Коммутатор Советский патент 1990 года по МПК H03K17/42 

ш

Г

4038

ел

оо

СО СО

00

о

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к адаптивным коммутаторам. Цель изобретения - повышение быстродействия при создании многоточечной измерительной системы за счет осуществления коммутации с учетом анализа входных сигналов. Указанная цель достигается за счет введения триггеров 9 и 10, элементов И 11-15, элементов ИЛИ 16 и 17, элементов задержки 18 и 19, одновибраторов 20 и 21, инвертора 22 путем обеспечения подключения соответствующих информационных входов 28-30 к выходам 31-33 сразу после окончания передачи информации по предыдущему входу. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к адап-1 тивным коммутаторам.

Целью изобретения является повы- шение быстродействия коммутатора за счет осуществления коммутации с учетом анализа входных сигналов.

На фиг.1 приведена функциональная схема коммутатора; на фиг.2 - временная диаграмма сигналов, поступающих на информационные входы коммутатора.

Коммутатор на N каналов (см.фиг.1 содержит три группы 1-3 элементов И, каждая из которых содержит N элементов И, первый - третий элементы ИЛИ 4-6, дешифратор 7, счетчик 8, два триггера 9 и 10, пять элементов И 11-15, четвертый и пятый элементы ИЛИ 16 и 17, два элемента 18 и 19 задержки,, два одновибратора 20 и 21 и инвертор 22. При этом первые входы первых элементов И 1.1, 2.1 и 3.1 каждой из групп 1-3 элементов И соединены с первым выходом 23 дешифратора 7, первые входы вторых элементов И 1.2, 2.2 и 3.2 соединены с вторым выходом 24 дешифратора 7 и т.д., первые входы N-x элементов И 1.N, 2«N и 3.N соединены с N-м выходом 25 дешифратора 7. Выходы элементов И первой 1 группы элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ 4, Выходы элементов И второй группы 2 элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ 5. Выходы элементов И третьей группы 3 элементов И соединены с входами третьего элемента ИЛИ 6. Счетный вход и R-вход .счетчика 8 соединены соответственно с первым 26 и вторым 27 управляющими входами коммутатора. Выходы счетчика 8 соединены с входа- ми дешифратора 7. Вторые входы элементов И всех групп 1-3 элементов И являются информационными входами 28-30 коммутатора. Счетный вход счетчика 8 соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 16, R-вход счетчика 8 соединен с первым входом элемента ИЛИ 16 и с вторым входом пятого элемента ИЛИ 17. Выход элемента ИЛИ 16 соединен с входом элемента 18 задержки, выход которого соединен с входом одновибратора 20. Выход одновибратора 20 соединен с втрым входом первого элемента И 11, выход которого соединен с S-входом

0

5

0

5

0

5

0

5

триггера 9, выход которого соединен с вторыми входами элементов И 12 и 14. Выход элемента ИЛИ 4 соединен с первым входом элемента И 12 и входом одновибратора 21. Выход элемента ИЛИ 5 соединен с первым и вторым входами элемента И 13. Выход элемента ИЛИ 6 соединен с первым входом элемента И 14 и вторым входом элемента И 15. Выход элемента И 12 соединен с S-входом триггера 10 и является первым выходом 31 коммутатора. Выход элемента И 13 является вторым выходом 32 коммутатора. Выход элемента И 14 является третьим выходом 33 коммутатора. Выход элемента И 15 соединен с входом элемента 19 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с R-входами триггеров 9 и 10. Выход триггера 10 соединен с первым входом элемента И 15. Выход одновибратора 21 соединен с входом инвертора 22, выход которого соединен с первым входом элемента И 11.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: 34 - начальный импульс,поступающий на входы 28.1, 29.1 и 30.1J 35 - масштабные импульсы, поступающие на входы 28.2, 29.2 и 30.2J 36 - конечный импульс, поступающий на входы 28.3, 29.3 и 30.3.

Коммутатор предназначен для поочередного подключения сигналов в виде интервалов времени, поступающих от N датчиков, к входу преобразователя интервалов времени в код. Эти сигналы состоят из начального импульса Н, поступающего на входы 28.1, 29.1 и 30.1, масштабных импульсов, поступающих йа входы 28.2, 29.2 и 30.2, и конечного импульса К (см.фиг.2), поступающего на входы 28.3, 29.3 и 30.3, Импульс Н синхронизирован с одним из импульсов С.

