Многоканальное аналоговое резер-ВиРОВАННОЕ уСТРОйСТВО Советский патент 1981 года по МПК H03K19/23 G06F11/20 

(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ АНАЛОГОВОЕ РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО

иоды 11-14 мостов дополнительных граничителей тока, источники IS, ... тока, общую шину 16 связи и выходные точки 17д, 17, ...17 устройства.

Выходы ограничителей 3 являются ыходами устройства.

Токи ограничения ограничителей 3 и 4 находятся в определенном соотношении, в пределах от единицы до вух, при оптимальной величине отношения тока ограничения ограничителей Эр, 3, ... j3 п к току ограничения ограничителей 40, 4, ...j4f, соответственно каждой пары ограничителей, равному -f. Границы соотношения соответствуют бесконечно большому .сопротивлению 5(5, 5д , ...,5f нагрузки,оптимальное значение - минимальному ее сопротивлению.

Ограничители тока выполняются как из независимых схем, так и по схеме с гальванической связью (фиг. 2) . При этом сущность работы устройства не меняется, если выдерживается достаточное по величине, существенно большее единицы, отношение значений напряжения на источниках 18о, ..., напряжения к максимальной величине выходного напряжения с выхода блоков 1, ,..,lf),B том числе и с учетом максимально возможного напряжения в режиме их неисправности.

Устройство работает следующим образом.

I. Режим отсутствия неисправностей во входных блоках IQ, . . . J 1 f.

Для упрощения рассмотрения работы устройства примем следующие условия:

1.1.- выходные напряжения резервируемых блоков 1о,...,1( изменяются в заданных пределах, имеют положительную и отрицательную полярность по отношению к шине 16 и. по величине равны между собой.

1.2.- проводимость балластных сопротивлений в сумме с проводимостью, внутренних сопротивлений блоков IQ, ...,lf, В каждом из подканалов несоизмеримо мала по отношению к проводимости цепи нагрузки. При этом проводимости внутренних сопротивлений блоков 1(5, ...,1 равны между собой соответственно также, как и проводимости балластных сопротивлений.

1.3.- токи огранич ения основных ограничителей тока и дополнительных соответственно равны между собой. Отношение тока ограничения основного ограничителя тока к току ограничения- дополнительного огра-ничителя тока набирается оптимальНЕ, paBHBMTifJ.

1.4.- внутреннее сопротивление

.источников 10(3, и 15о, ... 15- в схемах основных Зо/ -,tf

и дополнительн1з1х 4, ...4ц ограничителей тока выбирается несоизмеримо большим по отношению к величинам сопротивлений .ки.

1.5.- сопротивления Sp, ...,5п равны между собой по величине и сопротивления нагрузки при возникновении на выходе устройства максимальнго напряжения нагружают устройство током, меньшим по величине сравнительно с величиной тока ограничения ограничителей Зд, ...,3р.

1.6.-.прямые и обратные вольтамперные характеристики диодов, входящих в схемы ограничителей Зо,...,3;9 4о, ..., 4 ,соответственно идентичны между собой. При этом характеристик идеализируются с признаками: прямые динамические сопротивления диодов принимаются равными нулю, а обратные - бесконечности, падение напряжения на диодах при протекании чере НИХ прямого тока, равно нулю.

При изменении входных сигналов в заданной области -напряжений точки 17о, 17;,, ...,17f,B силу принятых условий 1.1-1,6 являются эквипотенциальныл1и и через ограничители 4Q, ...,4f, не протекают составляющие токов нагрузки или составляющие входных токов устройства. При ю-том выходные напряжения в подканальных устройствах с достаточной степенью точности равны выходныг. напряжениям блоков l(j, ...1, , все диоды 6-9 и 11-14 ограничителей 3,

., 3 „ ,и 4(5,

находятся в

проводящем состоянии.

II. Режим наличия неисправности резервируемых блоках.

Для упрощения рассмотрения работ устройства примем следующие условия:

2.1- на устройство, резервирующее минимум три входных блока и имеккдее минимум три . выхода, воздействует только один вид неисправности.

2.2- неисправность входного блока заключается в наличии на его выходе неуправляемого напряжения, мсима льного по величине, но ограниченного некоторым пределом, который не нарушает условия 1.4. и что не может явиться причиной вывода из строя каких-либо ограничителей тока в .устройстве.

