Логический элемент с односторонними отказами Советский патент 1992 года по МПК H03K19/14 H03K23/78 

1

(21)4666634/21 (22)28.02.89 (46)23.09.92. Бюл. №35

(71)Шахта Юбилейная Ростовского производственного объединения по добыче угля

(72)А.В.Степанов и В.А.Степанов (56) Авторское свидетельство СССР № 1236605, кл. Н 03 К 19/14, 1986.

Авторское свидетельство НРБ 31631, кл. Н 03 К 19/00, 1982. (54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ С ОДНОСТОРОННИМИ ОТКАЗАМИ

(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при изготовлении устройств автоматики ответственных технологических процессов. Целью изобретения является повышение надежности элемента путем упрощения его устройства и уменьшения количества источников питания. В описании изобретения приведено 8 фигур, представляющих принципиальную схему предлагаемого логического элемента с односторонними отказами, и описываемая работа устройства. 8 ил.

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано для построения устройств автоматики ответственных технологических процессов.

Цель изобретения - повышение надежности за счет упрощения устройства и уменьшения количества источников питания.

На фиг.1-8 представлена принципиальные схемы устройства.

Логический элемент на фиг.1 содержит источник питания, с положительной шиной 1, резистор 2, первый 3 и второй 4 диоды, конденсатор 5, первый 6 и второй 7 ключевые элементы с оптическими входами 8 и 9 соответственно, общую шину 10 источника питания, светодиод 11, который оптически связан с третьим ключевым элементом 12, третий диод 13, трансформатор 14, лампочку накаливания 15, оптический затвор 16. Положительная шина 1 источника питания через резистор 2 подключена к аноду первого диода 3, катод которого связан с анодом второго 4 диода через конденсатор 5, первый вывод первого 6 ключевого элемента подключен к аноду первого диода 3, а первый вывод второго 7 ключевого элемента подключен к катоду первого 3 диода, второй вывод первого 6 ключевого элемента подключен к аноду второго 4 диода, оптические входы 8 и 9 первого и второго ключевых элементов являются входами устройства, второй вывод второго 7 ключевого элемента объединен с катодом второго 4 диода и подключен кобщей шине 10 источника питания, к которой подключен катод светодиода 11, анод которого соединен с анодом первого 3 диода, первый вывод третьего 12 ключевого элемента объединен с анодом третьего 13 диода и первым выводом первичной, обмотки трансформатора 14, катод третьего 13 диода и второй вывод первичной обмотки трансформатора 14 подключены, к положительной шине 1 источника питания, вторичная обмотка трансформатора 14 подключена к лампочке накаливания 15. которая оптически соединена с оптическим входом оптического затвора 16, оптический

сл

XJ

о

выход 17 которого является оптическим выходом устройства, а электрические входы 18 и 19 оптического затвора 16 являются тактовыми входами устройства.

Устройство работает следующим образом.

В случае реализации логической функции И на входы 8 и 9 подаются логические сигналы. Логической единице соответствует последовательность импульсов света, частота следования которых равна частоте импульсов на входах 18 и 19, логическому нулю соответствует отсутствие импульсов света.

Допустим на входах 8 и 9 имеют место логические единицы, тогда ключевые элементы 6 и 7 начинают переключаться с частотой тактовых импульсов. Когда ключи 6 и 7 разомкнуты, конденсатор 5 заряжается по цепи; положительная шина 1, резистор 2, диод 3. диод 4, общая шина 10 Когда ключи 6 и 7 замкнуты конденсатор 5 разряжается через светодиод 11. При этом длительность импульсов света на оптичес ком выходе све- тодиода 11 будет меньше, чем длительность тактовых импульсов за счет быстрого процесса разряда конденсатора 5. Для нормирования длительности импульсов света на выходе логического элемента, сигнал с оптического выхода светодиода 11 поступает на третий 12 ключевой элемент, нагрузкой которого является трансформатор 14. Импульсный сигнал усиливается и подается на лампочку накаливания, которая обладает большой инерционностью, поэтому она излучает постоянный световой поток преобразуется в импульсы света, период следования и длительность которых равны периоду следования и длительности тактовых импульсов, поступающих на входы 18 и 19.

