Дублированное устройство на логических элементах с тремя состояниями /его варианты/ Советский патент 1986 года по МПК H05K10/00 

1 12

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения систем повышенной надежности.

Цель изобретения - упрощение и по- вьшение надежности устройства.

На фиг. 1 изобралсена схема предлагаемого устройства, первый вариантJ на фиг. 2 - то лее, второй вариант.

Устройство (в обоих вариантах) содержит дублируемые блоки 1 и 2, восстанавливающий орган 3, первый 4 и второй 5 нагрузочные резисторы, пер- вьш 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 оптроны Кроме того, на фиг.1 и 2 обозначены первый 10 и второй 11 входы восстанавливающего органа, выход 12 восстанавливающего органа, яв- ляюнщйся выходом устройства, положительный 13 и отрицательньш 14 полюсы источника питанпя.

Дублируемые блоки 1 и 2 в обоих вариантах, (фиг.1 и 2) реализованы на логш1еских элементах с тремя сос- тoянияIvш, Они питаются разнополярным напряжением +Е и -Е и обеспечивают синхронную обработку логических сигналов 1 и О. Логическому сигналу 1 соответствует напряжение и, , отвечающее условию и,„ор U, i Е логическому сигналу О соответствует напряжение U, отвечающее условию -E,j6U Upnop третьему состоянию соответствует.сигнал (тильда) с диапазоном напряжений U , располагаемым в пределах U, Здесь и,„„р и и - пороговые уровни напряжений логической 1 и логического О соответственно. Таким образом, напряркення, соответствующие третьему (избыточному) состоянию, сгруппированы вблизи нулевого напряжения. Эта избыточная информация упрощает контроль и локализацию отказов, так как блоки 1 и 2 состоят из логических элементов, у которых сигнал возникает только при отка- зах. Если в блоках 1 и 2 не произош

ли отказы, то на их выходах будут

сигналы О или 1. При постоянных отказах (обрывы, к.з.) на их выхода появляются сигналы (т.е. напряжение, близкое к О в). При таком по- строении блоков 1 и 2 на их выходах и соответственно на входах 10 и 11 восстанавливающего органа 3 возможны следующие комбинации сигналов.

5

0

с

0

0

При отсутствии отказов - 0,0 и 1,1; при сбое в одном из блоков - 0,1 и 1,0; при отказе в блоке 1 - ,0 и- ,1i при отказе в блоке 2 - 0, и 1, f i при отказе сразу в двух блоках - , . Для обеспечения вьщачи достоверной информации восстанавливающим органом 3 при одиночных отказах в блоках 1 и 2, а также для обнаружения двойных отказов и сбоев, которые для элементов с тремя состояниями являются маловероятными (поскольку возникают при сочетаниях отказ плюс электромагнитная наводка сигнала, противоположного по знаку, требуемому на данном такте), на выходе восстанавливающего органа 3 должны быть сформированы сигналы следующим образом: когда на входах 10 и 11 действуют О и О, на выходе 12-0; когда на входах 10 и 11 - 1 и 1, на выходе 12-1; когда на входах 10 и 11 - О и 1 или 1 и О, на выходе 12 - сигнал « ; когда

на входах 10 и 11 - и О или О и W , на выходе 12-0, когда на входах 10 и 11 - и 1 или 1 и , на выходе 12-1; если же на входах 10 и 11 - и с (два отказа), на выходе 12 сигнал - . Такая логика работы восстанавливающего органа 3 реализуется в устройстве по первому варианту (фиг.1).

Возможен и второй вариант устройства (фиг.2), который обеспечивает правильное функционирование также при подавляющем большинстве отказов в самом восстанавливающем органе 3. Для этого логика работы восстанавливающего органа принимается такой: на его выходе формируется правильный сиг- кал (1,0), когда на его входах 10 и 11 одновременно присутствуют одинаковые сигналы от блоков 1 и 2.

Устройство работает следующим образом.

Первьй вариант устройства (фиг.1) отличается от второго варианта (фиг.2) только параллельным или последовательным соединением пар фототранзисторов и до возникновения отказов работа устройства По обоим вариантам не отличается одна от другой.

Сигнал О на входах 10 и 11 восстанавливающего органа 3 приводит к свечению диодов в первом 6 и третьем 8 оптронах. Диоды в оптронах 7 и 9 не светятся, так как они закрыты. При поступлении на входы 10 и 1 сигнала 1 светятся диоды в оптро- нах 7 и 9, а диоды в оптронах 6и8 не светятся. Свечение диодов вызывает открывание фототранзисторов и появление соответствующего сигнала на выходе 12. Если открываются фототранзисторы в оптронах 6 и 8, то к выходу 12 подключается отрицательный полюс 14 источника питания. Если открываются фототранзисторы в оптронах 7 и 9, то к выходу 12 подключается положительный полюс 13 источника питания.

При возникновении отказа в одном из блоков 1 или 2 в восстанавливающем органе устройства, выполненного по первому варианту (фиг.1), происходит следующее. Предположим, что на вход 11 приходит сигнал (отказал блок 2), а на вход 10 приходит сигнал 1, в результате чего светится будет только диод во втором оптро не 7, что обеспечивает подключение к выходу 12 положительного полюса 13 источника питания, т.е. формироваIf 4 Tt

ние на выходе логической 1. При поступлении на вход 10 сигнала логического О светится диод в первом оптроне 6 и на выходе 12 также будет сформирован логический О (отрицательное напряжение). Если же имеет место сбой (на входах 10 и 11 соответственно О и 1), то светятся диоды в оптронах 6 и 9, т.,е. поло- жительное напряжение, поступающее через фотбрезистор оптрона 9, уравновешивает отрицательное напряжение, поступающее через фототранзистор оптрона 6, и на выходе 12 формируется сигнал (близкое к нулевому напряжение) . При двух отказах в блоках (на входы 10 и 11 приходят два сигнала) все фототранзисторы закрыты и на выходе 12 формируется сигнал .

