Резервированный формирователь импульсов Советский патент 1986 года по МПК H03K21/40 

11

Изобретение относится к электронным цифровым системам с резервирова-нием и может быть использовано в качестве распределителя тактов в сочетании с задающим генератором в уелоВИЯХ случайных сбоев.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

Повышение надежности достигается за счет того, что при выходе из стро контрольного формирователя при исправном рабочем формирователе нагрузка не отключается и не меняет режима своей работы, а также за счет того, что ввод в синхронную работу всех трех формирователей осуществляется без остановки рабочего формирователя

.Расширение функциональных возможностей достигается за счет того, что устройство отличает сбои от отказов.

На чертеже приведена, функциональная схема резервированного формирователя импульсов.

. Устройство содержит рабочий форми рователь 1, резервированный формирователь 2, контрольный формирователь 3, формирователи 4 и 5 импульсов, выходные каскады 6 и 7, элемент НЕ 8, блоки 9 и 10 сравнения, элемент И-НЕ 11, элементы 12 и 13 памяти, счетчики 14-16, входную шину 17, выходные шины 18-20.

Входная шина 17 соединена с тактовыми входами формирователей 3-5, информационные выходы формирователей 4 и 5 соединены соответственно с входами выходных каскадов 6 и 7, выходы которых соединены с выходной шиной 18 и с первым входом блока 9 сравнения, информационный выход формирователя 5 соединен с первым, входо блока 10 сравнения, выход формирователя 3 соединен с вторыми входами блоков 9 и 10 сравнения, выход последнего из которых соединен с первым входом элемента И-НЕ 11, с входом остановки формирователя 3 и с информационным входом элемента 12 памяти; выход элемента НЕ 8 соединен с входом разрешения выходного каскада 7 резервированного формирователя 2 и с вторым входом элемента И-НЕ 11; выход блока 10 сравнения соединен с инверсным входом элемента И-НЕ 11, выход которого соединен с входом остановки формирователя 5 и с информационным входом элемента 13 памяти; выходы

10

элементов 12 и 13 памяти соединены соответственно со счетными входами счетчиков 14 и 15, входы установки которых соединены с выходом счетчика 16; вход установки которого соединен с выходом счетчика 14; с выходной шиной 19, с входом элемента НЕ 8 и с входом разрешения выходного каскада 6 рабочего формирователя 1, выход управления формирователя 4 импульсов которого соединен-с входом сброса элемента 13 памяти и со счетным входом счетчика 16; выход управления формирователя 5 соединен с входом сброса элемента 12 памяти, выход счетчика 12 соединен с выходно шиной 20.

Выход первого счетчика 14 является выходом сигнализации о неисправности рабочего формирователя 1 или контрольного формирователя 3, а выход второго счетчика 15 - выходом сигнализации о неисправности резервированного формирователя.

Рабочий формирователь 1 предназначен для формирования определенных импульсных последовательностей и состоит из формирователя 4, который может быть выполнен на счетчике или делителе частоты, и выходного каскада 6, служащего для усиления импульсных последовательностей и для иХ коммутации в зависимости от разрешающего сигнала, поступающего с выхода счетчика 14.

Выходной каскад 6 состоит изкаскадов усиления импульсных последовательностей, поступающих от формирователя 5, и транзистора, подключающего и отключающего питание от этих каскадов по сигналу, поступающему по входу разрешения от счетчика 14. При поступлении на вход разрешения логического О транзистор открывается, подается питание на каскады усиления и тем самым к выходу (в том числе к нагрузке) подключается рабочий формирователь 1, а при поступлении на вход ра:зрещения логической 1 транзистор закрывается, отключается питание от-каскадов усиления и рабочий формирователь 1 отключается от выхода.

