Трехканальное резервированноеуСТРОйСТВО для СиНХРОНизАции СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G06F11/20 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах повышенной надежности. Известно устройство для синхрони зации сигналов, содержащее три канал каждый из которых содержит триггеры записи, хранения и выдачи информации, мажоритарный элемент, элементы И, НЕ и три шины тактовых импульсов 13 . . Недостатком этого устройства явля ется возможность формирования схемой этого устройства ложных выходных сигналов при поступлении на ее входы асинхронной информации. Кроме того, это устройство обладае недостаточной помехозащищенностью по отношени к импульсным, помехам, так как при их наличии срабатывают элементы памяти, что может привести к ложной выдаче выходных сигналов. Известно устройство для синхронизации сигналов, содержащее три канала, причем каждый из каналов содержит триггеры записи, хранения, сравнения, сброса и знака информации элементы И, ИЛИ, НЕ, мажоритарные эл менты и четыре шины тактовых сигналов 2. Недостатком данного устройства является большой объем оборудования. Кроме того, оно обладает недостаточной надежностью по отношению к импульсным помехам. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является резервированное устройство для синхронизации сигналов, содержащее три канала, каждый из которых включает триггеры записи, хранения и выдачи информации, элементы И и ИЛИ, мажоритарный элемент и три шины тактовых сигналов pj . Однако в таком устройстве вследствие несинхронного возникновения сигналов информации на выходах мажоритарных элементов по отношению к тактовым импульсам, имеется возможность непрохождения сигналов информации на один из его выходов. При / рассинхронизации между входными сигналами одного из каналов по отнсяаению к двум другим большего/ чем длительность цикла (цикл - время между тактовыми импульсами, действующими по первой и третьей тине).указанное устройство имеет возможность формировать ложные выходные сигналыДанное устройство обладает понижен

ой надежностью при выходе из строя дного из его каналов, так как в том случае из-за несинхронности оявления сигналов на выходе мажоитарного элемента в двух исправных каналах по отношению к тактовым импульсам имеется возможность непроkoждeниeинформации на два из трех егЪ выходов.

Кроме того, известное устройство

обладает недостаточной надежностью по отношению к импульсным помехам. Так, срабатывание триггера записи от помехи хотя бы в одном из каналов может привести к выдаче устройством искаженной информации во время ее приема и обработки.

Цель изобретения - повышение надежности устройства,

Поставленная цель достигается тем, что в каждый канал устройства введены инвертор, пятый и гиестой элементы И, входы пятого элемента И соединены соответственно с единичным выходом триггера выдачи информации и нулевым выходом триггера хранения информации, информационный вход которого соединен с выходом пятого элемента И, а счетный вход подключен к второй шине тактовых импульсов, третья шина тактовых импульсов соединена с третьем входом четвертого элемента И и первым входом шестого элемента И, выход которого подключен к выходу данного канала и к нулевому входу триггера записи информации через элемент ИЛИ, второй вход - к выходу мажоритарного элемента и входу инвертора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера выдачи информации и входом данного канала, а его выход - со .счетным входом триггера записи информации, единичный выход- которого подключен к второму входу третьего элемента И, нулевой вход триггера выдачи информации соединен с выходом второго элемента И, первый И второй входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера записи информации и первой шиной тактовых импульсов, единичный выход триггера выдачи информации соединен с соответствующими входами мажоритарных элементов других каналов, а выход четвертого

элемента И - с вторым входом элемента ИЛИ.

