Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов Советский патент 1992 года по МПК G06F11/18 H05K10/00 

Изобретение относ 1тся к вычислительной технике и может быть использовано при построении вь1сокостабильных резервированных генераторов такТовых импульсов и делителей частоты.

Известно резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее в каждом канале задающий генератор, соединенный через делитель частоты, элемент И, триггер с мажоритарными.элементами, выходы которых через формирователь импульсов уста.новки и элементы задержки соединены с входом установки в О соответствующего триггера.

Недостаток устройства состоит в том, что, если частоты задающих генераторов в каналах отличаются между собой, то канал.

частота которого выше, переводит в единичное состояние свой триггер раньше, чем в других каналах, а делитель этого канала продолжает считать входные импульсы, за счет этого происходит нарушение синфазной работы делителей. После срабатывания мажоритарного элемента и формирователя одиночного импульса происходит синфазирование работ делителей частоты разных каналов, однако диаграмма работы делителя частоты канала, в котором частота задающего генератора была выше, будет искажена.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее в каждом канале автогенератор, соединенный через элемент И-НЕ с делителем частоты, дешифратор, соединенный с информационным входом триггера памяти, мажоритарный элемент и формирователь импульсов, входы которого соответственно соединены с выходом автогенератора и выходом мажоритарного элемента, триггеры привязки фазы, триггер обратной связи и элемент И-НЕ.

Недостаток устройства состоит в том, что в процессе синфазиробания работы каналов опережающий сигнал относительно среднего становится отстающим. Средним выходным становится сигнал другого канала, что приводит к снижению стабильности частоты выходного сигнала устройства.

Цель изобретения является повышение стабильности формирования частоты выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в резервированное многоканальное устройстер для формирования тактовых импульсов, содержащее три канала, каждый из которых включает генератор импульсов, делитель частоты, мажоритарный элемент и формирователь одиночного импульса, выход генератора импульсов соединен с тактоеыми входами делителя частоты, и формирователя одиночного импульса, информационный вход которого подключен к выходу мажоритарного элемента, в каждый канал введены элемент 2И-ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов подстройки, вход начальной установки канала соединен с входами сброса делителя частоты и формирователя импульса подстройки, управляющий вход рода работы которого подключен к выходу формирователя одиночного импульса, управляющий выход рода работы соединен с одноименным входом делителя частоты, тактовый вход - с выходом генератора импульсов, а выход корректирующего сигнала подключен к информационному входу делителя частоты, первый информационный выход которого соединен с информационным входом формирователя импульса подстройки, стробирующий вход которого подключен к второму информационному выходу делителя частоты, третий информационный выход которого соединен с первым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму стробирующим входам канала, а выход соединен с выходом стробирующего сигнала канала и первым входом мажоритарного элемента, второй и третий входы которого подключены соответственно к инфбрмационным выходам других каналов, а выход является информационным выходом данного

канала, причем формирователь импульсов подстройки содержит регистр сдвига, элемент НЕ, первый и второй элементы И-НЕ и элемент ИЛИ-НЕ, вход сброса регистра

сдвига подключен к входу сброса формирователя импульсов подстройки, тактовый вход которого соединен с тактовым входом регистра сдвига, первый - четвертый информационные входы и управляющий вход направления сдвига которого подключены к шине логического нуля, первый вход управления сдвигом регистра сдвига соединен с шиной логической единицы, а- второй вход управления сдвигом подключен к управляющему входу рода работы формирователя импульсов подстройки и первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен со стробирующим входом формирователя импульсрв подстройки, а

0 выход подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим выходом рода работы формирователя импульсов подстройки, информационный вход которого подключен к первому

5 входу второго элемента И-НЕ и входу элемента НЕ, выход которого соединен с последовательным входом сдвигового регистра, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выхрд которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и выходом корректирующего сигнала формирователя импульсов подстройки. При этом делитель частоты содержит первый и второй регистры сдвига и первый и второй

5 элементы НЕ, тактовый вход делителя частоты подключен к тактовым входам первого и второго регистров сдвига, входы сброса которых соединены с входом сброса делителя частоты, выход первого регистра сдвига

