Мажоритарное устройство Советский патент 1981 года по МПК G06F11/18 

(54) МАЖОРИТАРНОЕ УСТРОЙСТВО

изобретение относится к радиоэлектронной технике, а .именно к устройствам, выполняющим мажоритарное преобразование аналоговых сигналов, заданных электрическим напряжением (током). Известно аналоговое мажоритарное устройство, имеющее одновременно высокую точность, быстродействие, способность сохранять работоспособность при отказе элементов, входящих в их состав. Оно содержит три усилителя и отрицательные обратные связи с выход устройства на входы усилителей 1. При использовании операционных усилителей такое устройство обеспечи вает высокие метрологические характ ристики при выполнении линейных и нелинейных операций с выходными сиг налами, связанных с мажоритарными преобразованиями. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ана логовое мгикоритарное устройство, со держащее три усилителя, ко входу ка дого из которых подключены первые в воды двух резисторов, второй вывод одного из которых подключен к входной шине, а вывод другого - к выход ной шине, шесть ключевых элементов, выполненных на транзисторах типа п-р-пу шесть резисторов, первый, вывод каждого из которых соединен с базой соответствующего транзистора, вторые выводы резисторов попарно соединены с тремя разными выходами усилителей, седьмой резистор, включенный между выходом устройства и отрицательной шиной источника питания, и четыре радиатора 2. Устройство сохраняет работоспособность при одном отказе любого транзистора или базового резистора. Недостатками этих устройств являются то.пологическая особенность электрической схемы, в силу которой невозможно применение транзисторов с объединенными выводами, узкий диапазон изменения выходного напряжения и недостаточная надежность схемы. Целью изобретения является повышение надежности, уменьшение габаритов и веса устройства. Эта цель достигается тем, что в предложенном мажоритарном устройстве, содержащем три усилителя, ко входу каждого из которых подключены первые выводы двух резисторов, второй вывод одного из которых подключен к входной шкне, а вывод другого - к выходней шине, шесть ключевых элементов выполненных на транзисторах типа п-р-п, шесть резисторов, первый вывод каждого из кг;торых сое щнек с базой ссответствующето транзистора, вторые выводы резисторов соединены

попарно с тремя .разньи и выходами усилителей, седьмой резистор, включенный, между выходом устройства и отрицательной шиной источника п иогания , транзисторы включены в две параллельвые цепи так, что в каждой цепи эмиттер первого соединен с коллектором второго, эмиттер второго - с .коллектором третьего. Коллекторы первых транзисторов соединены с положительной шиной источника питания, эмиттеры третьих - с выходной шиной. Коллекторы и эмиттеры соответствующих транзисторов соединены попарно.

На чертеже представлена электрическая схема мажоритарного устройства .

Устройство содержит той усилителя 1-3 с отдельными идентичными цепями 4-5,6-7,8-9, отрицательной обратной связи с выхода .10 устройства, шесть п-р п транзисторов 11-16, соединенных последовательно в две параллельные цепи 11, 13, 15, и 12,14, 16. При этом эмиттер первого транзистора (например, 11) соединен с коллектором второго транзистора 13, эмиттер второго транзистора 13 соединен с коллектором третьего транзистора 15. Кол.лекторы первых транзисторов 11, 12 соединены с положительной шиной 17 источника питания, эмиттеры третьих транзисторов 15, 16 - с выходами 10 устройства. Коллекторы и эмиттеры транзисторов 11 и 12, 13 и 14, 15 и 16 попарно соединены. Между выходом 10 и отрицательной шиной 18 источника питания включен седьмой резистор 19. Первый вывод каждого из . шести резисторов 20-25 соединен с базой соответствующего транзистора 1116, Вторые выводы резисторов 20-25 попарно соединены с выходами соответствующих усилителей 1-3. На входы 26-28 подаются входные напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Пары параллельно включенных транзисторов (11 и 12, 13и 14, 15 и 16) образуют схемы выделения максимального сигнала из двух. Ток, протекающий- через пару транзисторов (например 11, 12), определяется наиболее ОТКРЫТЫМ транзистором.

Пары транзисторов (11 и 12, 13 и 14, 15 и 16), включенные последовательно с резистором 19, образуют схему с общим коллектором .и выделяют на резисторе 19 минимальный сигнал их трех. Напряжение на резисторе 19 зависит от тока, протекающего через три пары транзисторов и определяется наиболее закрытой парой транзисторов

В совокупности последовательность выбор,- максимального сигнала из каждых двух входных напряжений, а затем выбор минимального сигнала из трех определяют на выходе средневыборочное значение напряжения трех входных сигналов.

Взаимодействие схемы выделения медианы (элементы 11-25) с тремя усилителями 1-3, обеспечиваемое цепями 4-9 отрицательной обратной связи, обеспечивает существенное увеличение точности выделения медианы. При высоких (пусть равных) значениях коэффициентов усиления .усилителей (даже при незначительном неравенстве напряжений на входах 26-28 или при незначительной неидентичности цепей 4 и 5 6 и 7, 8 и 9) выходные напряхжения усилителей 1-3 резко отличаются друг от друга. На выходе одного из них предельно высокий уровень, на выходе другого - предельно низкий, а на выходе третьего - промежуточный, изменяющийся в зависимости от текущего значения медианы входных напряжений. Вместе со схемой 11-25 выделения медианы этот усилитель, например 1, функционирует как операционный и коэффициент передачи со входа 26 ка выход 10 определяется только параметрами цепи 4,5 обратной связи.

При этом погрешности выполнения операций с входными сигналами, в том числе мажоритарного преобразования, могут быть малыми, так как определяются практически только параметрами усилителей м цепей обратной связи.

В реальном работоспособном устройстве все усилители всегда находятся в различных состояниях. Резисторы 20-25 ограничивают базовый ток транзисторов 11-16.

Короткое замыкание или обрыв резистора 19 приводит к отказу устройства. Для исключения этого отказа устройст.ва резистор 19 поэлементно резервируется (на черт, не показано)

При отказе любого элемента устройство остается работоспособным, так как в нем осуществляется операция мажорирования относительно последствий этих отказов.

Использование изобретения позволяет повысить надежность устройства, уменьшить на 20-25% габариты и вес устройства путем уменьшения количества .дискретных элементов схемы и сокращения количества радиаторов, в том числе при отказе любого элемента устройства.

Формула изобретения

Мажоритарное устройство,содержащее три усилителя, ко входу каждого из которых подключены первые выводы двух резисторов, второй вывод одного