Сигналы на информационных входах коммутатора присутствуют постоянно, но полезная информация содержится только на интервалах между импульсом Н и импульсом С, возникающим после импульса К, Сигналы, поступающие на информационные входы коммутатора, между собой не связаны, и поэтому они размещены во времени по отношению друг к другу неопределенным образом. Коммутатор подключает очередной канал связи с датчиком, вырезает из

поступающей информации и выдает на выход интервал, содержащий полезную информацию, ограниченную импульсами Н и С, следующим после К. При этом импульс Н защищен от искажений, возможных при переключении каналов,что важно при измерении малых величин, когда сигналы Н и К сближены. Кроме того, исключена передача смешанного сигнала, который содержит импульс Н

от одного датчика, дующего.

Работа коммутатора начинается с поступления импульса сброса на вход 27. При этом счетчик 8 обнуляется и дешифратор 7 выдает сигнал на выход 23, который открывает элементы И 1.1, 2.1 и 3.1. Импульс сброса, пройдя через элемент ИЛИ 17, сбрасывает триггеры 9 и 10. Низкий уровень с выхода триггера 9 запрещает прохождение сигналов Н и К от вновь подключенного датчика на выход коммутатора. Низкий уровень с выхода триггера 10 запрещает прохождение импульса К с выхода элемента ИЛИ 6 через элемент И 15, линию задержки 19 и элемент ИЛИ 17 на R-вход триггера 9. Кроме того, импульс сброса с входа 27 проходит через элемент ИЛИ 16, задерживается в элементе 18 задержки на время, которое должно быть больше времени, необходимого для переключения коммутатора, а также больше времени задержки, создаваемой элементом 19, которая больше длительности импульса К, и возбуждает одновибратор 20, на выходе которого возникает импульс, длительность которого приблизительно равна утроенной длительности импульса Н.

Если сразу после переключения коммутатора на новый канал на выходе элемента ИЛИ 4 возникает начальный импульс Н, то он может оказаться укороченным по сравнению с импульсом Н, выданным датчиком. Такой импульс Н не должен быть пропущен на выход 31 коммутатора. Поэтому импульс Н одно- вибратором 21 удлиняется, инвертируется на инверторе 22 и поступает на первый вход элемента И 11 как сигнал, запрещающий прохождение импульса от одновибратора 20. Этот случай является очень маловероятным. В результате запрета на прохождение импульс от одновибратора 20 устанавливает триггер 9 в состояние, разрешающее проа импульс К от еле- же, каким было на входе коммутатора.

15

20

25

30

Импульс К, возникший после установ ки триггера 9, не может пройти через элемент И 15, так как от триггера 10 поступает запрещающий сигнал. Следующий импульс Н проходит на выход 31 коммутатора и взводит триггер 10.Благодаря этому следующий импульс К проходит через элемент И 15, задерживает ся в элементе 19 задержки на время, достаточное для прохождения импульса К через элемент И 14, проходит через элемент ИЛИ 17 и сбрасывает триггеры 9 и 10. Прохождение импульсов Н и К через элементы И 12 и 14 запрещается, как и сброс триггера 9 после его уста новки. Таким образом, логика коммутатора подготовлена к поступлению сигнала Конец преобразования (КП) на вход 26. Этот сигнал должен поступать не ранее, чем через интервал

1

fc частота слевремени TO -г-, где

35 дования импульсов С, минимальная по множеству из N используемых датчиков. Это необходимо для того, чтобы успел пройти на выход 32 коммутатора хотя бы один импульс С, следующий за им40 пульсом К, который используется для определения положения импульса К на интервале между двумя соседними импульсами С.

Рассмотренный случай, когда перед45 ний фронт импульса на выходе одновибратора 20 совпадает с импульсом на выходе инвертора 22,очень редкий и поэтому возникающий здесь пропуск одного импульса Н не может заметно сказаться на быстродействии коммутатора.

При поступлении импульса КП на вход 26 счетчик 8 переходит в следующее состояние. Дешифратор 7 в соответствии с состоянием счетчика 8 выдает разрешающий уровень на следующий выход (например, 24) и снимает его с предыдущего выхода (например, 23). В результате происходит подключе50

55

5399866

хождение сигналов Н и К через элементы И 12 и.14, когда импульс Н уже исчезнет и благодаря этому не поступит на выход 31 коммутатора.