Резервированный формирователь 2 выполнен аналогично рабочему формирователю 1 и состоит из формирователя 5 и выходного каскада 7. 312 Контрольный формирователь 3 выполнен аналогично формирователям 4 и 5, Блоки 9 и 10 сравнения предназначены для определения синхронизации (идентичности по фазе и длительности импульсов) импульсных последовательностей, поступающих соответственно с рабочего и контрольного формирователей 1 и 3 на блок 9 сравнения и-с резервированного и контрольного формирователей 2 и 3 на второй блок 10 сравнения. При синхронной работе всех формирователей 3-5 на выходе блоков 9 и 10 сравнения - логическая 1, при отсутствии синхронной работы формирователей 1 и 3 на выходе блока 9 сравнения - логический О, при отсутствии синхронной работы формирователей 2 и 3 на выходе блока 10 сравнения - логический О.

Элемент 12 памяти предназначен для запоминания отсутствия синхронно работы формирователей 1 и 3 в течение одного цикла работы резервированного формирователя 2, элемент 13 памяти предназначен для запоминания отсутствия синхронной работы формирователей 2 и 3 в течение одного цикла рабо рабочего формирователя 1. В качестве элементов 12 и 13 памяти могут быть использованы, например, установочные триггеры на двух элементах И-НЕ, В конце каждого цикла работы резервированный формирователь 2 подает с выхода управления импульс (логической О) сброса на вход элемента 1 2 памяти, аналгично в конце каждого цикла работы рабочий формирователь 1 подает с выхода управления импульс (логический О) сброса на вход сброса элемента 13 памяти. Указанными импульсами сброса элементы 12 и 13 памяти устанавливаются в исходное состояние (на выходе - логическая 1), соответствующее синхронной работе сравниваемых формирователей. На информационные входы элементов 12 и 13 памяти поступает информация соответственно от блоков 9 и 10 сравнения. На все время синхронной работы формирователей 1 и 3 на информационный вход элемента 12 памяти поступает логическая 1 и на выходе этого элемента постоянно - логическая 1, т.е. отсутствуют импульсы на счетном входе счетчика 14, а при рассинхронизации указанных формирователей на информационный вход поступульс, являющийся счетным импульсом первого счетчика 14. Аналогично работает элемент 13 памяти.

Счетчик 14 предназначен для подсчета количества циклов работы резервированного формирователя 2, вовремя которых наблюдалась асинхронная работа формирователей 1 и 3 выдачи сигнала о неисправности рабочего 1 или контрольного 3 формирователей, по которому от шины 18 отключается формирователь 1 и подключается резервированный формирователь 2.

Счетчик 15 предназначен дляподсчета количества циклов работы рабочего формирователя 1, в течение которых наблюдалась асинхронная работа резервированного 2 и контрольного 3 формирователей, выдачи сигнала о неисправности резервированного формирователя 3.

Счетчик 16 предназначен для формирования импульсов установки в исходное состояние счетчиков 14 и 15, что необходимо для предотвращения накопления информации о количестве рассинхронизации соответствующих формирователей, вызванных случайными сбоями в течение длительного времени

