Устройство для измерения параметровпОМЕХОуСТОйчиВОСТи диСКРЕТНыХ блОКОВ Советский патент 1981 года по МПК G06F17/18 G06F17/17 

;54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ДИСКРЕТНЫХ БЛОКОВ

элементом, выход которого через ключ, подключенный к блоку задания вьщержки времени соединен с входом счетчика, к выходам которого подсоединен индикатор 2 .

Недостаток этого устройства отсутствие возможности производить измерения помехоустойчивости дискретных блоков в процессе их рабты при одновременном действии внешних и внутренних помех. Кроме того, для определения показателей помехоустойчивости дискретных блоков необходимо производить многократные дополнительные измерения при различных коэффициентах усиления.

Цель изобретения - повышение точности определения показателей помехустойчивости дискретных блоков в прцессе их работы ,, а также повышения быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается те что в устройство для измерения параметров помехоустойчивости дискретных блоков, содержащее подключенный к первому входу устройства согласующий блок, регистраторы сбоев и в каждом измерительном канале усилитель и элемент памяти, введены регистраторы полезных сигналов, инвертор, генератор синхроимпульсов, переключатель, триггер режима работы, формирователь управляющих сигналов, генератор меток времени и в каждый четный измерительный канал введён инвертор, вход которого соединен с выходом усилителя, выход с первым входом элемента памяти, в каждом нечетном измерительном канале выход усилителя соединен с первым входом элемента памяти, входы усилителей всех измерительных каналов объединены и соединены с выходом согласующего блока,первьгми вхдами триггера режима работы,первого регистратора полезных сигналов и через инвертор - с первым входом втор го регистратора полезных сигналов, выходы элементов памяти каждого нечетного и следующего четного измерительных каналов соединены соответственно с первым и вторым входами соответствующего регистратора сбоев выход генератора синхроимпульсов соединен с объединенными вторыми входами триггера режима работы, регистраторов полезных сигналов и элементов памяти всех измерительных каналов, выходы переключателя соединены с третьим и четвертым входами триггера режима работы, выходы которого соединены с первым и вторым входами формирователя управляющих сигналов, выходы регистраторов полезных сигналов соединены соответственно с третьим и четвертым входами формирователя управляющих сигналов, выходы элементов памяти последнего нечетного и последнего

четного измерительных каналов соединены соответственно с пятым и шестым входами формирователя управляющих сигналов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами регистраторов сбоев, пятые входы которых объединены и соединены с выходом генератора меток времени, шестые входы объединены и соединены со вторым входом устройства, кроме того регистратор сбоев содержит последовательно соединенные коммутатор, счетчик числа сбоев,элемент переполнения, ключ и счетчцк времени, выход элемента переполнения соединен с сигнальным входом коммутатора, информационные входы которого соединен с первым и вторым входами регистратора сбоев, управляющие входы - с третим и четвертым входами регистратора сбоев, входы сброса счетчика числа сбоев и счетчика времени соединены с шестым входом регистратора сбоев, управляющий вход ключа соединен с пятым входом регистратора сбоев.

1а фиг. 1 представлена структурна схема устройства для измерения параметров помехоустойчивости дискретных блоков; на фиг. 2 - структурная схем регистратора сбоев.

Структурная схема устройства для измерения параметров помехоустойчивости дискретных блоков содержит 2п измерительных нечетных 1 и четных 2 каналов, причем каждый из нечетных каналов 1 содержит последовательно соединенные усилитель 3 и элемент 4 памяти, а каждый четный измерительный канал 2 - усилитель 3, элемент 4 памяти и инвертор 5. Устройство такж содержит согласующий блок б , п, регистраторов 7 сбоев, триггер 8 режимов работы, формирователь 9 управляющих сигналов, переключатель 10, генератор 11 синхроимпульсов, генератор 12 меток времени, регистратор 13 полезных сигналов (единицы), регистратор 14 полезных сигналов (нуля).