0 подключен к последовательному входу второго регистра сдвига, первый выход которого соединен с первым информационным выходом делителя частоты, второй выход через первый элемент НЕ соединен с вторым информационным выходом делителя частоты и первым и вторым информационными входами первого регистра сдвига, а третий выход подключен к третьему информационному выходу делителя частоты и через второй элемент НЕ к последовательному входу первого регистра сдвига, третий информационный вход которого соединен с информационным входом делителя частоты, управляющий еход рода работы которого.подключен к первым входам управления сдвигом первого и второго сдвиговых регистров, вторые входы управления сдвигом которых соединены с их управляющими входами направления сдвига, четвертым информационным входом первого регистра

сдвига, первым - четвертым информационными входами второго регистра сдвига и шиной логической единицы.

На фиг. 1 приведена структурная схема одного канала многоканального устройства формирования тактовых импульсов; на фиг, - эпюры напряжений в характерных точках устройства соответственно опережающего, отстающего и среднего каналов, где сплошной линией обозначен скорректйрованный сигнал, пунктирной линией - опережающий и отстающий сигналы ф- момент коррекции (параллельная запись в регистры делителя частоты).

Устройство содержит резервные каналы, каждый из которых состоит из генератора 1 импульсов, соединенного с тактовым входом делителя 2 частоты, формирователя 3 импульсов подстройки и формирователя 4 одиночного импульса, выход которого соединен с управляющим входом рода работы формирователя 3 импульсов подстройки,, информационный вход которого соединен с первым информационным выходом делителя 2 частоты, второй информационный выход которого соединен со стробирующим входом формирователя 3 импульсов подстройки, информационный выход которого соединен с параллельным информационным входом делителя 2 частоты, управляющйй вход рода работы которого соединен с управляющим выходом рода работы формирователя 3 импульсов подстройки, вход начальной установки устройства соединен с; входами начальной установки делителя 2 частоты и формирователя 3 импульсов подстройки,третий информационный выход делителя 2 частоты соединен с первым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ 5, второй и третий входы которого соединены с входами устройства, а выход - с первым входом мажоритарного элемента бпервого, второго и третьего каналов, второй и третий входы мажоритарногоэлемента 6 соединены с выходами элементов 2И-ИЛИ-НЕ 5 второго и третьего каналов, выход - с информационным входом формирователя 4 одиночного импульса и выходом устройства. Информационный вход формирователя 3 импульсов подстройки через инвертор 7 соединен с информационным входом сдвигового регистра 8 и первым входом элемента 2 И-НЕ 9, второй вход которого соединен с выходом четвертого разряда сдвигового регистра 8, первый вход элемента 2 И-НЕ 10 соединен со стробирующим входом формирователя 3 импульсов подстройки, второй вход - с управляющим входом рода работы сдвигового регистра 8 и является управляющим входом рода работы формирователя 3 импульсов

подстройки, выход - с первым входом элемента 2 ИЛИ-НЕ 11, второй вход которого соединен с выходом элемента 2 И-НЕ 9 и является информационным выходом формирователя 3 импульсов подстройки, выход элемента 2 ИЛИ-НЕ 11 соединен с управляющим выходом рода работы формирователя 3 импульсов подстройки, тактовый вход и вход начальной установки сдвиговых регистров 12 и 13 являются соответственно тактовым входом и входом начальной установки делителя 2 частоты, выход четвертого разряда сдвигового регистра 12 соединен с последовательным информационным входом сдвигового регистра 13, информационный выход которого соединен с третьим информационным, выходом делителя 2 частоты и через инвертор 14с последовательным информационным входом сдвигового регистра 12, выход седьмого разряда сдвиового регистра 13 через инвертор 15 соединен с первым и вторым параллельными входами сдвигового регистра 12 и вторым информационным выходом делителя 2 частоты, первый информационный выход которого соединен с выходом восьмого разряда сдвигового регистра 13, первый вход управления сдвигом, первый - четвертый информационные входы, управляющий вход направления сдвига регистра 13 сдвига соединены с первым входом управления сдвигом, четвертым информационным входом, управляющим входом направления сдвига регистра 12 сдвига и с шиной логической единицы. Информационный вход D-триггера 16 соединен с информационным входом формирователя 4 одиночного импульса, прямой выход D-триггера 16 соединен с информационным входом D-трйггера 17 и первым входом элемента 2 И 18, второй вход которого соединен с инверсным выходом D-триггера 17, тактовый вход D-триггеров 16 и;17 является тактовым входом формирователя 4 одиночного импульса, выход элемента 2И является выходом формирователя 4 одиночного импульса.

