Синхронизированный генератор импульсов Советский патент 1987 года по МПК H03K3/26 

113

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к генераторам, обладающим высокой надежностью и работающим синхронно.

Цель изобретения - повышение надежности путем синхронизации сигналов на выходах всех задающих блоков на частоте, определяемой средней собственной частотой задающего блока.

В каждый задающий блок введен мажоритарный элемент, подсоединенный своим входом к выходу первого инвертора, а выходом - к входу второго инвертора, а остальные входы мажоритарного элемента соединены соответственно с выходом первого инвертора остальных задающих блоков.

На фиг. 1 показана схема генератора.

Генератор содержит первый 1, второй 2 и третий 3 инверторы, мажоритарный элемент 4, конденсатор 5, резистор 6, первый 7, второй 8, (2п+ +1)-й 9 задающие блоки (где ,2, 3,.).

На фиг. 2 приведены эпюры выходных сигналов каждого задающего блока и на входах первых инверторов: а - напря- жение на входе первого инвертора первого задающего блоке. - Uj. ; tT выходной сигнал первого задающего блока ft - напряжение на входа первого инвертора второго задающего блока Uc2 выходной сигнал второго задающего блока Fj, j - напряжение на входе первого инвертора третьего задающего блока Up, е - выходной сигнал третьего задающего блока. Кроме того, на фиг, 2 обозначены: входное напряжение переключения первого инвертора соответственно первого, второго и третьего блоков и, , и, моменты времени

i 4; tii н -31 34 амплитудное значение напряжения на входе первого инвертора каждого задающего

блока и, , и, ,.

Выход первого инвертора 1 каждого задающего блока соединен с входом мажоритарного элемента 4,, который с вторым 2 и третьим 3 инверторами соответственно включены последовательно. Выход второго инвертора 2 через конденсатор 5 и выход третьего инвертора 3 через резистор 6 соединены с входом первого инвертора 1 . Bbi- ход первого инвертора 1 первого задающего блока 7 подключен к первым входам мажоритарного элемента 4 ос32

тальных задающих блоков, выход первого инвертора 1 второго задающего блока 8 подключен к вторым входам мажоритарного элемента 4 остальных

задающих блоков, выход первого инвертора 1 (2п+1)-го задающего блока подключен к (2п+1)-м входам мажоритарного элемента 4 остальных задающих блоков.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что генератор импульсов содержит три задающих блока. Частоту выходных сигналов F , F и F. каждого задающего блока в отсутствие мажоритарного элемента считают собственной частотой задающего блока. Пусть и,, (Uf,2 J U,,.j ) - входное напряжение переключения первого инвертора 1

первого (второго и третьего) задающего блока.

При Uj, и в момент времени t (рассматривается, например, работа второго задающего блока) напряжение

Q|, скачкообразно изменяется до значения Uj. за счет перехода второго инвертора 2 из состояния О (низкий уровень выходного сигнала схемы) в состояние 1 (высокий уровень выходного сигнала cxeMi)i) . С этого момента времени начинается перезаряд конденсатора 5. При (момент времени t) происходит переход первого инвертора из состояния О в состояние 1 (второго инвертора из состояния 1 3 состояние О). С этого момента начинается новый перезаряд ко н- енсатора 5 и процесс повторяется. Рассмотрим работу генератора кмпульсов при использовании мажоритарного элемента 4 в каждом из трех за- ающих блоков. Предположим, что в наальный момент времени 1).11,11.0, а состояние инверторов во всех задающих блоках следующее: 1 ,

2

3 -

С этого момента

времени начинается заряд конденсатора 5 во всех задающих блоках.

Таблица состояния мажоритарного

50 элемента 4 на три. входа.