На фиг.1 приведена функциональная схема трехканального резервированного устройства для синхронизации сигналов; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Схема устройства содержит однотипные каналы 1, 2 и 3. Каждый из каналов содержит триггер 4 записи

информации, триггер 5 хранения информации, триггер 6 выдачи информации, элементы И 7-10 элемент ИЛИ 1 мажоритарный элемент 12, инвертор 13, элементы И 14 и 15, шины 16-18 тактовых импульсов, вход 19, выход 29, выход 21 мажоритарной связи и входы 22 и 23 мажоритарных связей.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы, поступающие на входы устройства являются асинхронными. Рассинхронизация входных сигналов одного из каналов по отношению к входным сигналам двух других каналов может быть больше длительности цикла, но меньше периодэ следования.тактовых импульсо Время между окончанием предыдущего входного импульса и началом очередного входного импульса должно составлять не менее трех периодов следования тактовых импульсов. Перед началом работы все триггеры устройства находятся в нулевом состоянии. При поступлении на вход 19 каждого канала 1-3 информационного сигнала элемент И 9 пропускае этот сигнал на счетный вход триггера 4 записи информации. По окончании указанного сигнала триггер 4 переключается в единичное состояние, в результате чего на его единичном выходе появляется высоки уровень потенциала, а на его нулевом выходе - низкий уровень потенциала. При этом происходит блокировка прохождения ТИ 16 через элемент И 10 и разрешение прохождения их через элемент И 7. Вследствие того, что информационные сигналы поступают на входы 19 устройства несинхронно по отношению к тактовым импульсам, то и время появления разрешающего сигнала на втором входе элемента И 7 по отношению к: ближайшему тактовому импульсу 16, действующего на первый вход элемента И 7, может быть различным. Поэтому длительность сигнала на выходе элемента И 7 зависит, от момента совпадения указан- ных сигналов. Если длительность выходного сигнала элементами 7 достаточна для переключения триггера выдачи информации 6, то процесс синхронизации продолжается, дальше. Если длительность выходного сигнала элемента И 7 в двух любых каналах недостаточна для переключения триггера 6 этих каналов, то устройство ожидает поступления .следующего, очередного ТИ 16. В этом случае длительность сигнала на выхода И 7 равна длительности ;тактового импульса. Для срабатывания мажоритарных элементов 12 и выдачи устройством выходных сигналов необходимо, чтобы произошло переключение в единичное состояние триггеров 6 хотя бы в двух каналах Причем выходные сигналы триггеров должны во времени перекрывать друг друга и не.сниматься в течение заданного времени, необходиМОго для выработки устройством выходных сигналов. Рассмотрим несколько случаев пр ;ема асинхронной информации и ее привязки к тактовым импульсам. Вре менные диаграммы работы устройства приведены на фиг. 2 и 3/ где обозначены: 16 - сигналы первой шины тактовых, импульсов; 17 - сигналы второй шины тактовых импульсов; 18 - сигналы третьей шины тактовых импульсов; - сигналы на входе 19 канала 1,2 и 3 соответст венно; - сигналы на единично выходе триггера 4 канала 1, 2 и 3 соответственно; - сигналы на единичном выходе триггера б кан 1, 2 и 3 соответственно; сигналы на нулевом выходе триггера канала 1, 2 и 3 соответственно; 20|-20 - сигналы на выходе 20 канала 1, 2 и 3 соответственно. На данных диаграммах показана информация, состоящая из одного им пульса. Информационный импульс поступае одновременно на входы 19 всех трех каналов устройства. При этом инфор мационный сигнал поступает до нача ла действия тактового импульса 16, а заканчивается до окончания послед него (фиг.2) . В этом случ:ае на выходе элемента И 7 первого канала выделяется сигнал, длительность кот рого недостаточна для переключения триггера выдачи информации б этого канала в 1, а на выходе эле мента И 7 второго и третьего канала выделяется сигнал, длительность кот рого достаточна для переключения триггеров 6 э.тих каналов в 1. На нулевом выходе триггеров б второго и третьего каналов возникает низкий уровень потенциала, который действу ет на второй вход элемента И 9 и, таким образом, осуществляет блокировку прохождения через него помех (в случае их возникновения на входах 19) на время отработки схемы от информационного сигнала. На единичном выходе три герой 6 указанных каналов возникает высокий уровень . потенциала, вследствие чего срабатывает мажоритарный элемент во adex Трех каналах, а во 2-м и 3-м канале - элемент И 14. По заднему фронт тактового импульса 17 триггеры 5 во 2-м и 3-м канале переключаются в единичное состояние, в результате чего происходит блокировка прохожде ния тактового импульса 18 через элемент И 8. По очередному заднему фронту ТИ 17 триггеры 5 пе.рекл1рчают ся в лулевое состояние. Поскольку при срабатывании мажоритарных элементов 12 на втором входе элементов И 15 каналов 1, . 2 и 3 возникает разрешающий сигнал, то тактовый импульс с шины 18 проходит через указанный элемент на соответствующий выход 20 и через первый элемент ИЛИ 11 на нулевой вход триггера записи 4 соответствующего канала. В резуль тате триггеры 4 устанавливаются в исходное (нулевое) состояние, а по очередному ТИ 16 триггеры 6 по 2-м и 3-м канале переключаются также в нулевое состояние. Таким образом, устройство возвращается в исходное состояние и на всех его выходах выделяется информационный сигнал в независимости от того, что триггер б в одном из каналов на данном цикле обработки информации не срабатывает. Время появления и длительц.ос;т.ь выходных сигналов совпадает с тактовым импульсом 18. Информационные сигналы на входы 19 устройства поступают не одновременно. Причем задйий фронт входного сигнала (начало срабатывания триггера 4) одного из каналов не попадает в зону действия ближайшего ТИ 16, а в двух других каналах аналогичный входной сигнал, попадает в зону, ближайшего ТИ 16 . Опоздавший сигнал (фиг.2, пунктир) может появляться в любом месте между окончанием ближайшего ТИ 16 и началом очередного ТИ 16, т.е. рассинхронизация указанного сигнала по отношению к аналогичным сигналам других каналов может быть больше, чем длительность цикла. Устройство в этом случае работает аналогично тому, как это было описано выше. этом триггер записи информации 4 в одном из каналов по приходу опоздавшего сигнала не срабатывает, так как в это время от сигналов обмена двух других каналов на выходе мажоритарного элемента 12 выделяется положительный сигнал,который через инвертор 13 воздействует на первый вход элемента И 9 и производит блокировку прохождения через него указанного сигнала. Информационный импульс поступает на входы 19 каналов 1, 2 и 3, в результате чего происходит,срабаты-. вание триггера выдачи информации 6 от ближайшего ТИ 16 только в первом канале (фиг.З), а срабатывание триггеров 6 в других каналах происходит по очередному ТИ 16(на втором цикле). Это может быть, когда входные сигналы поступают, одновременно или при наличии временного сдвига между входным сигналом первого канала и входными сигналами двух других каналов. Причем временной сдвиг

