Каскадный коммутатор Советский патент 1987 года по МПК H03K17/00 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в аппаратуре контроля и измерения для коммутации пре- имунхественно сигналов низкого уровня различных датчиков, например термопар, тензометров и других.

Цель изобретения - повышение быстродействия коммутатора путем предварительной коммутации цепей в коммутаторах первых каскадов многокаскадного коммутатора.

На чертеже представлена функциональная схема каскадного коммутатора.

Каскадный коммутатор содержит выходной коммутатор 1, выход которого соединен с выходом 2 каскадного коммутатора 1, сигнальные шины 3.1-З.(п-1) которого соединены с сигнальными входами групповых коммутаторов 4.1, 4.2,...,4.(п-1), выходы которых соединены с сигнальными входами выходного коммутатора 1. Кроме того, каскадный коммутатор содержит формирователь 5, первый 6 и второй 7 элементы ИЛИ, первый 8 и второй 9 счетчики, первый 10 и второй 11 блоки предустановки, блок 12 пуска, элемент 13 задержки, блок 14 стробирования, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 5, вход которого соединен с шиной 15 тактовых импульсов и со счетным входом счетчика 8, первый выход которого через элемент 13 задержки соединен со счетным входом счетчика 9, выходы которого соединены с одноименными входами блока 11 предустановки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 7, выход которого соединен с входом обнуления счетчика 9, выход блока 12 пуска соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 6 и 7, первый вход элемента ИЛИ 6 соединен с выходом блока 10 предустановки, входы которого соединены с одноименными выходами счетчика 8, первыми входами одноименных групповых коммутаторов 4.1-4.(п-1) и входами блока 14 стробирования, выходы которого соединены с управляющими вJ oдaми выходного коммутатора 1, выход элемента ИЛИ 6 соединен с входом обнуления счетчика 8, первый выход счетчика 9 соединен с вторыми входами групповых коммутаторов. Каждый групповой коммутатор 4 содержит элементы И 16 и 17, инвертор 18, формирователь 19, счетчик 20, коммутатор 21, выход которого через усилитель 22 соединен с выходом группового коммутатора 4, первый вход которого через формирователь 19 соединен с первыми входами элементов И 16 и 17, а второй вход группового коммутатора 4.i соединен с вторым входом элемента И 17 и через инвертор 18 с вторым входом элемента И 16, выход которого соединен со счетным входом счетчика 20, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, сигнальные

входы которого соединены с соответствующими сигнальными входами группового коммутатора 4.1, выход элемента И 17 соединен с входом обнуления счетчика 20.

Каскадный коммутатор работает следую1ЦИМ образом.

Все счетчики устройства представ:1яют собой счетчики по модулю десять с дешифрацией выходного состояния. Счетчики

Q выполнены на основе сдвигающего регистра, что исключает сбои, связанные с дешифрацией. Элемент 13 задержки срабатывает по положительному фронту сигнала, и время его задержки равно ноловине периода следования тактовых импульсов.

5 Назначение блока 12 пуска - блокировать работу счетчиков 8 и 9 в предпусковом состоянии коммутатора. Блок 10 предустановки представляет собой набор элементов И с монтажным элементом ИЛИ на выходе

Q и набор уставок, при этом каждый элемент И одним входом соединяется с одноименным выходом счетчика 8, вторым - с выходом одной из уставок.

Аналогичен по устройству блок 11 предустановки. Блок 10 предустановки ограни5 чивает число групповых коммутаторов 4. Блок 11 предустановки ограничивает число каналов грусиювых коммутаторов 4.

Перед начало.м работы счетчики 8 и 9 блокируются в нулевом состоянии сигналом

,. с выхода блока 12 пуска через элементы ИЛИ 6 и 7. При пуске блокировка снимается.

Первый цикл. Первый тактовый импульс, поступающий с шины 15 тактовых импульсов после пуска, устанавливает счетчик 8

5 по счетному входу во второе состояние. При этом на первом выходе счетчика 8 устанавливается низкий уровень сигнала, а на втором - высокий. С шины 15 тактовых импульсов импульсы поступают также на вход формирователя 5 стробирующего сигнала, ив момент пepeкJ ючeния счетчика 8 с выхода формирователя 5 стробируюшего сигнала на управляющий вход блока 14 стробирования поступает запрещающий импульс. Во время его действия запрещается

5 прохождение сигналов с выхода счетчика 8 через блок 14 стробирования на управляющие входы выходного коммутатора 1. Сигнал с первого выхода счетчика 8 поступает на вход элемента 13 задержки, на вход формирователя 19 первого группового коммута0 тора 4.1 и на первый вход блока 14 стробирования.