В момент времени t переключается инвертор 1 (1) (в скобках указывается номер задающего блока). Выходной сигнал этого инвертора (Вход 1)

55 К1) О. Выходные сигналы инвертора 1 (2) (Вход 2) 1(2) инвертора 1 (3) (Вход 3) 1(3) сохраняют первоначальные значения. В соответствии с таблицей сос.тсяния выходной сигнал мажоритарного элемента F, (каждого задающего блока) F 1 (комбинация 5) и, следовательно, выходной сигнал каждого задающего блока F, , Fj, FJ 1. в соответствии с рассматриваемой схемой, выходной сигнал каждого задающего блока синхронно изменяется с вькодным сигналом мажоритарного элемента, которые, в свою очередь переключаются синхронно,.так кдк на их входах действуют одинаковые сигналы. Поэтому в дальнейшем анализ работы генератора импульсов проводим поизменению состояния мажоритар юго элемента 4.

В момент времени t изменяется состояние инвертора 1(2) . В соответствии с тгфлицей состояний (комбинация 2) F - О. В это-т момент времени пр. переход всех вторых и третьих ннаерторов всех задающих блоков в другое состояние. От момента t, до Ц продолжался заряд конденсатора 5 первого задающего блока.

В момент времени

t. U,

скачко.t

образно изменяется до значения U

.t

и

С1 - до чения и

значения U,

Ur

ста cэ С этого момента

- до знаfff i J1 wi V n. I а. времени начинается перезарядка всех конден- саторов 5. Так как собственная частота первого задающего блока в рассматриваемом случае больщая, а третьего задающего блока меньщая из трех частот F, , Fj и F , то уровня переклю- чения и„ первым достигнет сигнал U В этот момент 1 (1) 1. В соответствии с комбинацией 4 таблицы состояние F - О (остается еизменным) При уровня переключения достиг- нет сигнал исг- В этот момент времени 1(2) -V 1 и в соответствии с комбинацией 7 таблиць состояний 1 всех задающих блоков. Вторые и третьи инверторы меняют свое состояние, на- пряжение на входе первых инверторов скачкообразно изменяется . и процесс повторяется. Таким образом, изменение сигнала U, на входе первого инвертора первого задающего блока 1(1) происходит в соответствии с эпюрой на фиг. 2«, изменение сигнала Uc на входе инвертора 1(2) п|Я)ИСХодит в соответствии с графиком на фиг. 2в, изменение сигнала на входе инвертора 1(3) происходит в соответствии с графиком-на фиг. 2. Выходные

сигналы F , F и F всех задающих

блоков изменяются синхронно с частотой, определяемой собственной частотой сигнала Fj второго задающего блока, являющейся средней из трех час

тот F , Если

F, и F,

J ,. .J (фиг. 2-L) . генера.тор импульсов содержит (2п+1) задающих блока, то все сигнаизменяются синлы F, , F,

2 .п41 хронно с частотой, определяемой собственной частотой сигнала F ,- являющейся средней из частот F, F, ..., (предполагается, что частоты

г п+1

15

20

25

55

г

.,)Генератор импульсов сохраняет работоспособность при одном любом отказе.

Пусть, например, произощел отказ времязадающей цепочки RC первого задающего блока 7.

а). Предположим, что постоянная времени RC резко уменьщилась. Работа генератора импульсов в этом случае происходит следующим образом. Напря- .жение Up достигает значения U, (напряжения питания схемы) за время.

30 35. ) 40 45

меньшее, мя 1(1) - . В

чем t (фиг. 2). В это , 1(2) - 1 и 1(3) - соответствии с комбинацией 5 таблицы срс тояний F „ - 1. В момент времени t, 1(2) , 1(1) , 1(3) - 1. В соответствии с комбинацией 2 таблицы состояний , все выходные инверторы генератора импульсов меняют свое состояние и процесс повторяется. Таким образом, при таком выходе из строя все выходные инверторы работают синхронно с частотой переключения второго (среднего по частоте) задающего блока.