чем д

цикла. В этом случае (на первом цикле) по заднему фронту ТИ 17 срабатывает триггер 5 первого канал поскольку на его информационном входе .в это время присутствует высокий, уровень поте)циала, поступающий от единичного выхода триггера 6 через элемент И 14. Низкий.уровень потенциала триггера 5 воздействует на второй вход элемента И 8.и блокирует прохождение через него ТИ 18, что позволяет не сбрасывать триггер 4 первого канала в «улевое состояние, а по приходу очередного ТИ 16 не сбрасывать в исходное состояние и триггер б данного канала. При этом триггер 6 во 2-м и 3-м канале по очередному ТИ 16-(на втором цикле) переключаются в единичное состояние, в результате чего во. всех каналах срабатывают мажоритарные элементы 12. По заднему фронту очередного ТИ 17- триггер 5 первого канала переключается в нулевое состояние, а аналогичные триггеры во 2-м и 3-м канале переключаются в единичное состояние. Поскольку на выходах мажоритарных элементов каналов 1-3 на втором цикле возникают положительные сигналы, то очередной ТИ 18, соответствующий данному циклу, проходит через элементы И 15 на выходы каналов и через элементы ИЛИ 11 на нулевой вход триггеров 4. В результате триггеры 4 устанавливаются в нулевое состояние, а по очередным (в данном случае третьим) ТИ 16 и ТИ 17 в нулевое состояние устанавливаются соответственно.триггеры б и 5 каналов 1, 2 и 3. Таким образом, устройство возвращается в исходное состояние и на всех его в.ыходах выделяется ин.формационный сигнал, привязанный к ТИ 18, в независимости от того, что .обработка информации в одном из каналов (в данном случае 1-м) начинается раньш на первом цикле, а в двух других каналах - позже, на втором цикле.

