Резервированный счетчик импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K21/34 

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в резервированных устройствах деления частоты, счета времени и счета импульсов со случайно изменяющимся периодом..

Известен резервированный счетчик импульсов, содерж ций в каждом канале резервные счетчики, инверторы, триггеры, -элементы совпадения, мажоритарные э-лементы и узлы установки резервных счетчиков I,v

Недостаток известного резервированного счетчика - относительно низкая достоверность функционирования, что.связано с большим временем обнаружения сигнала, равным периоду выходного сигнала счетчика.

Наиболее близким по ; технической сущности к предлагаемому является резервированное пересчетное устройство, содержащее каналы, в каждом из которых имеются элемент НК, счетчик, мажоритарный элемент, элемент переноса, регистр сдвига и дешифратор, дешифратора соединен с. входом элемента переноса, а вход дешифратора соединен с выходами регистров сдвига всех каналов, вцходы элемента переноса .каждого канала соединены с

установочными входами счетчика этого же канала, выходы которого соединены с параллельными входами регистра сдвига того же канала и входами элемента переноса предыдущего канала, причем выходы счетчика первого, канала соединены с входами элемента переноса последнего канала, управляющий вход записи регистра сдвига

10 каждого канала соединен с выходом элемента НЕ этого канала, а управлягадий вход сдвига - а содом сдвига того же канала, счетный вход счетчика каждого канала соединен с вы15ходом элемента НЕ этого канала и со счетным -входом того же цанала, а входы мажоритарного элемента каждого канала соединены с выходами счетчиков всех каналов {2.

20

Недостатком известного устройства ;является то, что оно позволяет контролировать выходы счетчика только один раз в течение времени между двумя соседними счетнЕАш импульсами,

25 что снижает вероятность безотказной работы тем больше, чем больше период входного сигнала, кроме того, при .таком состоянии счетчика, в котором на всех его вьссодах имеются только

