Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов Советский патент 1980 года по МПК G06F11/07 

. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено-при построении высоконадежнык генераторов тактовых имлульсов и делителей частоты Известен многоканальный формирователь тактовых импульсов l, содержащий h генераторов, соединенных с блоком переключения, выходные каскады и резервированный делитель частоты, формирующий- М синфазньгх последовательностей импульсных сигналов. Недостатком его является нарушение синфазного -формирования послеповательностей импуль сов в момент отказа генератора и переключения .на резервный генератор. Известен также резервированный многоканальный формирователь тактовых импульсов 2 j, содержащий в каждом канале задающий генератор, соединенный через делитель частоты, элемент и триггер с мажоритарными элементами. Недостаток устройства состоит в том, время отказа рабочет о генератора или многоустойчивого триггера на всек выходах устройства могут возникнуть . импульсные сигналы, длительность которых имеет случайный характер. Наиболее близким техническим решением к данному Изобретению является резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее в каждом канале задающий генератор, соединенный через делитель час-. тоты, элемент И, триггер с мажоритарными элементами, выходы которых через формирователь импульсов установки и элементы задержки соединены с входом установки в О соответствующего триг- гараС-ЗД Недостаток его 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 целитель этого канала продолжает входные импульсы; за счет пересчета лишних импульсов происходит нарушение

синфазной работы целителой. Затем, ког- да сработают мажоритарный элемент (после перевода памяти в единичное состояние другого канала) и формирователь одиночного импульса, произойдет синфазирование работы делителей частоты РАЗНЫХ каналов, однако временная диаграмма работы-делителя того канала, в котором частота задающего генератора былавыше, будет искажена.

Кроме того, недостатком устройства является сравнительно низкое быстродействие, так как сигналы от задающего генератора проходят последовательно через делители элемента И, триггеры,

элементы магистрали и мажоритарный элемент. .. -...

Целью да}пюго изобретения является повышение надежности и увеличение быстродействия работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что резервированное многоканальное устройство формирования тактовых импуль-сов, содерм ашее в каждом канале автогенератор, делитель частоты, дешифра- тор, соединенный с информационным входом триггера памяти, мажоритарный элемент и формирователь импульсов,входы которого соответственно соединены с выходом- автогенератора и выxoдoм-Jviaжopктарного элемента, содержит в каждом канале триггеры привязки фазы, триггер обратной связи и два элемента , входы первого из которых соответственно соединены с прямым выходом первого разряда и инверсным выходом второго разряда формирователя импульсов, входы второго элемента И-МЕ соответственно

соединены с выходом автогенератора и выходом первого элемента И-ИЕ, а выход --С соответствующим входом дешифратора и со счетными входами триггеров делителя, триггеров привязки фазы и триггера обратной связи, выход которого соединен с информационными входами три геров делителя частоты, установочные входы которого соединены с установочным входом триггера обратной связи и установочным выходом формирователя импульсов, инверсный выход первого разряда которого подключен к соответствуюидему входу дешифратора и установочному входу триггера памяти, выход которого соединен с информационными входами

триггера обратной связи и одного из

триггеров привязки фазы данного канала и через буферные элементы передачи и приема с информационными входами тригггеров привязки фазы других каналов, вы767764

ходы триггеров привязки фазы в каждом канале соединены с соответствующим входом мажоритарного элоМента.

На фиг. 1 приведена блок-схема одного канала устройства для конкретного случая трехразрядного целителя частоты; на фиг. 2 - общая блок-схема устройств для случая трех каналов; на фиг. 3 эпюры напряжений в характерных точках устройства при разных частотах автогенераторов.

Устройство (см. фиг. 1 и 2) содержит резервные каналы 1, каждый из которых состоит из автогенератора 2, подключенного через второй элемент И-НЕ 3 к счетным входам делителя частоты 4 триггер обратной связи 5 и триггеров привязки фазы 6-8 и к соответствующему входу дешифратора 9, выход которого подключен к информационному входу триг гера памяти 10; выходы триггеров 6-8 через мажоритарный элемент 11 подключены к информационному входу формирователя импульсов. 12; выход первого элемента И-НЕ 13 подк;лючен к входу элемента И-НЕ 3, а входы элемента И-НЕ 13 подключены к выходам 14 и 15 формирователя 12, выход 16 которого соединен с установочными входами триггеров делителя частоты 4 и триггера обратной связи 5; выход.17 формирователя 12 под1шючен к входу дешифр.атора 9 и к установочномувходу триггера 10, выход которого подключен к информационным входам триггеров 5 и 6 и к входам буферных элементов передачи 18 и 19; информационные входы триггеров привязки фазы. 7 и .8 Соединены соответственно с выходами буферных элементов приема 20 и 21; .выходы буферных элементов передачи 18 и 19 через линии связи 22 и 23 данного канала соответственно соединены через линии связи 24 и 25 с входами буферных элементов 20, 21 другихканалов.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения: цифры показывают временные диаграммы напряжений на выходах, соответствующих блоков фиг. 1 и 2; знаками 0 , O.J , О обозначены прямой, инверсный и прямой выходы триггеров делителя (входы дешифратора), первого, . второго и третьего разрядов соответственно. .