,5). Пусть постоянная времени RC резко увеличилась. В этом случае первым уровня переключения достигает первый инвертор 1 второго задающего блока 8. В момент времени t Kl)- -.1 1(2) , 1(3) . В соответствии с комбинацией 6 таблицы сос- тояния Р „ - 1. В момент времени 50 t,, 1(1) - 1 1(2) - О, 1(3)

- О. В соответствии с комбинацией 4 та:блицы состояний F - О и все выходные инверторы генератора импульсов меняют свое состояние и процесс повторяется. В рассматриваемом случае все выходные инверторы работают синхронно с.частотой переключения третьего задающего блока (среднего

по частоте с учетом предполагаемого отказа);

Б). Пусть в одном из задающих блоков (например, в первом) отказал первый инвертор и пусть он находится в состоянии 1. В этом случае до момента времени t 1(1) - 1, 1(2)-«- , 1(3) - 1 и 1. В момент времени t 1(1) - 1, 1(2)- , 1(3) О и в соответствии с комбинацией 6 таблицы состояний F -У 1. В момент времени t,,, 1(1), 1(2) , 1(3)- О и в соответствии с комбинацией 4 -таблицы состояний, О, все выходные инверторы ме- няют свое состояние. Далее процесс повторяется. Формирование выходных сигналов F, F и Fj происходит с частотой переключения исправно работающего третьего задающего блока. Ее- ли в отказавшем состоянии 1(1) , то процесс формирования выходных сигналов и Fg аналогичен описанному.

Пусть в одном из задающих блоков (например, в третьем) отказал мажоритарный элемент (второй или третий инвертор). В этом случае формирование выходных сигналов генератора импульсов аналогично случаю (в) с той лишь разницей, что выходной сигнал

Fj (отказал элемент в третьем задающем блоке) остается неизменным (либо Fj 0 % либо РЗ в зависимости от отказа). Правильно работающими будут первый и второй задающие блоки Аналогичные рассуждения можно провести и для других . В этом случае

генератор импульсов остается работоспособен (правильно работают по крайней мере (п+1) задающих блока) при п отказах в различных задающих блоках. Частота генератора импульсов опреде ляется собственной частотой одного из исправно работающих задающих блоков. Надежность предлагаемого генератора значительно выше надежности известного генератора.

Ф

ормула изобретения Синхронизированный генератор импульсов, содержащий (2п+1), где п 1,2,3,..., задающих блока, каждый из которых включает в себя первый и последовательно соединенные второй и третий инверторы, охваченные емкостной обратной связью с выхода второго инвертора и резистивной обратной связью с выхода третьего инвертора на вход первого, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности за счет синхронизации всех задаю-

щих блоков на частоте, определяемой средней собственной частотой Сп+1) задающего блока, в каждьй задающий блок введен мажоритарный элемент на (2п+1) входа, подсоединенный своим входом к выходу первого инвертора, а выходом - к входу второго инвертора, при этом остальные входы мажоритарного элемента соединены соответственно с выходом первого инвертора остальных

2п задающих блоков, причем выход каждого задающего блока является соответствующим выходом синхронизировдн- ного генератора импульсов.

1

2 3 4 5 6 7 8

О О О 1 О 1 1 1

римечание. Вход 1 - выходной сигнал первого инвертора первого задающего блока; вход 2 - выходной сигнал первого инвертора второго задающего блока; вход 3 - выходной сигнал первого инвертора третьего задающего блока; F - выходной сигнал мажоритарного элемента.

о

1

о .

о

1

1

о

1

о о о

о 1 1 1

1

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретеН 1я - повышение надежности работы генератора. Генератор содержит задающие блоки (Б) 7 - 9, каждый из которых включает инверторы 1-3, конденсатор 5 и резистор 6. Особенностью устройства является введение в каждый Б 7 - 9 мажоритарного элемента 4. Это позволяет генератору оставаться работоспособным при п отказах в различных Б 7 - 9. Лри этом частста генератора определяется собственной частотой одного КЗ Б 7 - 9. 2 ил., 1 табл. 7 с (Л 00 сг ел 00