Элемент 13 задержки срабатывает только на положительный фронт сигнала, поэтому состояние счетчика 9 не изменяется. Форг мирователь 19 первого группового коммутатора 4.1 формирует на отрицательно.м фронте сигнала первого выхода счетчика 8 поло- житель-ный импульс, который поступает на первые входы элементов И 16 и 17 первого

группового коммутатора 4.1. На второй вход элемента И 17 поступает высокий уровень сигнала с первого выхода счетчика 9, поэтому на выходе эле.мента И 17 формируется положительный импульс, который сбрасывает счетчик 20 первого группового коммутатора 4.1. На второй вход эле.мента И 16 сигнал с первого выхода счетчика 9 поступает через инвертор 18 низким уровнем, поэтому элемент И 16 закрыт.

На первом выходе счетчика 20 первого группового ко.ммутатора 4.1 устанавливается высокий уровень сигнала. Он поступает на управляющий первый вход коммута- гора 21, и в результате коммутируется его первый канал.

Измеряемый сигнал с сигнальной шины 3.1 через открытый первый канал коммутатора 21 поступает на вход усилителя 22, и с его выхода усиленный сигнал поступает на первый сигнальный вход выходного коммутатора 1. Низкий уровень сигнала с первого выхода счетчика 8 через блок 14 стро- бирования поступает на первый управляющий вход выходного коммутатора 1 и закрывает первый канал. Высокий уровень сигнала с второго выхода счетчика 8 через блок 14 стробирования поступает на второй управляющий вход выходного ко.ммутатора 1 и открывает его второй канал. С второго выхода счетчика 8 сигнал поступает также на вход формирователя 19 второго группового коммутатора 4.2, но на положительный фронт сигнала формирователь 19 не срабатывает.

Второй импульс тактовой щины 15 устанавливает счетчик 8 в третье состояние, при котором на втором выходе счетчика 8 устанавливается низкий уровень сигнала, а на третьем - высокий. Низкий уровень сигнала второго выхода счетчика 8 через блок 14 стробирования поступает на второй управляющий вход выходного коммутатора 1 и закрывает его второй канал, а высокий уровень сигнала третьего выхода открывает третий канал. На отрицательном фронте сигнала второго выхода счетчика 8 формирователь 19 второго группового коммутатора 4.2 формирует положительный импульс, который через открытый элемент И 17 устанавливает по R-входу счетчик 20 группового коммутатора 4.1 в нулевое состояние, на первом выходе которого устанавливается высокий уровень сигнала. Он поступает на управляющий первый вход коммутатора 21 и открывает его первый канал.

Измеряемый сигнал сигнальной щины 3.2. через первый канал коммутатора 21 второго группового коммутатора 4.2. поступает на вход усилителя 22, а с его выхода усиленный сигнал поступает на второй сигнальный вход выходного коммутатора 1. И так далее.

5

п-м импульсом типы 10 тактов1 1. импу.И)- сов на (п-1)-. выходе счетчика 8 усга- навливается низкий уровень сигнала, кото- ры.м закрывается (п-1)-и капал выходного коммутатора 1, а отрицательным фронтом сигнала коммутатора 4. (п - 1) устанавливается в нулевое состояние и открывается первый канал коммутатора 21 I pyHiio- вого коммутатора 4. (п--1). Одновременно

0 на п-м выходе счетчика 8 устанав. 1ивается высокий уровень сигнала. Он поступает на вход п блока 10 предустановки. При совпадении с сигнало.м уставки на выходе блока 10 появляется положительный импульс, который через элемент ИЛИ б устанавливает счетчик 8 в первое состояние. На выходе последнего формируется 11мну, 1ьс по.мехи. Блок 14 стробирования исключает эту но.ме- ху. На первом выходе счетчика 8 устанавливается сигнал высокого уровня. Он от0 крывает первый канал выходного коммутатора 1, на выходе которого устанавливается из.меряемый сигнал, подключенный с сигнальной щины 3.1 к первому сигнальному входу ко.м.мутатора 21 первого группового

r коммутатора 4.1. На положительном фронте сигнала с первого выхода счетчика 8 запускается элемент 13 задержки.

Таким образом, после прохождения п-го тактового импульса все счетчики групповых коммутаторов находятся в первом состоя0 НИИ, и из.меряемые сигналы с сигнальной щины 3.1, подключенные к первым сигнальным входам коммутаторов 21, подаются на сигнальные входь; выxoд oгo коммутатора 1.

Нулевой цикл предназначен для уста5 новки счетчиков групповых коммутаторов в нулевое состояние, при этом информация в перво.м после пуска цикле с выхода 2 не определена и регистрирующим устройство.м не принимается (либо игнорируется).

