Логическое устройство, исключающее ложный логический сигнал на выходе Советский патент 1993 года по МПК H03K19/02 

Изобретение относится к: импульсной тёхий ;ё:и может быть использовано в раз- Личных устройствах дискретной(автоматики, ; ; / .,-; :/;.,; ;,,.,-:.; ....;,.:.-:-.А ;: /-.- -.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей.V ; - ;

Цель достигается тем, что в устройстве, сбйержащем первый, второй и третий логические1 элемента, входы первого и второго элементов подключенй к вхОда1л устройства, йыхрдыг третьего элемента приключены к выходам устройства, дополнительно логические элементы выполнены с разделительными фсодапми и выходами логических сигналов Г И d,. причем выходы Т и О первого VI второго элементов соедйнёнь) со- otiief стбённо с первыми и вторыми входами 1 и О третьего элемента, и содержат первый, йторой, третий и четвертый оптоэлёкт- роннйе ключи, входы которых подключены к входам элемента, а выходы соединены с входами соответственно первого, второго. Tpetbero и четвертого выпрямителей, выходы первого и третьего выпрямителей соединены с входами первого управляемого генератора, выходы второго и четвертого выпрямителей соединены друг с другом ч с входом второго управляемого генератора, выходы управляемых генераторов соединены с вы- ходами устройства, выпрямители выполнены в виде несимметричной схемы удвоения Напряжения, второй диод которой выполнен светодиодным.

: Выполнение логических элементов с оп- тоэлектронны мй ключами позволяет разли; чать полярность поступающих . на вход устройства импульсных сигналов, легко изменять функцию логического элемента переключением полярности входного светодиОда оптоэлектронного ключа (на фйг.2 элемент реализует функцию 2ИЛИ- НЕ, если соединить с общим проводом входы 15. 17. 19, 21 и функцию 2И, если соединить с общим проводом входы 14, 16, 18. 20). Кроме того, за счет применения оп- тройов логический элемент имеет более высокую помехоустойчивость и возможность гальванической развязки блоков и узлов. Выполнение выпрямителей по несиммет«

(Л

С

VJ

Ю СО О

ттЛ

о

ричной схеме удвоения напряжения позволяет контролировать работу оптоэлектрон- ного ключа при поступлении на его вход импульсов определенной полярности, преобразуя их в постоянное напряжение противоположной полярности. Одновременно, благодаря тому, что второй диод выполнен светодиодным, он излучает свет. При прекращении импульсной работы оптоэлект- ронного ключа светодиод не горит, даже если поврежден (пробит) первый конденсатор выпрямителя. Таким образом, при выполнении выпрямителя по схеме удвоения напряжения с использованием светодиода получаем надежную индикацию импульсной работы элементов устройства и преобразование импульсов одной полярности в постоянное напряжение другой полярности только при исправности всех элементов. Это дает возможность повысить надежность и контролепригодность устройства. Все высоконадежные устройства дискретной автоматики, исключающие ложный сиг- нал на выходе и выполненные на интегральных микросхемах или микропроцессорах (например,- устройства железнодорожной автоматики, и телемеханики), работают в импульсном режиме и их выходные сигналы имеют вид последовательности импульсов. Заявляемое устройство легко стыкуется с такими устройствами дискретной автоматики .и может играть роль контрольного элемента в различных случаях дублирования и резервирования аппаратуры.

Выполнение логических элементов с раздельными входами и выходами логических сигналов 1 и О повышает защищенность устройства от ложных сигналов на выходе при повреждении элементов и сообщении проводов. Известен логический элемент по а.с. № 915238, кл. Н 03 К 19/02. Но данный элемент рассчитан на входные сигналы постоянного напряжения и поэтому его нельзя использовать в качестве контрольного органа при дублировании высоко- надежных устройств автоматики, работающих в импульсном режиме. Кроме того, данное устройство имеет возможность появления ложного сигнала на выходе устройства при сообщении входов элемента с шинами питания, т.к. выход элемента, предшествующего рассматриваемому, имеет значительно большее внутреннее сопротивление (определяемое разделительными резисторами 14, 15), чем внутреннее сопротивление источников питания положительной или отрицательной полярности. 8 устройстве-прототипе при появлении на его входах комбинаций 01 или 10 должен

работать генератор 1., но это не может произойти, т.к. разнополярные сигналы на входах устройства скомпенсируются на резисторах 18 и 19, и на конденсаторе генератора 1 будет напряжение О В. Генератор 1 будет работать только при комбинации на входе 00 (то есть на обоих входах положительное напряжение).