30

t in I

или логисигналы логического ческой Ч, надежность работы уст.ройртва становится еще ниже, так как конт1 оль счетчика в течение времени между двумя соседними счетными импульсами может не выявить неисправноети- (сбоя) счетчика в этот период Bpe мени вследствие некоторых отказов регистра сдвига, обрыва или замыкания на корпус линии связи на входе дешифратора; большое число связей между каналами известного;устройства ведет к уменьшен51ю надежности вследствие повышения вероятности наводок на линию связи и увеличения вероятности отказа линии связи, а.отказ ка кого либо канала устройства приводит к невозможности синхронизации в случае последующего сбоя еще одного канала; устройства. . , Цель изобретения - повышение надежности резервированного счетчика импульсов. Поставленная цель достигаетс я тем что резервированный счетчик хмпульсов содержащий каналы, в каждом из котоРрых имеются элемент НЕ,- счетчик, эле мент переноса, регистра сдвига, мажоритарный элемент, выходы элемента переноса соединены с установочными: входами счетчика, выходы которого соединены с параллельными входами регистра сдвига, управляющий вход за писи которого соединен с выходом эле мента НЕ, а управляющий вход сдвига соединен с входом сдвига канала,счетный вход счетчика соединен с входом, элемента НЕ и с счетным, входом канал в каждом канале введены дополнительный элемент НЕ,дополнительный Счетчи узел установки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, триггер и- коммутатор, выход которого соединен с выходом контроля канала, с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с первым входом мажоритарного элемента, остальные входы которого соединены с выходами контроля всех других каналов устройства, а выход соединен с последовательным входом регистра сдвига, на два дополнительных параллельных входа которого поданы сигналы логического О и логической , а выходы соединены с входами элемента переноса и с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, с 1етный вход дополнительного счетчика через дополни- тельный элемент НЕ соединен с входом сдвига канала, выход элемента НЕ сое динен с входом установки полнительного счетчика, выходы которого соединены с адресными входами коммутатора и с информационными входами узла установки, тактовый вход которого соединен с входом сдвига канала, а выходы - с управляющим входом элемента переноса и с тактовы входом триггера, выходы счетчика соединены с выходами канала и с информационными входами коммутатора, на два других информационных входа которого поданыiсигналы логического и логической , а выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с входом триггера, выход которого является выходом сигнала неисправности канала. На фиг. 1 представлена схема резервированного счетчика импульсов; на фиг. 2 - пример выполнения узла установки; на фиг. 3 - временные диаграммы работы узла установки. Устройство содержит каналы 1-1, , 1-3, в каждом из которых имеются элемент НЕ 2-1, 2-2, и 2-3, счетчики 3-1, 3-2, и 3-3, элементы 4-1, 4-2 и 4-3 переноса, регистры 5-1, 5-2 и 5-3 сдвига, мажоритарные элементы 6-1, 6-2 и 6-3, дополнительные элементы НЕ.7-1, 7-2 и 7-3, дополнительные счетчики 8-1, 8-2 и 8-3, узлы 9-1, 9-2 и 9-3 установки, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10-1, 10-2 и 10-3, триггера 11-1, -11-2.и 11-3 и коммутаторы 12-1, 12-2 и 12-3, входы 13-1, 13-2 и 13-3 сдвига каналов, счетные входы 14-1, 14-2, 14-3 каналов, выходы 15-1, 15-2, 15-3 контроля каналов, выходы 16-1, 16-2, 16-3, 17--1 17-2, 17-3 каналов, выходы 18-1, 18-2, 18-3 сигнала неисправности канала . Узел установки содержит дешифратор 19-1, элемент НЕ 20-1, триггер 21-1, элемент И-НЕ 22-1 и элемент 23-1 задержки, с выхода которого задержанные импульсы сдвига с входа 13-1 сдвига поступают на С-вход, D-триггера 21-1 и на тактовый вход триггера 11-1 (фиг. 1). Код дополнительного счетчика 8-1 подается на дешифратор 19-1, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 22-1 и чере.з инвертор 20-1 с R-зходом D-триггера 21-1, инверсный выход которого соединен со вторым входом элемента И-НЕ 22-1. На S и D-входы D-триггера 21-1 подан сигнал логической Ч. Выход элемента И-НЕ 22-1 соединен с управляющим входом элемента 4-1 переноса. На фиг. 3. приведены временные диаграммы работы узла установки: 24 - на входе сдвига 13-1, на выходе дешифратора 19-1, 26 - на выходе элемента 24-1 задержки, 27 - на инверсном выходе D-триггера 21-1, 28 - на выходе элемента И-НЕ 22-1. Резервированный.счетчик импульсов работает следующим образом, (рассмат-; ривается работа канала 1-1, так как все каналы устройства идентичны), На счетный вход 14-1 канала 1-1 устройства,, как и на все остальные

каналы, синхронно поступают счетные импульсы от источника счетных импульсов, которые подаются на счетный вход счетчика 3-1, Инвертированные счетные имйульсы с выхода элемента НЕ 2-1 поступают на управляющий вход записи регистра 5-1 сдвига и на вход установки 0 дополнительного счетчика 8-1.

По переднему фронту счетного импульса происходит,, изменение состояния счетчика 3-1, а по его срезу код из счетчика 3-1 переписывается в регистр 5-1 сдвига, причем в регистр .6-1 сдвига дополнительно записываются сигналы логического О и логической Ч. СчетнЕФ импульсом также происходит установка в О дополнительного счетчика 8-1. После поступления счетного импульса, на вход 13-1 сдвига канала 1-1/ так же как и на все остальные каналы, синг хронно Додаются пачки импульсов сдвига, пачка кончается до прихода следующего счетного импульса. Число импульсов в пачке определяется по 4юрмуле

(т + 2} ,

где п - число импульсов.в пачка; m - число двоичных разрядов в счетчике 3-1.