Аналогичным образом восстанавливающий орган 13 ведет себя при осталных возможных комбинациях сигналов.

Сигнал fj- на выходе блока или все

го устройства может быть легко обна- 50 рого оптрона подключены к первому

ружен с помощью простого различите- ля нулевого напряжения (нуль-органа).

Однако устройство выполненное по первому варианту (фиг.1) имеет тот недостаток, Что при пробоях фототранзисторов на выходе 12 могут появляться ложные сигналы 1 или О (например, в случае, если на вхоO

5

5 0

дах 10 и 11 имеются сигналы , т.е. уже произошли отказы двух блоков).

От этого недостатка свободно устройство, выполненное по второму варианту (фиг.2) и формирующее на выходе 12 правильный сигнал, если на входах 10 и 11 присутствуют дда одинаковых сигнала О или 1. Во всех остальных случаях на выходе 12 появляется сигнал « , свидетельствующий об отказе. Такой же сигнал появляется на выходе 12 и при некоторых собственных отказах в восставав- ливакицем органе, в частности, при обрьшах фототранзисторов. Однако отдельные сочетания отказов в виде пробоев фототранзисторов могут и здесь в редких случаях приводить к неправильному функционированию устройства. Чтобы еще более повысить надежность восстанавливающего органа в устройстве, выполненном по второму варианту, в каждом оптроне используется по два фототранзистора, включенных пocлeдoвateльнo и согласно , в результате чего вероятность пробоя существенно снижается.

Таким образом, простыми средствами достигается высокая надежность 0 функционирования устройства, а также легко обеспечивается обнаружение в нем отказов.

0

5

Формула изобретения

1 1. Дублированное устройство на логических элементах с тремя состояниями, содержащее два дублируемых блока, соединенных выходами соответственно с первым и вторым входами восстанавливакицего органа, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повьшения надаж- ности устройства, восстанавливающий орган содержит первый и второй нагрузочные резисторы и четыре оптрона, вывод катода светодиода первого оптрона и вывод анода светодиода втовходу восстанавливающего органа, а вывод катода светодиода третьего оптрона и вывод анода светодиода четвертого оптрона соединены со вторым вхо- дом восстанавливающего органа, выводы анодов светодиодов первого и третьего оптронов, а Также выводы катодов светодиодов второго и четвертого оптронов связаны с общей шиной

51

устройства, положительный полюс источника литания соединен с первым вьшодом первого нагрузочного резисто ра, подключенного вторым выводом к коллекторам фот отранзисторов второго и четвертого , эмиттеры которых соединены с выходом восстанав- лива ощего органа, а отрицательный полюс источника питания соединен с первым выводом второго нагрузочного резистора, подключенного вторым выводом к эмиттерам фототранзисторов первого и третьего оптронов, коллекторы которых соединены с вьпсодом вос станавливающего органа.

2. Дублированное устройство на логических элементах с тремя сос- тояшшми, содержащее два двублируе- мых блока, соединенных выходами соответственно с первым и вторым входами восстанавливающего органа, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что,, с целью упрощения и повышения надежности устройства, восстанавливающий орган содержит первьм и второй нагрузочные резисторы и четыре оптрона, вывод катода светодно- да первого оптрона и вывод анода све тодиода второго оптрона подключены к первому входу восстанавливающего

80711 6

органа, а вывод катода светодиода третьего оптрона и вьшод анода светодиода четвертого оптрона соединены со вторым входом восстанавливаю5 щего органа, вьшоды анодов светодио- дов первого и третьего оптронов, а также выводы катодов светодиодов второго и четвертого оптронов связаны с общей шиной устройства, положительШ ный полюс источника питания соединен с первым выводом первого нагрузочного резистора, подключенного вторым выводом к коллектору фототранзистора четвертого оптрона, соединенного эмитJ5 тером с коллектором фототранзистора второго оптрона, эмиттер которого подключен к выходу восстанавливающего органа, а отрицательный полюс источника питания соединен с первым выводом второго нагрузочного резистора, подключенного вторым вьшодом к эмиттеру фототранзистора первого оптрона, соединенного коллектором с эмиттером фототранзистора третьего оптрона, коллектор которого подключен к выходу восстанавливающего органа.

20

25

3. Устройство по п.2, о т л и- чающееся тем, что каждый опт- 30 рон содержит два фототранзистора, соединенных последовательно и согласно.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения цифровых систем повьшшнной надежности. Изобретение обеспечивает упрощение и повышение надежности дублированных блоков, подключаемых к нагрузке через восстанавливающий орган. Предлагается два варианта восстанавливающих органов, отличающихся уровнем контроля собственных отказов. Устройство содержит дублируемые блоки 1 и 2 на логических элементах с тремя состояниями, восстанавливающий орган 3, в котором имеются нагрузочные резисторы 4 и 5, а также четыре опгро- на 6-9. Сигналы от блоков 1 и 2 в восстанавливающий орган 3 попадают через входы 10 и 11 и после обработки их логической схемой на оптронах появляются на выходе 12. Восстанавливающий орган пропускает на выход только правильные сигналы, обеспечивая обнаружение отказов, в том числе и собственных. При этом используется избыточная информация, свойственная схемам с тремя состояниями. 2 с и 1 з.п.ф-лы, 2 ил. i (Л с: Фи,г.1

Редактор А.Ренин

Составитель Б.Иванов

Техред И.Попович Корректор М.Максимишинец

Заказ 7134/59 Тираж 765Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4