Каждый из нечетных п каналов 1 предназначен для выявления сбоев при передаче нуля, а четные п каналов 2 - для выявления сбоев при передаче единицы. Подсоединение к точке измерения параметров дискретного блока осуществляется через вход 15 посредством согласующего блока б, содержащего эмиттерный повторитель с согласованным коаксиальным кабелем, либо просто коаксиальный кабель и предназначенного для уменьшения влияния входных параметров дискретного блока на точность измерения. Формирователь 9 управляющих сигналов предназначен для коммутации выходных сигналов нечетного 1 и четного 2 канало)3 в зависимости от режимов работы устройства при передаче нуля или единицы, для разрешения регистрации сбоев, выявленных любым из каналов (соответствующих текущем режиму работы), запрещению регистра ции сигналов на выходах любого из каналов в случае выявления полезных сигналов. Для выполнения указа ной цели формирователь 9 реализует логические функции - входные сигнал к на первом - шестом 16-21 входах ф мирователя, выходные сигналы у на первом 22 и втором 23 выходах, В таблице представлены логические функции, реализуемые формирова телем. Примечание: х - входны сигнал у - выходн сигнал Выходные сигналы у,, , у ются с задержкой t относительно си налов единицы на его пятом и шее том входах. Задержка необходима дл того, чтобы успели сработать регистраторы 13 и 14 при появлении полезных сигналов на входе 15. триггер режима работы устройства 8 предназначен для выявления од ного из двух режимов работы устройства соответствующих передачи ля либо единицы. Он представляе собой 0 триггер синхронизируемьай п репадом потенциала 0/1 с асинхронными RS входами. Первый вход 24 триггера 8 соответствует информационному D входу и соединен с выходом согласующего блока 6. Второй вход 25 является входом синхронизирующих импульсов и соединен с выходом генератора синхроимпульсов 11. Третий и четвертый -.26 и 27 входы являются асин хроннь ми входами RS и подсоединены к выходам переключателя режимов 10 Переключатель режимов 10 может устанавливать три возможных значения входных сигналов 16 асинхронных входах 26 и 27 триггера 8: а) Ху О, х.,. О --автомат ческая установка режимов работы уст ройства по сигналам на входе 15; б) Хпс 0, х„ 1, - режим регистрации сбоев при передаче единицы при этом выходные сигналы у триггера 8 на выходе 28, 29 - y,g , 0; в) 1, X,,,, и О - режим регистрации сбоя при передаче нуля), при этом О, У29 . 1 Структурная схема регистратора 7 (фиг. 2) содержит коммутатор 30, вы- . ход которого подключен к счетному входу счетчика 31 сбоев, выход счетчика подключен ко входу схемы 32 переполнения, выход которой подключен ко входу ключа 33, а также сигнальному входу крг.- мутатора 30, выход клгча подключен ко входу счетчика 34 времени. Вход 19,предназначенный для начальной установки, подключен ко входам сброса счетчиков 31 и 34. Коммутатор 30 предназначен для коммутации выходных сигналов нечетного 1 и четного 2 каналов, подключенных к nepBof-iy и второму входу регистратора 7 в зависимости от сигналов на управляющих входах, а также в зависимости от сигнала переполнения счетчика 31 сбоев на сигнальном входе. Работа устройства заключается в следующем. Дискретный блок, параметры которого измеряются, представляет собой сеть соединенных логических элементов, заканчивающихся приемным элементом, представляющим собой элементарный дискретный блок с памятью, например триггер. Помехи действуют на сеть соединений логических элементов и их результир5,тощее действие приводится ко входам элементарных дискретных блоков с памятью (например) триггеров. Таким образом, точками полсоединения предлагаемого устройства являются входы триггеров, счетчиков,регистров. Результирующее действие помех, приведенных ко входу исследуемого дискретного блокаг усиливается широкополосными усилителями 3 по каждому из 2г, каналов и передается на вход элемента 4 паимяти. Б каждом из 2г, каналов усилители 3 установлены с различными строго фиксированными значениями коэФфицнектов л силения. Усиленная помеха в каждом из каналов может привести к срабатыванию элe 5eнтa памяти, что н фиксируется им как сбой. В начале каждого такта элеменПа 4 памяти приводятся в исходное состояние синхроимпульсом с вьтхода генератора 11. Нечетные каналы 1 используются для выявления сбоев при передачи нуля, С этой целью усилители 3 нечетных каналов 1 построены таким образом, что при нулевом сигнале на входе 15, на выходе усилителя 3 также имеется нулевой сигнал. Усилители 3 четных каналов настроены так, что при единице на входе 15, на выходе усилителя также единица. Сигналы о сбоях, выявленных с помощью элементов 4 памяти, через коммутатор 30 поступают на вход счетчика 31 сбоя. Для регистрации сбоев необходимо выделить различные ситуации. Во врем данного такта идет передача нуля, либо передача единицы ; искажение передаваемого сигнала обусловлено помехой, либо обусловлено сменой передаваемого сигнала (полезный сигнал) . Для автоматического выявления перечисленных ситуаций и выработки необходимых управляющих сигналов на третьем и четвертом входах регистраторов 7 сбоев используется триггер 8 режима работы и формирователь 9 управляющих сигналов. Возможны три режима работы устройства, задаваемые переключателем 10. При режиме Автоматическая работа Xrj7 О Ipw этом в начале каждого такта триггер 8 переходит в состояние, соответствующее передачи сигнала О или 1 в зави-симости от сигнала на входе 15 в этот момент времени. При режиме Передача нуля X о триг-гер все время находится в состоянии О. При режиме Передача единицы О, 1 триггер все время находится в состоянии 1. Если при передаче О сработает регистра тор 13, то это означает, что на входе 15 появляется полезный сигнал 1 Возникновение помехи, равной по вели чине или большей полезного сигнала, маловероятно и пренебрежение этим ма ло скажется на результате измерений Аналогично, срабатывание регистратор 14 при передаче 1 воспринимается как появление на входе 15 полезного сигнала О. Регистрация сбоев, выявленных нечетным каналом 1 (при пе редаче нуля) разрешается только тог да (y-j 1 ) , когда зафиксирован ре жим передачи нуля (х О) и не возникло полезного сигнала 1 ( о). Соответственно регистрация сбоев, выявленных четным каналом 2 (при передаче единицы) разрешаетс только тогда (у 1) , когда зафик сирован режим передачи единицы (х 1 ) и не возникло полезного сигнала О ( О) . Перед началом измерений осуществ ляется установка в нуль счетчиков 31 и 34 сигналов на входе второ устройства. После этого в каждом регистраторе 7 сбоев счетчика 31 ве дется счет сбоев, выявленных в соот ветствующем канале.