Устройство работает следующим образом.

В каждом канале при включении напряжения питания сигнал начальной установки устанавливает в нулевое состояние выходы регистров 12 и 13 делителя 2 частоты и выходы регистра 8 формирователя 3 импульсов подстройки для получения на выходах Вых.З делителей 2 частоты трех каналов сигналов с одним периодом следования. Сигналы генератора 1 импульсов поступают на Тактовые входы регистров 12 и 13 и сдвигают сигнал логической единиць, поступающий на DO-ВХОД регистра 12 с выхода

инвертора 14. На вход последнего поступает сигнал Лог.О (после начальной установки) с информационного выхода бр регистра 13. При появлении логической единицы на информационном выходе 6р регистра 13 на Оо-вход регистра 12 поступает уровень логического нуля, который сдвигается тактовыми импульсами генератора 1 импульсов. Таким образом, на информационном выходе (Вых.З) делителя 2 частоты формируются сигналы с частотой, равной частоте генератора импульсов, деленной на 12.

Рассмотрим различные случаи рассинхронизации каналов, которые могут возникнуть по любой причине, приводящей к изменению задержки между одноименными фронтами выходной частоты. Характерными моментами являются два. Первый фронт сигнала одного из каналов нйчал опережать фронты сигналов двух остальных каналов и второй - отставать. В основу работы устройства заложен следующий принцип: если опережение или отставание фронта сигнала начинает превышать заданную предельно допустимую величину, то осуществляется коррекция, после которой корректируемый сигнал канала остается опережающим или отстающим, но на величину, меньшую предельной. Следующая коррекция происходит только после следующего превышения допустимого отклонения. Таким образом, после коррекции средний канал остается средним и определяет частоту и стабильность выходного сигнала Вых.1. Если сдвиг по фазе находится в пределах допуска, то коррекции не происходит.

Устройство в случае опережения работает следующим образом.

Синхронизация делителей 2 частоты разных каналов происходит следующим образом (фиг.2). Допустим, что в одном из каналов, например первом, на информационном выходе делителя 2 частоты Вых.З сигнал опережает сигналы на информационных выходах делителей 2 частоты других каналов на величину, большую двух периодов импульсов генератора 1 импульсов своего канала. При этом на информационном выходе Вых.1 формирователя 3 импульсов подстройки первого канала формируется уровень Лог.О, на управляющем выходе рода работы Вых.2 -уровень Лог.1, которые поступают соответственно на третий информационный вход и управляющий вход рода работы Вх.4 делителя 2 частоты. Уровень Лог.1 на Вх.4 делителя 2 частоты соответствует установке режима параллельной перезаписи в регистры 12 и 13 по

переднему фронту частоты генератора до тех пор, пока не кончится положительный потенциал на Вх.4. После этого при уровне Лог.О на Вх.4 осуществляется последовательный сдвиг информации в регистрах 12и13.

Формирование сигнала Лог. Г на втором управляющем входе рода работы Вх.4 и на третьем информационном входе Вх.З

0 делителя 2 частоты осуществляется следующим образом.