Элемент И 13, входы которого объединены, делает такую же задержку,как и элементы И 12 и 14. Благодаря этому взаимное расположение импульсов Н, 0 С и К во времени после прохождения их через коммутатор сохраняется таким

Импульс К, возникший после установки триггера 9, не может пройти через элемент И 15, так как от триггера 10 поступает запрещающий сигнал. Следующий импульс Н проходит на выход 31 коммутатора и взводит триггер 10.Благодаря этому следующий импульс К проходит через элемент И 15, задерживается в элементе 19 задержки на время, достаточное для прохождения импульса К через элемент И 14, проходит через элемент ИЛИ 17 и сбрасывает триггеры 9 и 10. Прохождение импульсов Н и К через элементы И 12 и 14 запрещается, как и сброс триггера 9 после его установки. Таким образом, логика коммутатора подготовлена к поступлению сигнала Конец преобразования (КП) на вход 26. Этот сигнал должен поступать не ранее, чем через интервал

1

fc частота слевремени TO -г-, где

5 дования импульсов С, минимальная по множеству из N используемых датчиков. Это необходимо для того, чтобы успел пройти на выход 32 коммутатора хотя бы один импульс С, следующий за им0 пульсом К, который используется для определения положения импульса К на интервале между двумя соседними импульсами С.

Рассмотренный случай, когда перед5 ний фронт импульса на выходе одновибратора 20 совпадает с импульсом на выходе инвертора 22,очень редкий и поэтому возникающий здесь пропуск одного импульса Н не может заметно сказаться на быстродействии коммутатора.

При поступлении импульса КП на вход 26 счетчик 8 переходит в следующее состояние. Дешифратор 7 в соответствии с состоянием счетчика 8 выдает разрешающий уровень на следующий выход (например, 24) и снимает его с предыдущего выхода (например, 23). В результате происходит подключе0

5

ние следующей группы информационных вводов (например, 29.1-29.3) к выходим 31-33.

В отличие от импульса сброса импульс КП не сбрасывает триггеры 9 и 10,так как они уже сброшены импульсом К. Импульс КП проходит через элементы 16 и 18, возбуждает одновибратор 20.

ЕСЛИ передний фронт импульса на выхо

де одновибратора 20 совпадает с передним фронтом импульса Н, то дальнейшая работа коммутатора происходит, описано выше.

Если же импульс Н поступает позже, тс после того, как сигнал одновибратора 20 пройдет через элемент И 11, на первом входе которого присутствует разрешающий сигнал от инвертора 22, триггер 9 срабатывает и разрешает прохождение импульсов Н и К через ло- г ческие элементы И 12 и 14. Импульс Н устанавливает триггер 10, который вццает разрешающий уровень на первый элемента И 15. Запрет на первом входе элемента И 11, вызванный импульсом Н, не влияет на работу коммутатора, так как в это время триггер 9 уже установлен. Импульс К, задержанный в элементе 19, проходит че- рез элемент 17 и сбрасывает триггеры 9 и 10. Коммутатор подготовлен к поступлению следующего импульса КП на вход 26.

Дальнейшая работа коммутатора яв- лДется случайной последовательностью, состоящей из двух описанных случаев.

Формула изобретения

Коммутатор на N каналов, состоящий из трех групп элементов И, каждая из которых содержит N элементов И,- первый - третий элементы ИЛИ, дешифратор и счетчик, первые входы односменных элементов И каждой группы элементов И объединены между собой и соединены с соответствующим выходом дешифратора, вторые входы элементов И

с п 5 Q

5

0

5

каждой группы элементов И являются информационными входами, выходы элементов И каждой группы соединены с входами соответствующего элемента ИЛИ, счетный вход и R-вход счетчика соединены соответственно с первым и вторым .управляющими входами коммутатора, выходы счетчика соединены с входами дешифратора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два триггера, Ттять элементов И, четвертый и пятый элементы ИЛИ, два элемента задержки, два одно- вибратора и инвертор, счетный вход счетчика соединен с вторым входом четвертого логического элемента ИЛИ, R-вход счетчика соединен с первым входом четвертого и с вторым входом пятого элементов ИЛИ, выход четвертого элемента ИЛИ соединен через последовательно соединенные первый элемент задержки и первый одновибратор с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с S-входом первого триггера, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента-И и через последовательно соединенные второй одновибратор и инвертор с первым входом первого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым и вторым входами третьего элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого и с вторым входом пятого элементов И, выход второго элемента И соединен с S-входом второго триггера и первым выходом коммутатора, выходы третьего и четвертого элементов И соединены соответственно с вторым и третьим выходами коммутатора, выход пятого элемента И соединен через второй элемент задержки с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входами первого и второго триггеров, выход второго триггера соединен с первым входом пятого элемента И.

м

ЛП

35/с)

JLJUJ1 J1 JTTL Jl Tl JL

36(К)

Л

Фиг.2.