Таким образом, заявляемое устройство

0 благодаря новой совокупности признаков позволило легко изменять логическую функцию, повысить помехоустойчивость, надежность и контролепригодность логического элемента, облегчить стыковку

5 его с дискретными устройствами автоматики, не допускающими ложный сигнал на выходе.

В соответствии с вышеизложенным, отличительные признаки заявляемого устрой0 ства являются существенными, и положительный эффект, заключающийся в расширении функциональных возможностей и повышении надежности устройства, достигается при использовании всей сово5 купности существенных признаков изобретения.

Нафиг.1 представлена принципиальная схема устройства, состоящего из логических элементов 1, 2, 3. Входы элементов 1, 2

0 подключены к входам устройства, а их выходы соединены с входами элемента 3, выходы которого подключены к выходам устройства.

Устройство исключает возможность

5 ложных сигналов на выходе, т.е. возможность перехода логического О в 1 и, наоборот, в случае использования двухполярных импульсных сигналов, например, когда логической 1 поставлены в со0 ответствие импульсные сигналы отрицательной полярности, логическому О - импульсные сигналы положительной полярности. Повреждение элементов устройства приводить лишь к пропаданию

5 логического сигнала на выходе (отсутствию импульсов или появлению постоянного напряжения), что является сигналом аварии и от которого последующие элементы не работают.

0 На фиг.2 представлена принципиальная схема логического элемента, состоящего из оптоэлектронных ключей 4-7, входы которых являются входами устройства, а выходы соединены с входами выпрямителей 8-11,

5 выходы выпрямителей 8, 10 соединены с входами первого управляемого генератора 12, выходы выпрямителей 9. 11 соединены друг с другом и с входом второго управляемого генератора 13, выходы 37 и 39 соответственно первого генератора 12 и второго

генератора 13 являются выходами устройства.

Устройство (фиг. 1) реализует функцию Y (xiVx2) (X3VX4), если входы 15, 17, 19, 21 логических элементов 1, 2, 3 соединить с общим, проводом. Входы 14 и 18 логических элементов 1, 2, 3 являются в этом случае входами О, входы 16, .20 входами 1, выход 37 - выходом 1, а выход 39 - выходом О. При соединении входов 14, 16, 18, 20 логических элементов 1,2,3с общим проводом устройство реализует функцию Y xi . Х2 Vxs Х4 (фиг.З).

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

На входы 14 или 16,18 или 20 элементов 1,2 поступают логические сигналы xt, Х2, хз; Х4. При поступлении на входы 14 и 18 импульсных сигналов положительной полярности (0) транзисторы оптоэлектронных ключей 4, 6 открываются, а в паузах между импульсами закрываются. Когда транзисторы оптоэлектронных ключей 4, 6 закрыты - заряжаются конденсаторы 22, 29 выпрямителей 8; 10, а когда транзисторы ключей 4, 6 открываются - конденсаторы 22, 29 через светодиоды24;31 заряжаются на конденсаторы 25,32. При периодическом переключении ключей 4, 6 и исправности выпрямителей 8, 10 горят светодиоды 24, 31. Таким образом, выпрямители 8, 10 преобразуют импульсные сигналы положительной полярности в постоянное напряжение отрицательной полярности. При этом возбуждается генератор 12, на его выходе 37 появляются импульсные сигналы отрицательной полярности (1) относительно общего провода 38. Если на одном из входов 14 или 18 отсутствует сигнал О - генератор 12 не возбуждается, и на его выходе 37 отсутствуют импульсы отрицательной полярности. При этом на одном из входов 16 или20оптоэлектронных ключей 5,7 появляются импульсные сигналы отрицательной полярности. При периодическом переклю- чениитранзисторов ключей 5,7 горят светодиоды 28 или 35 выпрямителей 9, 11, и на конденсаторе 36 формируется положительное напряжение. При этом возбуждается генератор 13, на его выходе 39 появляются импульсные сигналы положительной полярности (О) относительно общего провода 38. Таким образом, каждый из логических элементов 1,2,3 реализует функцию 2ИЛИНЕ.

В соответствии с входными сигналами на входах 37 или 39 элементов 1, 2 появляются логические сигналы, которые поступают на входы 14 или 16, или 20 элементов 3,

на выходах 37 или 39 которого формируется логический сигнал соответственно функции Y (xiVx2) (хзУх), реализуемой всем устройством.