Пачка импульсов сдвига со входа 13-1 сдвига подается на управляквдйй вход сдвига регистра 5-1 сдвига, на тактовый вход узла 9-1 установки, а через дополнительный элемент НЕ 7-1 на счетный вход дополнительного счетчика 8-1. Пофронту каждого импульса сдвига в регистре 5-1 сдвига происходит сдвиг информации на единицу, а по срезу каждого импульса сдвига происходит изменение состояния дополнительного счетчика 8-1 на единицу. Двоичный код разрядов дополнительного счетчика 8-1, поступая на адресные вхо4ы коммутатора 12-1, . коммутирует сигналы с информационных входов коммутатора ,12-1 на его. выход в соответствии со значением этого кода, т.е. дополнительный счетчик формирует код адреса коммутатора

Таким образом, на выходе коммутатора 12-1, который является выходом «контроля 15-1, канала 1, формируется последовательный код, который поступает на вход мажоритарного элемента 6-1, канала 1 и на входы мажоритарных элементов остальных каналов устройства. На другие входы мажоритарного элемента 6-1 канала 1 подаются сигналы с выходов контроля остальных каналов.

Сигнал, соответствующий большинству сигналов с выходов контроля 15-1 - 15-3 всех каналов устройства, с .выхода мажоритарного элемента 6-1 поступает последовательный вход регистра 5-1 сдвига. Таким образом, через (т + 2) импульсов с входа 13-1. сдвига в регистр 5-1 записхлвается код, соответствующий состоянию большинства счетчиков 3-1 всех каналов 5 устройства. В это время с узла 9-1 установки на управляющий вход элемента переноса 4-1 поступает импульс, открывающий элемент 4-1 переноса, и в счетчик 3-1 записывается код с выхоO дов регистра 5-1 сдвига, соответству1&ЩИЙ состоянию большинства счетчиков 3-1, 3-2 и 3-3 всех каналов устройства.

Если состояние счетчика 3-1 не

5 отличается от состояния .большинства счетчиков всех каналов устройства, то состояние счетчика 3-1 не изменится, если же в счетчике 3-1 произошел сбой, то происходит его син0 иронйзация с другими каналами устройства.

На выходе коммутатора 12-1 вырабатьшается последовательный код состояния счетчика 3-1, а на-выходе по5 следнего разряда регистра 5-1 сдвига,. начиная с (т + 2) -го импульса сдвига, поступающего со входа 13-1 сдвига, вырабатывается последовательный код, соответствующий состоянию боль0 шинства счетчиков 3-1, 3-2 и 3-3 устройства. Оба последовательных кода сравниваются с помощью элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10-1. В случае их различия на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

5 ИЛИ 10-1 появляется сигнал логической , КОТО1Ж1Й запоминается триггером 11-1. На тактовый вход триггера 11-1 подаются сигналы с узла 9-1 .установки для предотвращения ложного

0 срабатывания триггера 11-1 за счет расхождения кодов по времени из-за гонок в элементах устройства. С выхода триггера 11-1 сигнал неисправности поступает на выход 18-1 кана5 ла 1-1.

Запись в регистр 5-1 сдвига двоич-ного кода счетчика 3-1 своего ка. нала 1-1 спадом импульса счета, поступающего со счетного входа 14-1, производится для того, чтобы после0довательный код на выходе последнего разряда регистра 5-1 сдвига до прихода (т + 2)-импульсов сдвига со входа 13-1 сдвига не отличался от последовательного кода на выходе

коммутатора 12-1.