Сигнал с выхода восьмого разряда Вых.1 делителя 2 частоты поступает на первый вход элемента 2 И-НЕ 9 и через

5 инвертор 7 на DQ-ВХОД регистра 8 формирователя 3 импульсов подстройки. С выхода формирователя 4 одиночного импульса на второй управляющий вхоД рода работы регистра 8 поступает сигнал логического нуля

0 и разрешает сдвиг входной информации. Уровень логической единицы с выхода двенадцатого разряда сдвигового регистра 8 поступает на второй вход элемента 2 И-НЕ 9. Наличие логической единицы на обоих

5 входах элемента 2 И-НЕ 9 формирует на выходе последнего сигнал логического нуля, который поступает на третий информационный вход делителя 2 частоты и на второй вход элемента 2 ИЛ И-Н Е 11. На первый вход

0 последнего поступает сигнал Лог. 1. так как на Вых.2 делителя 2 частоты имеется Лог.О, который инвертируется элементом 2 И-НЕ 10 и разрешает прохождение сигнала с второго входа элемента 2 ИЛИ-НЕ 11

5 на его выход. При этом на выходе элемента 2 ИЛИ-НЕ 11 формирователя 3 импульсов подстройки первого канала формируется положительный сигнал, который определяет режим параллельной перезаписи регистров делителя 2 частоты, в результате чего обеспечивается задержка заднего фронта и соответственно последующего переднего фронта опережающего сигнала и тем самым синфазирование сигнала первого канала

5 (точка фна фиг.2).

Сочетание логических нулей и единиц на информационных входах сдвигового регистра 12 делителя 2 частоты при наличии уровня Лог.1 на управляющем входе рода

0 работы Вх.4 сдвиговых регистров 12 и 13 определяет нормированный интервал опережения опережающего сигнала. Нормированный интервал опережения сигнала равен одному периоду частоты тактовых импульсов генератора 1 импульсов. Если интервал опережения сигнала начинает превышать два периода тактовых импульсов генератора, то происходит задержка переднего фронта опережающего сигнала до величины одного периода тактовых импульсов генератора. При опережении сигнала меньше, чем на два периода тактовых импульсов генератора, задержка опережающего сигнала не происходит.

Информационный сигнал опережающего канала с выхода делителя 2 частоты поступает через элемент 2 И-ИЛИ-НЕ 5 на один из входов мажоритарного элемента 6, который срабатывает после появления логической единицы на выходе элемента 2 ИИЛИ-НЕ 5 другого канала. При этом формирователь 4 одиночного импульса вырабатывает по переднему фронту тактовой частоты генератора 1 импульсов короткий импульс длительностью, равной периоду импульсов генератора 1 импульсов, который поступает на второй управляющий вход рода работы регистра 8 формирователя 3 импульсов подстройки и при совпадении переднего фронта TaVTOBoro импульса генератора 1 обнуляет регистр 8..

Сформированный короткий импульс задержан относительно переднего фронта мажоритированного сигнала на величину задержки .переднего фронта сигнала генератора 1 импульсов того канала, в котором формируется короткий импульс относительно переднего фронта мажОритированногосигнала. Короткий импульс, формируемый формирователем 4 одиночного импульса, не влияет на работу опережающего канала. Если фаза сигнала на информационном выходе делителя 2 частоты в одном из каналов отстает от переднего фронта мажоритированного сигнала, то вырабатываемый формирователем 4 одиночного импульса короткий импульс обнуляет сдвиговый регистр В формирователя 3 импульсов подстройки и разрешает параллельную запись входной информации в сдвиговые регистры 12 и 13 в соответствии с потенциалами на их параллельных информационных входах и тем самым приближает передний фронт отстающего сигнала к переднему фронту мажоритированного сигнала до одного периода частоты генератора 1 импульсов.

Диаграммы работы среднего канала приведены на фиг.4.

Для проверки работоспособности каждого канала на входы 2 и 3 устройства подаются сигналы, имитирующие на выходе элементам И-ИЛИ-НЕ 5 отказ канала, эквивалентный Лог. I или Лог.О перед мажоритарцым элементом. Таким образом, если в двух других каналах .имеется отказ, эквивалентный Лог.1 или Лог.О, то сигнал (частота) на выходе 1 устройства отсутствует..