Выпрямители 8, 9, 10, 11 содержат конденсаторы 25, 32, 36 с четырьмя выводами, которые необходимы для того, чтобы при обрыве любого из его выводов пропадало постоянное напряжение на выходе выпрямителей. Таким образом, обрыв конденсаторов 25, 32, 36 не вызовет, как в случае применения обычного конденсатора, прохождения высокочастотных составляющих сигналов выпрямления на выход схемы логического элемента.

Повреждение элементов устройства приводит к срыву высокочастотных колебаний генераторов 12, 13 и, как следствие, к пропаданию импульсных сигналов на выходе логического элемента. При неисправности ключей 4, 5, 6, 7 (прекращение импульсной работы) или пробое конденсаторов 22, 26, 29, 33 и обрыве диодов 23, 27, 30, 34 выпрямителей 8, 9, 10, 11 светодиоды 24, 28, 31, 35 не горят, т.к. они включены в обратном направлении по отношению к питающим оптоэлектронные ключи источникам питания. То есть, при повреждении . оптоэлектронных ключей 4, 5, 6, 7 или выпрямителей 8,9, 10,11 отсутствует светодиодная индикация состояния входов элемента, что повышает контролёпригод: ность элемента.

Таким образом, ни одно из повреждений схемы не приводит к появлению на выходе вместо сигнала 1 сигнала О и наоборот.;

Рассмотренная схема одного из 1, 2, 3 логических элементов 2 И Л Й-НЕ может быть в результате незначительных изменений преобразована в схемы других логических элементов. Действительно, изменение полярности входных диодов оптоэлектронных ключей 4, 5, 6, 7 (входы 14, 16, 18, 20 соединить с общим проводом) преобразует логический элемент ИЛИ-НЕ в И.

При объединении входов 14 и 18, 16 и 20 логический элемент ИЛИ-НЕ преобразуется в элемент НЕ. Замена транзисторов в оптоэлектронных ключах 4, 5, 6, 7 и в генераторах 12, 13 на транзисторы с другим типом проводимости (п-р:п на p-n-р и наоборот) и изменение полярности включения диодов выпрямителей приводит к преобразованию элемента ИЛИ-НЕ в ИЛИ. Если, кроме того, изменить полярность подключения диодов оптоэлектронных ключей 4-7, то элемент ИЛИ-НЕ преобразуется & И-НЕ.

Использование изобретения предполагается в устройствах ж.д. автоматики, не допускающих появления ложных сигналов и обеспечивающих безопасность движения поездов.

Предлагаемое устройство надежнее и ий1еет более широкие функциональные в.оз- Шжности (выше помехоустойчивость, контролепригодность, облегчено изменение логической функции элемента, легче осуществить стыковку с дискретными устройствами автоматики, не допускающими ложный сигнал на выходе), чем устройство-прототип; ;-.- V - . - : . ; .-./ : .; . : :

Формула изобретения Логическое устройство, исключающее ложный логический сигнал на выходе, содержащее первый, второй и третий логические элементы, входы первого и второго элементов подключены к входам устройства, выходы третьего элемента подключены к выходам устройства, о т л и ч а ю щ е ее я

тем, что, с целью повышения надежности функционирования и контролепригодности, логические элементы выполнены с раздельными входами и выходами логических сигналов 1 и О, причем выходы 1 и О первого и второго элементов соединены соответственно с первыми и вторыми входами 1 и О третьего элемента, и содержат первый, второй, третий и четвертый оптоэлектронные ключи, входы которых подключены к входам элемента, а выходы соединены с входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого выпрямителей, выходы первого и третьего выпрямителей соединены. с входами первого управляемого генератора, выходы второго и четвертого выпрямителей соединены друг с другом и с входом второго управляемого генератора, выходы первого и второго генераторов являются выходами элементами, выпрямители выполнены в виде несимметричной схемы удвоения напряжения, второй вентиль которых выполнен светодиодным.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах железнодорожной автоматики. Сущность изобретения: устройство содержит элементу ИЛИ-НЕ, каждый из которых выполнен на четырёх оптоэлектронных ключах, четырех выпрямителях и двух управляемых генераторах. выпрямители выполнены в виде схемы удвоения напряжения, второй вентиль которых является све- тодиодныМ; 1 табл., 3 ил.

Таблица исправности элемента ЗИЛИтНЁ (для указанных видов логических сигнау.:.. -: -: - ; - . - - . лов) имеет вид: ...-. ; -:.:.. - .. .-. -;/ - -: ., - .. - :

(

/т)

3|

1

v

:HV«2l J X«)

.{:.

{- { fe

Редактор

Составитель О.Дрейман Техред М.Моргентал

-L pxjxtvxft

DU2.3

Корректор А..Козориз