/ 2.3 - значение величины тока ограййчения ограничителей 30,...,3), выбирается из условия достаточности и некоторого превышения суммы токов ограничения ограничителей 3, .,., 3( в оставшихся подканалах с исправными входными блоками 1д, .,. Г по отношению к сумме токов нагрузки при максимальном входном сигнале по условию 1.1. и тока ограничения ограничителя Зо, ... 3 неисправного подканала (фиг.З). При наличии неисправности, напри мер, блока 1, на вькоде которого имеется неуправляемый выходной сигнал положительной полярности +U, и при величинах сигналов. U , U/if,, равных нулю, ограничитель Зд работает в режиме насыщения, что обусло лено выбранным соотношением токов ограничения ограничителей З, ...,3 и 4о, .., 4п согласно условию 1.3. При этом сумма токов ограничения ог ничителей 4 Q и 4 f) больше сум1.1ы токо тока ограничения ограничителя Зд и тока нагрузки по выходу 170 (в данном случае ток н грузки равен нулю соответствен с принятьп 1 условием равенства нулю напряжений и U). Цепь тока -1-отэ ограничителя 3(5 замыкается на блоки и 1 у, через ограничители 4g (ток IO-T. ) , (ток ) и 4п (ток ) , 3fj (т9к IOT- ) При соблюдеНИИ симметрии схемы устройства значения токов в cи uvJeтpичныx цепях ог раничителей 4д, и 4п, 3f, равны Между собой и составляют половину от суммы токов IQ иЧцбВвиду того, что при наличии рассматриваемого вида неисправности вс ограничители 4Q, ...4 работают в зоне ограничения, все выходные точкп устройства 17д, ..., 17р являются эквипотенциальными и выходное напряжение данных точек соответствует величине напряжения на выходах блоков IQ/ ... IP, имеющих дострверный сигнал: при уровне выходного напряжения на блоках IQ, 1 , равном нулю, выходное напряжение на выходах устройства 17д, ..., 17л также равно нулю. При уровне выходного напряжения приборов 10, отличном от нуля, величина выходного напряжения устро ства в силу вышеизложенного (ограни чители 4о, ..л, 4;j) работают в зоне до ограничения) ,такж.е имеет вели чину, равную этим достоверным уровн При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напря же НИИ , ,ixT )-(7 IHS Ksi нбп 7 . loT3A OT3n OT H5 HS,i H5nДля случаев, когда вместо блока 1 неисправнЕям окажется другой блок 1 или 1д,, очевидно,что рассмотренные выше соотношения и рассуждения сохранятся только уже по отношению к другому блок у.. : IIJ. Режим наличия короткого замыкания одного из выходов устройст-ва на шину 16 (фиг.4). При рассмотрении данного режима работы устройства принимаются условия, изложенные в п. 1 и II. Рассмотрим случай, когда короткое замыкание произошло, например на выходе 170. В этом случае напряжение Uif оказывается приложенньдм к ограничителю 3 и он переходит в режш работы с током ограничения lov. Ограничитель 3 t тока нагружается током ограничения .ограничителя 4(j в сумме с током нагрузки I обусловлено величиной тока ограничения 4о, составляющего часть тока ог.раничения ограничителя Зд. Ток ограничения ограничителя 3g выбирается из расчета его работы в зоне до ограничения с учетом нагрузки его током ограничения ограничителя 4й в сугиме с током нагрузки при выполнении условия 1.1. Аналогично рассмотренному,ограничитель Зо нагружается суммой токов 1 от 4 П и I 6(1 Ограничитель 4 тока в данной ситуации работает в зоне до ограничения и при симметрии схемы, ток 1от4/ равен нулю, а точки 17 и 17сз являются эквипотенциальными, что и обеспечивает равенство выходных напряжений в данных точках U. п напряжениям снимаемым с выходов резервируемых блоков IQ,..., 1 при работе ограничителей 3 j и 3 i в зоне до ограничения. При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напряженийu , и,,„, , и О , ., IHS HSn 7 .1отз; ОТЗг,,Н5пДля случаев,,когда короткое замыкание возникает на других вьЛходах устройства, очевидно, что рассмотренное выше можно распространить аналогичным образом для любого . такого случая без изменения существа и приндипов работы устройства. IV. Режим наличия:обрыва входной цепи, связьшающий вход устройства с выходом блока l, .-., In (). Допустим обрыв цепи блока Ig, тогда ток в нагрузке (5 поддерживается за счет соответствующего возрастания суммарного тока ограничителей и 3л, цепь которых соединяется с сопротивлением нагрузки 5о через ограничители 4 и 4п. При этом напряжение в точке 17, ввиду отсутствия тока в ограничителе 3, равно напряжению в точке 11 о и при ограничителях 3, и 3), работающих в зоне до ограничения, а также при ограничителях 4j), и-4п, работающих в зоне до ограничения, напряжения в точках 17 и 17 п. равны той же величине, равной достоверным величинам выходных напряжений блоков U и Iff. ,

При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напряжений

0,1

I,

0,

отэ

огч

и.Щ- и,„аи, ..и,„,

IHS-I - ибп 1с1тз(-1отап и5 н5л н5п

I

.l..SlHsПри рассмотренных случаях неисправностей устройство обеспечивает поступление достоверной инфОЕ 1ации его выходов в цепи высших нагрузок.

Устройство обладает повьваенной надежностью работы за счет исключения общей выходной точки.

Кроме того, в нем расширены функциональные возможности (оно может . функционировать как для нечетного количества каналов, так и для четного).

Фо эмула изобретения

Многоканальное аналоговое резервированное устройство, содержащее

по числу резервируемых блоков основные ограничители тока, входы которых соединены с соответствующими резервируемыми блоками, отличающее тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит по числу резервируемых блоков дополнительно ограничители тока вход каждого из которых подключен к соответствующего основного ограничителя тока, а выход - к выходу последующего основного ограничителя тока.

№:точники информации, принятые во внимание, при экспертизе

1.Гильбо Е.П. Обработка сигналов на основе упорядоченного выбора, М., Советское радио , 1976, с. 317, рис. -7-15.

2.Авторское свидетельство СССР 190664, кл. Н 05 К 10/00, 1965.

Jo

f7o о

5о

ФиеЗ

46