Счетчик 16 формирует импульсы установки счетчиков 14 и 15 в исходное состояние путем деления частоты импульсов, поступающих на его счетны вход от рабочего формирователя 1 в конце каждого цикла его работы. Сигнал установки первого и второго счетчиков в исходное состояние формируется также при поступлении сигнала (логического О) на вход Сброс от внешнего устройства (не показано).При синхронной работе формирователей 1 и 3 на счетном входе счетчика 14 импульсы отсутствуют, а на вход установки поступают импульсы установки от счетчика 16 и устанавливают счетчик 14 в исходное состояние (на выходе - логически О) . Ппи асинхронной работе формпровате10о, элемент пает логический устанавливается в противоположное состояние (на выходе - логический О), сохраняющееся /то прихода импульса сброса от резервированного фор- . мирователя 2, Таким образом, при асинхронной работе формирователей 1 и 3 в течение времени одного цикла работы формирователя 5 на выходе элемента 12 памяти формируется один имSлей 1 и 3 счетчик 1- считает количество импульсов, поступающих от эл мента 12 памяти С приходом определенного количества импульсов (при асинхронной работе формирователей более определенного времени) на выходе счетчика 14 формируется сигнал (логическая 1) о неисправности рабочего 1 или контрольного 3 формирователей, происходит самоблокировка счетчика 14 (запрещается даль нейший счет импульсов), установка в исходное состояние счетчика 16 (зап рет формирования импульсов установки) , отключение от шины 18 рабочего формирователя 1 и подключение к шине 18 резервированного формирователя Аналогично работает счетчик 15 и формирует сигнал о неисправности резервированного формирователя 2 при асинхронной работе резервированного 2 И контрольного 3 формирователей более определенного времени. Элемент НЕ 8 предназначен для осуществления одновременного подклю чения к шине 18 только одного из формирователей 1 или 2. Элемент И-НЕ 11 предназначен для запрета контроля и остановки резервированного формирователя 2 при нали чии асинхронной работы формирователе 1 и 3 (логический О - на выходе бло-ка 9 сравнения) или при фиксации неисправности формирователей 1 и 3 (логический О - на выходе элемент НЕ 8). Устройство работает следующим образом. При подаче питания по входу Сброс (не показан) подается кратковременный сигнал, по которому сче чик 16 формирует сигнал установки в исходное состояние, по которому сче чики 14 и 15 устанавливаются в исходное состояние, к шине 18 подключается рабочий формирователь 1 и отключается резервированный формиров тель 2. При поступлении на шину 17 устройства импульсной последовател ности начинают работать все формирователи 1-3. В начальный момент все формирователи 1-3 работают аси хронно один относительно другого. этом случае на выходе блока 9 срав нения формируется сигнал (логический О), свидетельствующий об аси хронной работе формирователей 1 и 106 который останавливает контрольный формирователь 3 и по которому элемент 12 памяти формирует на выходе сигнал (логический О), являюш;ийся. счетным импульсом для счетчика 14, и первый счетчик фиксирует наличие первого сбоя. Сигнал с выхода блока 9 сравнения поступает на первый вход элемента И-НЕ 11 и запрещается вьщача сигнала остановки резервирован ного формирователя 2, хотя на выходе блока 10 сравнения формируется сигнал (логический О), свидетельствующий об асинхронной работе формирователей 2 и 3. Контрольный формирователь 3 остается остановленным до момента, пока рабочий формирователь 1 в процессе работы не станет на позицию, равную позиции остановленного контрольного формирователя 3, после чего на выходе блока 9 сравнения формируется сигнал (логическая 1), свидетельствующий об идентичности сигналов формирователей 1 и 3, который в дальнейшем разрешает работу контрольного формирователя 3 и, поступая на первый вход элемента И-НЕ 11, снимает запрет остановки резервированного формирователя 2. При этом формирователи 1 и 3 начинают работать синхронно, а резерви рованный и контрольный формирователи продолжают оставаться рассинхронизированными один относительно другого. При этом на выходе блока 10 сравнения формируется сигнал (логический О), который поступает на инверсный вход элемента И-НЕ 11, на выходе этого элемента формируется сигнал (логический О), который останавливает резервированный формирователь 2 и по которому элемент 13 памяти формирует на выходе сигнал (логический О), который является счетным импульсом для счетчика 13, и второй счетчик фиксирует первый сбой. Резервированный формирователь 2 остается остановленным до момента, пока контрольный формирователь 3 не станет на позицию, равную позиции остановленного резервированного формирова теля 2, после чего на выходе блока 10 формируется сигнал (логическая 1), свидетельствующий об идентичности сиг налов формирователей 2 и 3, который в дальнейшем разрешает работу резервированного формирователя 2. При этом все три формирователи 1-3 начинают работать синхронно. Таким образом, при рассинхрониза ции работы всех трех формирователей 1-3 их синхронизация происходит поэтапно: в начале синхронизируются формирователи 1 и 3, затем формирователи 2 и 3. Аналогично происходит работа при рассинхронизации только рабочего формирователя 1 или только контрольного формирователя 3, В обо их случаях в начале останавливается контрольный формирователь 3 и вводится в синхронизацию с рабочим фор мирователем 1, после чего останавли вается резервированный формирователь 2 и вводится в синхронизацию с контрол ньм формирователем 3, При рассинхронизации только резервированного формирователя 2 ввод его в синхронную работу осуществляется в один этап, т.е. он останавлипается и вводится в синхронизацию с контрольным формирователем 3. При рассинхронизации любого формирователя рабочий формирователь 1 не останавливается и тем самым обеспечивается непрерывная работа устройства на нагрузку. Информация о количестве сбоев, накопленная в счетчиках 14 и 15, на время синхронизации стирается импульсом установки от счетчика 16. При неисправности рабочего формирователя 1 на выходе блока 9 сравнения формируется сигнал неравнозначности сигналов формирователей 1 и 3, по которому останавливается контрольный формирователь 3 и запрещается остановка-резервированного фор , мирователя 2. При этом элемент 12 памят формирует каждый цикл работы резервиро ванного формирователя 2 импульс, которыи является импульсом счета счетчика 14. После прихода определенного числа импульсов счетчик 14 формирует сигнал о неисправности формирователей 1 и 2, по которому запрещается дальнейший счет импульсов, запрещается остановка резервированного формирователя 2, от нагрузки отключается рабочий формирователь 1 и к нагрузке подключается резервированный формирователь 2, устанавливается в исходное состояние счетчик 16. Сигнал о неисправности формирователей 1 и 3 подается по шине 19 на внешнее устройство..