Q Второй цикл. Спустя полпериода следования тактовых импульсов после прохождения п-го импульса на выходе элемента 13 задержки формируется положительный импульс. Он устанавливает по счетному входу счетчик 9 во второе состояние, на первом

5 выходе которого устанавливается низкий уровень сигнала, который закрывает элементы И 17 и открывает элементы И 16 всех групповых ко.ммутаторов 4.1 для импульсов с выхода фор.мирователей 19 групповых коммутаторов 4.i. С приходом

(n-fl)-ro тактового импульса с тины 15 тактовых импульсов счетчик 8 устанавливается во второе состояние. Низким уровнем сигнала с его первого выхода закрывается первый кандл выходного ком.мутато5 ра 1, а на отрицательном фронте этого сигнала формирователем 19 первого группового коммутатора 4.1 фор.мируется положительный импульс. Импульс через открытый эле.мент И 16 по счетному входу устанавjiHBaeT счетчик 20 первого группового коммутатора 4.1. во второе состояние. В результате первый канал коммутатора 20 закрывается, и открывается второй кана.т. На втором выходе счетчика 8 ;уХ ганавливается высокий уровень сигнала, которым открывается второй канал выходного коммутатора 1. В результате на выходе 2 устанавливается сигнал измеряемого канала с сигнальной шины 3.1, подключенной к первому входу коммутатора 21 первого группового коммутатора 4.1. И так далее до прихода п-го импульса. В этом такте работы коммутатора счетчик 8 опять устанавливается в первое состояние, а второй счетчик 9 - в третье. Далее циклы повторяются до (К-1)-го включительно.

В конце (К-1)-го цикла п-м тактовым импульсом с шины 15 тактовых импульсов счетчик 8 устанавливается в п-е состояние. Блок 10 предустановки вырабатывает импульс, который через элемент ИЛИ 6 сбрасывает счетчик 8. На первом выходе последнего устанавливается высокий уровень сигнала. Он открывает первый канал выходного коммутатора 1 и на выходе 2 появляется измеряемый сигнал, подключенный с сигнальной шины 3 к (К-1)-му сигнальному входу коммутатора 21 первого группового коммутатора 4.1. Положительный фронт сигнала первого выхода счетчика 8 запускает элемент 13 задержки, и спустя полпериода следования тактовых импульсов с его выхода счетчик 9 устанавливается в состояние, при котором на его К-м выходе появляется высокий уровень сигнала. В блоке 11 предустановки происходит сравнение сигнала уставки К и сигнала выхода со счетчика. На выходе блока 11 предустановки появляется импульс, который через элемент ИЛИ 7 по R-входу устанавливает счетчик 9 в первое состояние. В результате коммутатор приведен в исходное состояние, в котором он находился до прихода первого тактового импульса.

Формула изобретения

. Каскадный коммутатор, содержаш.ий выходной коммутатор, выход которого соединен с выходом каскадного коммутатора, сигнальные шины которого соединены с сиг

0

5

0

5

0

5

нальными входами групповых коммутаторов, выходы которых соединены с сигнальными входами выходного коммутатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены формирователь, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй счетчики, первый и второй блоки предустановки, блок пуска, элемент задержки, блок стробирования, управляю- ший вход которого соединен с выходом формирователя, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов и со счетным входом первого счетчика, первый выход которого через элемент задержки соединен со счетным входом второго счетчика, выходы которого соединены с одноименными входами второго блока предустановки, выход которого соединен с первым входо.м второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом обнуления второго счетчика, выход блока пуска соединен со вторыми входами элементов ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходо.м первого блока предустановки, входы которого соединены с одноименными выходами первого счетчика, с первыми входами соответствую- ших одноименных групповых коммутаторов, и входами блока стробирования, выходы которого соединены с управляющими входами выходного коммутатора, выход первого элемента ИЛИ соединен с входо.м обнуления первого счетчика, первый выход второго счетчика соединен со вторыми входами групповых коммутаторов.

2. Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что каждый групповой коммутатор содержит первый и второй элементы И, инвертор, формирователь, счетчик, коммутатор, выход которого через усилитель соединен с выходом группового коммутатора, первый вход которого через формирователь соединен с первыми входами элементов И, а второй вход группового коммутатора соединен с вторым входом второго элемента И и через инвертор с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с соответствуюш.ими управляющими входами коммутатора, сигнальные входы которого соединены с соответствую- шими сигнальными входами группового коммутатора, выход второго элемента И соединен с входом обнуления счетчика.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в аппаратуре контроля и измерения для коммутации преимущественно сигналов низкого уровня различных датчиков, например, термопар, тензометров и т.п. Устройство содержит выходной коммутатор 1, выход 2, сигнальные шины 3.1-3. (п-I ), групповые коммутаторы 4.1-4. (п-1), формирователь 5 в каждом канале, элементы ИЛИ 6 и 7, счетчики 8 и 9, блоки 10 и 11 предустановки, блок 12 запуска, элемент 13 задержки, блок 14 стро- бирования, шину 15 тактовых импульсов. Каждый групповой коммутатор 4 содержит элементы И 16 и 17, инвертор 18, формирователь 19, счетчик 20, коммутатор 21 и усилитель 22. Изобретение обеспечивает повышение быстродействия коммутатора путем предварительной коммутации цепей в коммутаторах первых каскадов многокаскадного коммутатора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. сл 3 со o Са 3.п-( n-i