Устройство работает следующим образом..

В каждом канале 1 сигналы автогенератора 2 через элемент И-НЕ 3 поступают на счетные вхопы триггеров дйли- теля 4, который начинает пересчитывать входные сигналы и, когда наберется соответствующее сочетание сигналов на выходах триггеров делителя (входах дешифратора) на выходе дешифратора 9 появится сигнал. В общем случае, после включения питания делители работают не синфазно и сигнал на выходе дешифратора 9 разных каналов появляется в разное время, Синфазирование делителей происходит следующим образом. Допустим что в первом канале на выходе дешифратора 9 появился сигнал, опережающий сигнал на выходе дешифраторов других каналов, при этом произойдет установка триггера 10 данного канала в единичное состояние (момент -t,| на фиг. 3). Сигнал с триггера 10 через элементы 18 и 19 и линии связи 22 и 23 передается в другие каналы и одновременно поступает на информационные входы триггеров 5 и 6, срабатывание которых произойдет через время, равное периоду частоты генерируемой автогенератором 2. Это компен сирует влияние задержки в цепях дешифр тора и триггера памяти (момент времени -Ьана фиг. 3). Поскольку сигналы с трипгеров 10 других каналов еще не поступили, в данный канал, срабатывание элемента 11 не происходит. Однако сигн лы, снимаемым с триггера 5, производит ся останов делителя 4. Такое состояние делителя сохраняется до тех пор, пока п шинам 24 и (или) 25,через элементы 20 и (или) 21 не поступят сигналы на входы триггеров 7 и (или) 8 с триггера 10 других каналов (момент времени tj на фиг. 3). С приходом фронта сигнала с элемен- та И-НЕ 3 на счетные входы триггеров 7 и 8 происходит их срабатывание (при этом компенсируется влияние задержки в цепях элементов 18-24 и линиях связи) и на выходе элемента 11 появляется положительный перепад напряжения, который поступает на вход формирователя 12, а через время, равное периоду частоты автогенератора 2 (что компенсирует влияние задержки в цепях ных схем привязки фазы фазирующих сиг налов и мажоритарного элемента) с помощью выходов 14 и 15 формирователя. 12 на выходе схемы И-НЕ 3 появится стробирующий сигнал, по длительности равный периоду частоты автогенератора 2 (момент времени на фиг. 3). Этот сигнал не пропустит через элемен И-НЕ 3 .на счетные .входы триггеров делителя 4 один импульс автогенератора 2. На выходе же 1.6 формирователя 12 формируется импульс, который, воздействуя на триггер 5, снимает с делителя 4 сигнал останова и устанавливает триггеры делителя 4 в исходное состояние в тот момент, когда на счетных входах триггеров (за счет стробирующего сигнала) не происходит никаких изменений; это позволяет исключить гоночные ситуации в момент установки делителя в исходное состояние. Одновременно с формиробагелем стробирующего сигнала на выходе 17 формирователя 12 появляется сигнал, который устанавливает триггер 10 в исходное нулевое состояние. В дальнейшем происходит срабатывание триггеров бис выхода элемента 11 (в случае срабатывания триггеров 7 или 8) снимается отрицательный перепад напряжения (момент времени -t на фиг. ), который по сигналам автогенератора 2 устанавливает разряды формирователя 12 в исходное состояние (время t-y to на фиг. 3). При этом, видно (эпюры напряжения 13, 14, 15, 16, 17 на фиг. 3), что процесс установки в исходное, состояние формирователя 12 не влияет на работу делителя (в данный момент времени нет изменений на эпюрах 13 и 16). Таким образом, пpovrcxoдит фазирование целителей частоты разных каналов между собой. Если частоты автогенераторов равны между собой, то в дальнейшем работа . устройства проис.ходит аналогично, но без останова делителей частоты. Если частоты автогенераторов отличаются незначительно, т. е, за цикл ра- боты устройства набег фазы сигналов не превышает периода частоты автогенератора 2 (цикл работы определяется коэффициентом деления делителя 4, с целью упрощения на фиг, 3 показан цикл с коэффициентом деления, равным 8), то в каком-то цикле работы один из каналов 1 (в зависимости от соотношения фаз сигналов, снимаемых с триггеров делитеяя 4), первый установит триггер 10 в единичное состояние, это в свою очередь вызывает появление сигнала на выходе триггера обратной связи 6 и останов делителя 4. После того, как придет сигнал с другого канала 1 (фаза которого отстает от