Резервированный генератор Советский патент 1980 года по МПК H05K10/00 

(54) РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР ПEfeдлaгaeнoe устройство относится к импульсной технике и предназначено для использования в радиотехнических устройствах .рс.зличного назначения, например в стандартах частоты и времени. Известно устройство, используемое в радиотехнических системах для переключения и синхронизации генераторов. Данное устройство имеет три канала, каждый из которых содержит схему контроля выходной частоты, схе му переключения каналов, делители частоты, генератор 1. Недостаток устройства - сложная схема контроля частоты, которая может работать только при наличии низкой частоты (поделенной наивысшей вы ходной частоты), поэтому схема может быть использовайа лишь в многовыходных генераторах, содержащих делители частоты. Это снижает надежность устройства и сужает область его применения. Наиёолеё близким к заявляемому яв ляется устройство . Устройство имеет три канала, ТВ ка дом из которых содержится генератор, выход которого соединён с фазовращателем, К.7ТЮЧЙ, управлякяцие фазовращателем, счетчик управления, выходы которого подключены-к входам к.гйочей, времязадающаяцепь,выход которой подключен к первому входу счетчика, фазовый детектор, первый вход которого соединен с йыходом фазовращателя, a второй с генератором соседнего канала, детектор нуля фазы, вход которого соединен с первым выходом фазового детектора и входом порогового детектора, a выгсод - со вторым входом счетчика управления и со входом времязадающей цепи. Кроме того, имеется мажоритарная схема, входы которой соединены с ВЕлходами пороговых детекторов каждого канала (каждый вход с одним выходом в одном канале), логический элемент,.входы которого соединены со вторыми выходами фазовых детекторов, выходы логического элемента соединены с первыми входами вь)ходных ключей, вторые входы к.точей соединены с выходами генераторов (каждый со своим каналом), индикатор отказа, входы которого соединены с выходами мажоритарного элемента. Недостаток схемы заключается в том, что при переключении генераторов появляется скачок фазы на выход системы Скачок появляется вследствие того, что сигналы на выходе берутся непосредственно с генераторов которые не подстраиваются. Скачок ф зы требует применения специа хьных мер, делающих дальнейшие системы не чувствительными к нему. Кроме того, скачок появляется не только при отказе, но и при нормальной работе ге нератора и это увеличивает фазовую нестабильность генератора, а применение каких-либо защитных устройств усложняет устройство/ понижает его нащежность. Цель изобретения - повышение фазовой стабильности. С этой целью в устройство, содержащей резервируемые каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор,, фазовращатель, фазовый детектор, детектор нуля, времязадающую цепь, управляющий счетчик, ключи управления, подключенные ко второму входу фазовращателя, при этом выход детектора нуля подключен также ко второму входу управляющего счетчика, содержащий также порогдвый элемент, включенный меж ду первым выходом фазового детектора и соответствующим входом мажоритарного элемента, -выходы которого соеди нены с индикатором отказов, второй выход фазового детектора йодклйчён к ооответствующему ёходу логического элемента, выходы которого соединены со входами соответствующих выходных ключей, выходы которых соединены с выходной шиной, в каждый канал введен коммутатор, первый и второй -вход которого подключены к выходам фазовращателей двух других каналов соответственно, а два других входа - к одноименным выходам мажоритарного элбменгта, выходы фазовращателей также соединены со вторыми входами соответствующих выходных ключей. На чертеже изображена структурная схема устройства, которое содержит в каждом канале генератор 1, фазовращатель 2, вход которого подключен к выходу генератора 1, ключи 3 управления, входы которых подключены к упра ляющёму счетчику 4, а выходы к входам управления фазовращателя 2, времязадающую цепь 5, выход которой соединен со вторым входом счетчика 4 управления, коммутатор б первый и второй входы которого соеди нены с фазовращателями 2 срседнях ка налов , детектор 7 обнаружения Нуля фазы, выход которого соединен с первь1М входом счетчика управления и с входом времязадающей цепи, мажоритарный элемент 8, выходы которого соединены с третьим и четвертым вхоДс1ми коммутатора б, причем к данному Каналу подключается два выхода мажоритарного элемента, которые соот ветствуют отказам соседних каналов. Пороговый Элемент 9, выход которого соединен с входом мажоритарного элемента 8, к двум другим входам которого подключены пороговые детекторы двух других каналов, фазовый детектор 10, первый вход которого соединен с выходом фазовращателя 2, а второй вход с выходом коммутатора 6, первый выход фазового детектора соединен с детектором 7 обнаружения нуля фазы и с пороговым элементом 9, второй выход соединен с первым -входом логического элемента 11, второй и третий входы логического элемента 11 соединены с выходами фазовых детекторов двух других каналов, выходные ключи 12, первые входы которых соединены с выходами логического элемента 11, а вторые входы с выходами фазовращателя 2, индикатор ДЗ отказа, входы которого соединены с выходами логического элемента 11, выходы ключей 12 соединены и подключены к выходной шине 14. Устройство работает следующим образом. Сигнал с генератора 1 поступает на фазовращатель 2, с выхода фазовращателя на первый вход фазового детектора 10, на второй вход которого подается сигнал с коммутатора 6. Если вре три канала- исправны, то с мажоритарного элемента на коммутаторы поступают соответствующие сигналы (например, логические единицы) и коммутаторы пропускают сигналы таким образом, что образуется система подст- . ройки частоты. Когда наступает момент подстройки частоты, который определяется времязадающей цепью 5, счетчик 4 управления начинает работу и через управляющие ключи 3 изменяет с помощью фазовращателя 2 фазу сигнала, до тех пор, пока детектор 7обнаружения нуля фазы не зафиксирует на первом выходе фазового детектора 10 совпадение сигналов, после чего детектор 7 обнаружения нуля останавливает . счетчик 4 управления, и времязадающая цепь 5 начинает отсчет нового периода подстройки. Второй выход фазового детектора - знаковый. На .