Счетчики 34 времени ведут счет текущего времени от начала измерений. Переполнение счетчика сбоев фиксируется схемой 32 переполнения, си нал с выхода которой подается на си нальный вход коммутатора 30, и навход ключа 33, в результате чего ос ществляется запрет на счет сбоев в счетчике 31 и счет временных интервалов счетчиком 34 времени, поступающих с генератора 12 меток времени. Таким образом автоматически заканчиваются измерения по каждому из каналов. По содержимому счетчиков 31 и 34 можно определить q. среднее число сбоев в единицу времени, вызванных помехой, усиленной в известное (k) число раз, i - номер канала. Вследствие большого количества независимых воздействий, определяющих суммарное напряжение помехи на входе исследуемого дискретного блока, зависимость этого напряжения от времени можно рассматривать как нормальный случайный процесс. Поскольку большую часть времени эксплуатации дискретных блоков составляют установившиеся режимы работы, то можно предполагать, что это суммарное напряжение помехи представляет стационарный нормальный процесс. При этом исследование процесса сбоев дискретных блоков можно свести к задаче о выбросах. При оценке помехоустойчивости дискретных блоков от изучения случайного распределения суммарного напряжения помехи на входе исследуемого дискретного блока можно перейти к рассмотрению более простого стохастического процесса - потока сбоев дискретного блока. При этом существенно отметить, что как при эксплуатации, так и при ускоренных испытаниях с усилителем сбои-события редкие и подчиняются закону Пуассона. Вероятность того, что за промежуток времени Т нет ни одного сбоя, можно выразить зависимостью P,;t).xp(-c,,T)... - среднее число выбросов стационарной нормальной функции эдиницу вреза уровень хх- - уровень порога срабатывания дискретного блока, уменьшенный в k| раз, здесь k - значение коэффициента усиления усилителя; Ф Ькр - среднеквадратические отклонения суммарной помехи (t) и ее производной; X - среднее значение. В процессе измерения помехоустойчивости дискретных блоков за интервал времени измерения t, определяемый счетчиком 34 времени,измеряется число сбоев П-- счетчиком 31 сбоев по каждому из п каналов, т.е.. при заданных значениях коэффициентов усиления усилителей рассчитываются оценки Р для интересующего интервала времен где Р; gxp(-qi-f).(2) q -:jSLl nJL iil, (3) где k - число независимых опытов. Поскольку помеха P(t) усилена, сбои элементарного дискретного уст ства с памятью происходят интенсив испытания можно провести ускоренно Полагая, что помеха стационарна, мо но считать, что Ь-р и f в (1) пос янны. Для этого математическую мод процесса сбоя ДУ (1) удобно предст вить параболой второго порядка 30 + +32 xj где а ° 2ttb -V (- вп Р ). Значения а, а , а определяютс решением системы нормальных уравне ний, в которых коэффициентами явля ются статистические моменты системы двух величин х , z{ . Вероятность о сутствия сбоя PQ (t) при истинном уровне порога срабатывания (х определяется путем экстраполяции экспериментальных значений, используя выражение (4), Таким образом, результатами прямых измерений являются средняя пл.от ность числа сбоев по каждому из каналов элементарного дискретного уст ройства с памятью при заданных значениях коэффициентов усиления усилителя. По результатам таких измерений рассчитываются вероятности отсутствия сбоев Г из (2). По значениям Р определяются параметры параболы (4), которые позволяют путем экстраполяции рассчитать значение вероятности отсутствия сбоя PQ при истинном пороге срабатывания (), т.е. там, где эксперимент не Проводится ввиду редкости сбоев. По результатам проведенных измерений на отдельных входах исследуемого дискретного блока можно определить его помехоустойчивости в процессе работы при одновременном действии внешних и внутренних помех что позволяет за короткое время локализовать наиболее вероятные места возникновения сбоев, оценить эффективность принимаемых мер для повышения помехоустойчивости. Это приводит к существенному уменьшению, времени наладки опытных образцов средств вычислительной техники, их опытной эксплуатации и проведени необходимых доработок. Экономическая эффективность пред лагаемого устройства по отношению к ранее известным состоит в уменьшени времени исследования и повышении точности измерения. Измерения параметров помехоустойчивости дискретных блоков посредством предлагаемого устройства производятся в течение нескольких минут либо десятков минут. Использование многоканального принципа измерения сокращает время измерений по отношению к известному в число раз, равное числу каналов. В предлагаемом устройстве целесообразно применять 5-6 каналов. Таким образом, время измерения по сравнению с известным сокращается не менее чем в 5-6 раз. Предлагаемое устройство позволяет производить измерения помехоустойчивости дискретного блока при одновременном воздействии как внешних, так и внутренних помех в процессе его работы, поскольку выявля-. ется действие полезного сигнала для регистраторов 13 и 14 полезных сигналов и исключается их учет регистратором 7 при помощи формирователя управляющих сигналов. Измерения производятся при отсутствии полезного сигнала либо тогда, когда полезный сигнал не соответствует по параметрам сврему истинному значению вследствие действия помех, причем измерения осуществляются одновременно как в положении нуля измеряемого дискретного блока, так и в положении единицы, осуществляемом автоматически триггером 8 режима работы. По сравнению с известным это составляет повышение точности измерений в 2-3 раза. Формула изобретения Устройство для измерения параметров помехоустойчивости дискретных блоков, содержащее подключенный к первому входу устройства согласующий блок, регистраторы сбоев и в каждом измерительном канале усилитель и элемент памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены регистраторы полезных сигналов, инвертор, генератор синхроимпульсов, переключатель, триггер режима работы, формирователь управляющих сигналов, генератор меток времени и в каждый четный измерительный канал введен инвертор, вход которого соединен с выходом усилителя, выход с первым входом элемента памяти, в каждом нечетном измерительном канале выход усилителя соединен с первым входом элемента памяти, входы усилителей всех измерительных каналов объединены и соединены с выходом согласующего блока, первыми входами триггера режима работы, первого регистратора полезных сигналов и через