фазь сигнала данного канала не более, чем на период частоты автогенера- тора 2), происходит срабатывание триг геров и элемента 11 н работа уст ройства в течение нескольклх циклов про исходит аналогично описанному ранее без остановов делителя 4. При дальнейшей работе опережающим будет другой кана 1 ( поскольку фаза фазирующего сигнала данного канала за счет останова стала Запаздывающе и) через несколько циклов работы устройства произойдет останов канала на время, равное одному периоду частоты автогенератора и дальнейшая синхронно-синфазная работа каналов устройства. Если же фаза фазирующего сигнала одного из каналов 1 будет запаздывать по отношению к фазе фазирующих сигналов других каналов 1 больше, чем на период, например, сигнал на выходе 6 отстает от сигналовс элементов 20 (21), приходящих с других каналов (см. момент времени -t,о, Ц-на фиг. 3), то срабатывание элемента 11 и установка делителя 4,данного канала происходит ..раньше на. ;время, равное периоду часто- ты автогенератора 2 и в дальнейшем несколько циклов фаза.этого канала уже не будет отставать. Таким образом, ее- ли частоты автогенераторов отличаются незначительно, то периодически пооч(э- редночерез несколько цшшов работы (в зависимости от соотношения фаз фазирую , щих сигналов) в каждом канале происходит удлинениб или укорочение цикла ра- .боты устройства на один период, а в ске ме. вырабатываются фазирующие сигналы, которые поддерживают бессбойный синх- ронно-синфазный режим работы каналов уст Ьойства. Если частота автогенератора одного из каналов будет значительно выше других, то фаза фазирующего сигнала всегда будет, опережать фазу фазирующих сигналов других каналов .и делитель этого канала будет находиться в останова до прихода фазирующего сигнал.а с другик каналов, а частота цикла будет равна ч.астоте циклов других каналов. Если же частота автогенератора одно го из-канало13 будет значительно ниже других, то этот -канал не будет влиять на рабйту других каналов, так Как из-ва .пониженной частоты автогенератора проИсходит установка.делителя частоты данного канала в исходное с.остояние (фазирующими сигналами других каналов) до наступления момента набора соответствующих сигналов на входе дешифратора, что исютючает выдачу сигнала фазирова- ния с этого кап.ша в другие каналы. Два других канала работают аналогично. При постоянной ноисправности одного из каналов работа устройства не отличается от описанной выше. Введение в устройство триггерных схем привязки фазирующих сигналов, схем И-НЕ и триггера обратной связи с соответствующими связями позволяет сохранить работоспособность устройства при значительном рассогласовании частот автогенераторов при постоянном отказе одного из каналов, а также в 4-5 раз повышает быстродействие данного устройства по сравнению с известными. . .. . Формула изобретения Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее в каждом канале автогенератор, делитель частоты, дешифратор, соединенный с информационным входом тригТера памяти, мажоритарный элемент и формировате;1ь импульсов, вхо-ды которого соответственно соединены с выходом автогенератора и выходом .мажоритарного элемента, о т.л и ч а ю - щ е е с я тем, что, сцелью повышения надежности и быстродействия устройства, каждый канал содержит триггеры привязки фазы, триггер обратной связи и два элемента И-НЕ, входы первого -из . которых соответственно соединены с прямым выходом первого разряда и инверсным выходом второго разряда формирователя . импульсов, входы второго элемента И-НЕ соответственно соединены с выходом автогенератора и выходом первого элемента Й-НЕ, а выход - с соответствующим входом дешифратора и со счетными входами триггеров делителя частоты, . триггеров привязки фазы и триггера обратной связи, выход которого соединен ,с информационными входами триггеров делителя частоты, установочные входы ко- :торого соединены с установочным входом триггера о.братной связИ и установочным выходом формирователя импульсов, -инверсный выход первого разряда которого подключен к соответствующему входу дешифратора и установочному входу триггера памяти, выход которого соединен с. информационными входами, триггера обратной связи и одного из триггеров привязки фазы данного канала, с информационными входами триггеров привязки 4ааы других аналов, выходы триггердэ