Аналогично работает устройство при неисправности контрольного формирователя 3.

ния, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности отличия сбоя от отказа, в него введень три счетчика, элемент НЕ, элемент И-НЕ, первый информационный выход резервированного формирователя соединен с первым информационным выходом рабочего формирователя, выход контрольного формирователя соединен с вторыми входами первого и второго блоков сравнения, выход первого блока сравнения соединен с входом остановки контрольного формирователя и первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ и с входом разрешения При ненсправности резервированн ого формирователя 2 на выходе блока 10 сравнения формируется сигнал неравнозначности сигналов формирователей 2 и 3, по которому элемент И-НЕ 11 формирует сигнал остановки резервированного формирователя 2. При этом элемент 13 памяти формирует за каждый цикл работы рабочего формирователя 1 импульс, который является импульсом счета счетчика 15. После прихода определенного числа импульсов счетчик 15 формирует сигнал о неисправности резервированного формирователя 2, по которому запрещается дальнейший счет импульсов. Сигнал о неисправности резервированного формирователя 2 подается по шине 20 на внешнее устройство. К шине 8 остается подключенным рабочий формирова тель I . Формула изобретения Резервированньй формирователь импульсов, содержащий два элемента памяти, входную шину, которая соединена с тактовым входом контрольного формирователя , а также.с тактовыми входами рабочего и резервированного формирователей, имеющих первый и второй информационные выходы и выход управления, первый информационный выход рабочего формирователя соединен с первой выходной шиной, с первым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с информационным входом первого элемента памяти, второй информационный выход резервированного формирователя соединен с первым входом второго блока сравне9 ,127251010

резервированного формирователя, выходго счетчика и выходом третьего счетйторого блока сравнения соединен счика, вход установки которого соедиинверсным входом элемента И-НЕ, вы-ней с выходом первого счетчика, с .

ход которого соединен с информацион-второй выходной шиной, с входом эленым входом второго элемента памяти sмента НЕ и входом разрешения рабочего

и с входом остановки резервированно-формирователя, выход управления кото

го формирователя, выход управлениярого соединен со счетным входом трекоторого соединен с входом сбросатьего счетчика и с входом сброса второго

первого элемента памяти, выход кото-элемента памяти,выход которого сседирого соединен со счетным входом пер- Юнен со счетным входом второго счетчика,

вого счетчика, вход установки которо-выход которого соединен с- третьей

го соединен с входом установки второ-выходной шиной.

Изобретение относится к электронным цифровым системам с резервированием. Может быть использовано в качестве распределителя тактов в сочетании с задающим генератором в условиях случайных сбоев. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит формирователь 1 рабочий, формирователь 2 резервированный, формирователь 3 контрольный, формирователи 4 и 5 импульсов, выходные каскады 6 и 7, блоки 9 и 10 сравнения. Для достижения поставленной цели в устройство введены элемент НЕ 8, элемент И-НЕ 11, счетчики 1416. Устройство позволяет отличить сбои от отказов, 1 ил. сл