этом выходе, например в одном канале, сигнал равен д, если частота канала больше или равна частоте другого канала, и равен а, если частота этого канала меньше частоты другого канала. Сигналы со знаковых выходов фазовых детекторов 10 поступают на логический э лемент 11. Логический элемент 11 производит выбор того генератора, у которого частота лежит между двумя другими. Генератор со средней частотой будет рабочим, т.е. его выход будет через выходной ключ 12 подключен на выходную шину 14 всей системы. Выходные ключи 12 управляются логическим Элементом 11. , Теперь рассмотрим работу схемы, когда один из генераторов неисправен Для определенности предположим, что отказал генератор 1 какого-либо канала и что до отказа он был средним. При этом, по мере ухода частоты генератора 1, он станет крайним и произойдет переключение выхода сис темы на другой генератор. Если часто та генератора выходит за пороговое значение, пороговый элемент 9 выдает соответствующий сигнал на мажоритарный элемент 8. Фазового скачка при этом не происходит, так как генераторы к моменту переключения сведены. Мажоритарный элемент 8 выдает сиг нал на индикатор 13 отказов и на ком мутаторы 6, после чего генератор канала, который ранее подстраивался под средний генератор, переключается с помощью коммутатора на другой канал и работа системы продолжается двумя каналами. После замены неиспpateHoro генератора его частота войдет в норму, сигнал отказа на выходе мажоритарной схемы будет снят, и работа системы восстановится. Поскольку переключение выхода при уходе час тоты происходит на сфазированный генератор, то скачка фазы при переключении не происходит (или он не превышает допустимый, поскольку каналы сведены с какой-то точностью, опреде ляемой разрешающей способностью фазового детектора). Если генераторотказывает, то остаютсГя два исправнь1х синфазных генератора, которые начинают подстраиваться друг под друга, поэтому ухода частоты на выходе не возникает. Если отказывает крайний генератор, то он просто выводится в отказ мажоритарной схемой. На выходе систе мы это несказывается, поскольку ген ратор не подключен к выходу. Положительный эффект от использования предлагаемого устройства состоит в уменьшении фазовой нестабиль ности по сравнению с прототипом. Действительно, поскольку сигналы в устройстве - прототипе берутся с выходов несфазированных генераторов, то разность фаз между каналами может лежать в пределах сР-360° . Скачок фазы при переходе с канала на канал равен разности фаз. В предлагаемом устройстве выходные сигналы берутся с выходов фазовращателей. Разность фаз между каналами определяется разрешающей способностью фазового детектора и фазовращателя и может быть ,у-меньшена до необходимого уровня. В случае отказа одного из каналов фазовая нестабильность не ухудшается, поскольку генератор, который подстраивался под неисправный, с помощью коммутатора переключается на исправный, и фаза на его .быходе не изменяется. При построении схем различных устройств, в частности хранителей времени, фазовая нестабильность играет первостепенную роль, поскольку цепочки делителей частоты при скачках фазы могут сбиваться. Это приводит к потере времени, что является недопустимым. Чтобы устранить такие явления, вводятся специальные схемы, которые усложняют устройство и уменьшают его надежность. , Введение коммутатора и изменение связей лишь незначительно усложняет устройство, так как коммутатор можно выполнить на одной интегральной микросхеме - мультиплексоре. Формула изобретения Резервированный генератор, содержащий резервируемые каналы, каждый, из которых содержит последовательно соединенные генератор,фазовращатель, фазовый детектор, детектор нуля, времяэадающую цепь, управляющий счетчик, ключи упра)вления, подключенные ко второму вход5 фазовращателя, при этом выход детектора нуля подключен также ко второму входу управляющего счетчика, содержащий также пороговый элемент, включенный между первым выходом фазового детектора и соответствующим входом мажоритарного элемента, выходы которого соединены с индикатором отказов, втЬрой выход фазового детектора подключен к соответствующему входу логического элемента, выходы которого соединены со входами соответствующих выходных ключей,- выходы .которых соединены с выходной шиной, отличающийся тем, что, С целью повышения фазовой стабильности, в каждый канал введен коммутатор, первый ивторой вход которого подключены к выходам фазовращателей двух других каналов соотвественно, а два других входа - к одноименным выходам мажоритарного элемента, выходы фазовращателей также соединены со вторымивходами соответствующих выходных ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 409404, кл. Н 05 К 10/00, 1972. 2. Патент США №3502976, кл. 324-82, опублик. 1970.

n - .

./.

.. , 746975 . ,% «. -

li