Узел установки работает следующим образом. Через (т +.2) импульсов с входа 13-1 сдвига в регистр 5-1 сдвига (фиг. 1) оказывается записан код,

0 соответствукнций состоянию большинства счетчиков 3-1, 3-2, 3-3 всех ка:налов устройства. Состояние дополнительного счетчика, соответствующее этому событию, дешифрируется детаифра5 тором 19-1. Поступавший ранее на

R-вход D-триггера 21-1 через элемент НЕ 20-1 сигнал логического О, устанавливающий D-триггер 21-1 в О, сменяется на , т.е. тем самым с R-входа D-триггера 21-1 cнимается сигнал установки. На выходе D-триггера 21-1 остается сигнал О а на его инверсном выходе - сигнал до тех пор, пока .импульс сдвига с входа 13-1 сдвига, пройдя через элемент 23-1 задержки и поступая на С-вход D-триггера 21-1, не переключит D-триггер 21-1 в состояние , причем на его инверсном выходе появится О, На выходе элемента 22-1 появится отрицательный импульс (фиг. 3-28), При поступлении следующего импульса сдвига с входа 13-1 (фиг, 1) дополнительный счетчик 8--1 перейдет в следующее состояние/ на выходе дешифратора 19-1 ока жется сигнал (фиг, 3-25), который через инвертор 20-1 установит D-триггер 21-1 в исходное состояние (фиг. 3-27), подготовив, таким образом, узел установки к следуквдему иклу работы.

Импульс установки счетчика поступает на управляющий вХОД элемента-4(фиг. 1) , производя установку СЧеТ;;;; чика 3-1, а с выхода элемента 23-1 держанные импульсы 13-1 сдвига поступают на тактовый вход триггера ll-l; для предотвргицения ложного срабаты- вания триггера 11-1 за счет расхождения кодов по времени из-за гонок в элементах резервированного счетчика импульсов.

Коммутатор 12-1 (фиг. 1) может быть выполнен, например, на мультиплексоре.

Таким образом, за счет введения дополнительных элементов и связей в устройство стало возможным многократно производить контроль состояния счетчика в течение времени между двумя соседними счетными импульсами, поступающими на счетный вход каждого канала резервированного делителя ,частоты.

Кроме того, за счет введения дополнительных элементов и связей, в том числе подачи на два дополнительных параллельных входа регистра сдви га и коммутатора сигналов логического О и логической 1 , повышается надежность работы устройства, а использованиеJдля установки сбившёгося счетчика информации с выхдов регистра сдвига уменьшает число связей между каналами устройства.

Формула изобретения Резервиров-анный счетчик импульсов содержащий каналы, в каждом из которых имеются: элемент НЕ, счетчик, элемент переноса, регистр сдвига, мажоритарный элемент, выходы элемента переноса соединены с установочными входами счетчика, выходы которого соединены с параллельными входами регистра сдвига, управлягаций вход, записи которого соединен с выходом элемента НЕ, а его управляющий вход сдвига соединен с входом сдвига канала, счетный вход счетчика соединен с входом элемента НЕ и со счетным входом канала, о тличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, в каждаай канал введены дополнительный элемент НЕ, дополнительный счетчик, узел установки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, триггер И коммутатор, выход которого соединен с выходом контроля канала, с первым вхдом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с первым входом мажоритарного элемента, остальные входы которого соединены с выходами контроля всех других каналов устройства, а выход соединен с последовательным входом регистра сдвига, на два дополнительных параллельных входа которого поданы сигналы логического О и логической , а выходы соединены с входами элемента переноса и со вторым входом элемента ИСКЛЮ 1АЮ1ЦЕЕ ИЛИ, счетный вход дополнительного счетчи а через дополнительный элемент НЕ соединен с входом сдвига канала, выход элемента НЕ соединен с входом установки О дополнительного счетчика, выходы которого соединены с адвесными входами коммутатора и с информационными входами узла установки, -тактовый вход которого соединен с Входом сдвига канала, а выходы с управляющим входом элемента переноса и с тактовым входом Триггера, знходьг счетчика соединены с выходами канала и с информационными входами коммутатора, на два других информационных входа которого поданы сигналы логиО

и логической

ческого

выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с входом триггера, выход которого является выходом сигнала неисправности канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР„ 427460, кл. Н 03 К 23/00, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР №599359, кл. Н 03 К 21/34, 1976 (прототип).