Таким образом при двух единичных логических сигналах на входах, на выходе логического элемента имеет место сигнал логической единицы.

Допустим, что на входе 8 (9) имеет место уровень логического нуля, а на входе 9 (8) логической единицы, тогда один из ключе- ± вых элементов 6 (7) постоянно разомкнут, поэтому конденсатор 5 будет постоянно заряжен и не может разряжаться через светодиод 11. Аналогичная ситуация при двух логических нулях на входах 8 и 9. В этих случаях на выходе логического элемента нет импульсов света, что соответствует логическому нулю.

Таким образом логический элемент выполняет логическую функцию конъюнкции. Логический элемент может реализовать логическую функцию ИЛИ, если на входы 8

и 9 первого 6 и второго 7 ключевых элементов одновременно подаются сигналы хотя бы от одного источника входных сигналов. На фиг.2 показана возможная схема выполнения элемента И, имеющего на один диод меньше по сравнению с описанной выше, а на фиг.З приведен вариант выполнения элемента ИЛИ, имеющего на один диод и на один ключевой элемент меньше.

0 На фиг.4 и фиг.5 показано выполнение ключевого элемента с оптическим входом на полевых транзисторах с изолированным затвором и на полевом транзисторе, в цепь затвора которого включен фотодиод.

5 На фиг.6, 7 и 8 приведены схемы выполнения более сложных логических устройств на основе логического элемента с односторонними отказами, приведенного на фиг.1. Так на фиг.6 элементы 20 (23, 25) и 21

0 (22, 24) соответственно элементы И и ИЛИ с односторонними отказами, 26-33 входы устройства, 36-39 соответствующие выходы элементов 20-25 Данное устройство реализует логические функции

5F (с v d) v ab и F (a v Б) сГ d.

На фиг.7 представлено использование логических элементов ИЛИ с односторонний отказами в целях резервирования блоков 40 (46), 41 (47), выходы которых 42 (48), 43 (49)

0 подключены к входам элементов ИЛИ 44 с выходом 45 и 50 с выходом 51, а на фиг.8 резервируются блоки 52, 53, 54, выходы которых подключены к элементу 55 ИЛИ с помощью шин 56, 57, а с помощью шин 58.

5 59 к элементу ИЛИ 60.

Формула изобретения Логический элемент с односторонними отказами, содержащий источник питания, резистор, светодиод, первый и второй дио0 ды, конденсатор, первый и второй ключевые элементы с оптическим входом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет упрощения устройства и уменьшения количества источников пита5 ния, в него введены третий ключевой элемент с оптическим входом, третий диод, трансформатор, лампочка накаливания и оптический затвор, резистор первым выводом подключен к положительной шине ис0 точника питания, вторым выводом соединен с анодом первого диода, катодом светодиода и первым выводом первого ключевого элемента, катод первого диода подключен к первому выводу второго ключевого элеме(,5 та непосредственно и через конденсатор - к второму выводу первого ключевого элемента и к аноду второго диода, катод которого объединен с анодом светодиода, вторым выводом ключевого элемента и общей шиной источника питания, оптические

входы ключевых элементов являются оптическими входами логического элемента, а оптический выход свотодиода оптически связан с оптическим входом третьего ключевого эпеменга, первый вывод которого объединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора и анодом третьего диода, катод которого объединен с вторым выводом первичной обмотки трансформаФиг 2

тора и подключен к положительной шине питания, вторичная обмотка трансформатора подключена к лампочке накаливания, оптический выход которой связан с оптическим входом оптического затвора, оптический выход которого является выходом устройства, а электрические входы оптического затвора являются тактовыми входами устройства,

Фие. /

Фиг.З

Фиг. 7

а1

/53 al

ffS

/# аз

56

47

-55

a

58

,60

«

о

Фиг.8