Следует отметить,что при наличии временного сдвига между входными сигналами (фиг.З, соответствующие .сигналы показаны пунктиром) тригге ры 4 во 2-м и 3-м канале срабатывают соответственно по окончании указанных сигналов.

При отсутствии информационного сигнала на одном из входов данного устройства (вследствии сбоя одного из источников информации или соответствующей помехи в канале связи) и наличии временного сдвига между сигналами информации от двух других источников устройство работает аналогично тому, как это описано выше. При этом в одном из каналов триггер 4-6 свои исходные состояния не меняют. В этом случае выходные сигн1ь, д.к..рмируютсд на всех ь, «.одах уст-ройс.тва от сигналов об.мена двух работающих каналов вследствие того, что единичное .состояние триггера выдачи информации 6 (сигнал обмена) в канале, где обработка информации начинается раньше, не снимается и продолжает сохраняться на все время :{цейстэия аналогичного сигнала от другого (опоздавшего) канала (фиг.З). При выходе из строя одного из каналов, данное устройство формирует сигналы.на выходах двух работающих каналов, ч.то позволяет сох-ранять работоспособность другого устройства (не показано), выполненного по схеме 2 из 3-х и подключенного к выходам данного устройства.

Данное устройство нечувствительно к импульсным помехам. Так, при сраб.атывании триггера записи информации 4 о.т помехи, возникающей на .входе 19 одного из каналов, не приводит к появлению ложных выходных сигналов цри последующем приеме сиг-налов информации, так как после отработки триггера 5 указанный триггер 4, азатем и триггер б сбрасываются в исходное со.стояние ТИД8 и ТИ 16 через соответствующие элементы И 8 и И 10. Ири срабатывании о помех триггеров 5 и б они возвращаются в исходное состояние соответствующими тактовыми импульсами 17 и 16. .

. Таким образом, трехканальное резервированное, устройство для синхронизации сигналов по сравнению с известными устройствам-и обладает повышенной надежностью за счет исключения потери выходных сигналов и ложного их появления, а также ликвидации последствий сбоев при возникновении импульсных помех.

Формула . изобретения

Трехканальное резервированное устройство для синхронизации сигналов,- содержащее вкаждом канале триггер записи информации, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ,мажоритарный элемент и шины такяговых сигналов, первая из ко.торых через .третий элемент И подключена к единичному входу триггера выдачи информации, единичный выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен tf нулевому выходу триггера хранения информации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в каждый канал введены инвертор и пятый и шестой элементы И, входы пятого элемента И соединены соответственно с единичным выходом триггера выдачи информации и нулевым

выходом триггера хранения информации , информационный вход которого соединен с выходом пятого элемента И, а счетный вход подключен к второй шине тактовых импульсов, третья шина тактовых импульсов соединена с третьим входом четвертого элемента И .и первым входом шестого элемента И, (выход которого подключен к выходу данного канала и к нулевому входу триггера записи.информации через элемент ИЛИ, второй вход - к выходу мажоритарного элемента и входу инвертора, ыход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера выдачи информации и входом данного канала, а его выход со счетным входом триггера записи информации/ единичный выход которого подк 1ючен к второму входу третьего

элемента И, нулевой вход триггера выдачи информации соединенс выходом второго элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера записи информации и первой шиной тактовых импульсов, единичный выход триггера выдачи информации соединен с соответствующими входами мажоритарных элементов других каналов , а выход четвертого элемента И 0

с вторым входом элемента ИЛИ.

I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 378830, кл. : 06 F 1/04, 1971.

5

2 Авторское свидетельство СССР № 519698, кл. G 06 F 1/04, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР № 520593, кл. G 06 F 11/00, 1974 (прототип).

0

риг. /

Л.

п.