положительном) напр51жении для триггера, представленного на фиг. 2 (фиг. 3), так как стабилитроны 13 закрыты. Напряжение стабилизации стабилитронов выбирается, исходя из условия Uc,5 1Е2(и,|Е1)). Если напряжение на входе триггера (фиг. 2) превышает уровень U-lBob стабилитрон 13 открьгоается и на выходе триггера устанавливается сигнал Лог.1, Если напряжение на входе триггера (фиг. 3) ниже уровня - Upfjop , то стабилитрон 13 открывается и на выходе триггера устанавливается сигнал Лог.О, Установка входного напряжения, при котором открьшается стабилитрон 13, достигается как подбором его напряжения стабилизации, так и выбором параметров резистороз 11 и 12. Таким образом, на входах предлагаемых триггеров Шмитта могут быть сигналы 1, О, v , а на выходах только О и 1. Схема дискриминатора (фиг, 6) состоит из двух триггеров Шмитта и логического элемента 16 неравнозначности. Функционирование дискриминатора сигнала /v представлено следующей таблицей. Ключ содержит оптрон 17 и вьтрямительный мост из диодов. Если на вход ключа не поступает игнал Лог.1, то светодиод не ветится, фототранзистор заперт, выход ключа отключен. Если на вход ключа поступает сигал Лог.1, то светодиод светится, ледовательно, фототранзистор открыт ключ включен.

10 ч 5 5i

КОНТРОЛИРУЕМОЕ ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее цифровой элемент, входы которого являются входами .контролируемого логического устройства, каждый из которых соединен с входом соответствукнцего дискриминатора, общий вход питания которого соединен с общей шиной устройства, шина положительного питания которого соединена с входом полсжительного питания цифрового элемента, отличающееся тем, что, с целью повьшения достоверности контроля, в него введены элемент ИЛИ, ключ и элемент индикации, который включен между выходом ключа, который является выходом контролируемого логического устройства, и общей шиной, которая ш (Л соединена с общим входом ключа, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом цифрового элемента и выходом элемента ШШ, информационные входы которого соединены с выходами дискриминаторов, входы питания элемента ИЛИ соединены соответственно с шинами положительного и отрицательного питания, которые соединены с соответствующими входами дискриминаторов, а шина отрица00 тельногр питания соединена также с общим входом цифрового элемента.

-tfiei

Выход

I

гЯС

Вход

Фuг.tf

Ч

Влод

Выход

0-f2

Фиг-З

Фиг. 5

Выход

16 Ь