Формула изобретения 1. Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее три канала, каждый из 5 которых включает генератор импульсов, делитель частоты, мажоритарный элемент и формирователь одиночного импульса, выход генератора импульсов соединен с тактовыми входами делителя частоты и

10 формирователя одиночного импульса, информационный вход которого подключен к выходу мажоритарного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности формирования частоты вы15 ходкого сигнала, в каждый канал введены элемент 2 И-ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов подстройки, вход начальной установки канала соединен с входами сброса делителя частоты и формирователя импульса подстройки, управляющий вход рода работы которого подключен к выходу формирователя одиночного импульса, управляющий выход рода работы соединен с одноименным входом делителя частоты,

5 тактовый вход - с выходом генератора импульсов, а выход корректирующего сигнала подключен к информационному входу делителя частоты, первый информационный выход которого соединен с информационным

0 входом формирователя импульса подстройки, стробирующий вход которого подключен к второму информационному выходу делителя частоты, третий информационный выход которого соединен с первым входом

5 элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, второй и третий вхо ды которого подключены соответственно к

первому и второму стробирующим входам

канала, а выход соединен с выходом стробирующего сигнала канала и первым входом

0 мажоритарного элемента, второй и третий входы которого подключены соответственно к информационным выходам других каналов, а выход является информационным выходом данного канала, причем формирователь импульсов подстройки содержит регистр сдвига, элемент НЕ, первый и второй элементы И-НЕ и элемент ИЛИ-НЕ, вход сброса регистра сдвига подключен к входу сброса формирователя импульсов подстройки, тактовый вход которого соединен с тактовым входом регистра сдвига, первый четвертый информационные входы и управляющий вход.направления сдвига которого подключены к шине логического нуля, первый вход управления сдвигом регистра сдвига соединен с шиной логической единицы, а второй вход управления сдвигом подключен к управляющему входу рода рабрты формирователя импульсов подстройки и первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен со стробирующим входом формирователя импульсов подстройки, а выход подключен к первому входу элемента И Л И-Н Е .выход которого соединен с управляющим выходом рода работы формирователя импульсов подстройки, информационный вход которого подключен к первому входу второго элемента И-НЕ и входу элемента НЕ, выход которого соединен с последовательным входом сдвигового регистра, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ. выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и выходом корректирующего сигнала формирователя импульсов подстройки.

2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что делитель частоты содержит первый и второй регистры сдвига и первый и второй элементы НЕ, тактовый вход делителя частоты подключен к тактовым входам первого и второго регистров сдвига, входы сброса которых соединены с входом сброса делителя частоты, выход первого регистра

сдвига подключен к последовательному входу второго регистра сдвига, первый выход которого соединен с первым информационным выходом делителя частоты, второй выход через первый элемент НЕ соединен с вторым информационным выходом делителя частоты и первым и вторым информационными входами первого регистра сдвига, а третий выход подключен к третьему информационному выходу делителя частоты и через второй элемент НЕ к последовательному входу первого регистра сдвига, третий информационный вход которого соединен с информационным входом делителя частоты, управляющий вход рода работы которого подключен к первым входам управления сдвигом первого и второго сдвиговых регистров, вторые входы управления сдвигом которых соединены с их управляющими входами направления сдвига, четвертым информационным входом первого регистра сдвига, первым - четвертым информационными входами второго регистра сдвига и с шиной логической единицы.

F

©

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для синхронизации резервированных делителей частоты. Цель изобретения - повышение стабильности частоты выходных сигналов путем установки (с сохранением знака рассогласования) нормированного интервала отставания или опережения рас- синхронизированных каналов. Многоканальное резервированное устройство для формирования тактовых импульсов содержит три канала, в каждом из которых имеются генератор импульсов, делитель частоты, мажоритарный элемент, формирователь одиночного импульса, два злемента НЕ, три регистра, элемент 2И-ИЛИ-НЕ, два элемента 2И-НЕ. элемент ИЛИгНЕ и три инвертора. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.(Л

BifBHB ojetaratedeHo ireiHiretf лишшфлдл/шштш

Фйа.З Вых. га 1Ш11ШЛЛЛЖ I

Cpwe.1Г1П11ЛЛШи1Г1 1ПЛЛI