инвертор с первым входом второго регистратора полезных сигналов, выхо7да элементов памяти кажп.ого нечет-ного и следующего четного измерительных каналов соединены соответственно с первым и вторым входами соответствующего регистратора сбоев .выход генератора синхроимпульсов соединен с объединенными вторы 1и вхо-дами триггера режима работы, резгистраторов полезных сигналов и элементов памяти всех измерительнык каналов, выходы переключателя соединены с третьим и четвертым входами триггера режима работы, выходы которого соединены с первым и вторым входами формирователя управляющих сигналов, выходы регистраторов полезных сигналов соединены соответственно с третьим и чвтверт1(м входами формирователя управляйщих сигналов, выходы элементов памяти последнего нечетного и последнего четного измерительных каналов соединены соответственно с пятым и шестым вхо/дами формирователя управляющих сигналов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим и четверти м входами регистраторов сбоев,, пятые вкоды которых объединс;ны и соедкнены с выходом генератора меток зремен, шестые входы объединены и соединены со вторым входом устройства

2., Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что регистрато сбоев содезржит последоьательно соедгзненные колсмутатор. счетчик числа сбоев г элемент переполнения, клич и счетчик времен -;, выход элемента переполнения соединен с сих нальным входом коьФаут-атора., информационные в.кодь которого соединены с первым и вторым входами регистратора сбоев, управляющие входы - с третьим и четвер1Тым входами регистратора сбое входы сброса счетчика числа, сбоев и счетчика времени соединены с шестым входом регистратора сбоев, угзравляющин вход ключа соединен с пятым Bxof;;OM релистратора сбоев .

Источники информации, /трИггятые во внимание при экспертизе

1. Гринкевич В. А. и цр, О регистрации и количественной оценке случайтых HMnyjibcHKx электромагнитных помех, - Вопросы радиоэлектроники. Сер Электронная зычисли, вып. 3, 1969,

F 15

iiiaiiiJi.. ;«.™.«™™™.j

ц S j-.. .J I1,„„.-S. i

14

f4Iij-- f

J f.,,4.