Многоканальный резервированный генератор импульсов Советский патент 1983 года по МПК G06F11/18 H05K10/00 H03K3/64 

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР

импульсюв

Изобретение относится к автоматике и БЫчиспитепьной технике и может быть использовано при построении высоконадежных генераторов тактовык икшупьсов для многоканальных резервированных сис тем. Известенг резервированный генератор импульсов, содержащий резервные генераторы, соединенные выходами с одними входами элементов И-ИЛИ-НЕ, другие входы которых соединены с выходами регистра сдвига, сдвиговый вход которого соединен с блоком контроля Cl Недостаток у1шзанного устройства заключается в том, что при переключении с одного генератора на другой может пр изойти изменение длительности импульса вследствие этого - сбой в системе, управляемой тактовыми шлпульсами. Известен резервированный генератор тактовых импульсов, содержащий реае вируемые генераторы, выход каждого вз KOTOffcix соединен через элемент контроля с входом триггера к через элемент , задержки с.входом элемента И-ИЛИ-НЁ, синхронные ключи, соединенные с выхода- ми триггеров 2. Недостаток данного устройства заклк чается в том, что в нем генераторы резервируются методом замещения, вследствие чего невозможна работа каждого г«не)ратора отдельно на свой канал. Наиболее близкой по тег.нической супьности к изобретешпо является система резервирования генераторов импутшсов, . держащая п каналов, каждый вз которых состоит КЗ генератора, переключателя, грутшы элементов задержки группы ментов И, многовходового элемента ИЛИ, выход которого через формирователь нмпупьсов соединен с входом другого многовходового элемента ИЛИ, элемент задерук&й с отводами, каждый отвод которого соединен с входом элемента И второй группы, выход которого через элемент задержки второй группы соединён с единичным входом триггера З. 36&s Недостаток известного устройства заключается в дискретной регулировке фазы генераторов.уменьшение дискретности кото рой приводит к пропорциональному увеличению оборудования и снижению надежноети устройства в целом.Кроме того, под строй ка фазы требует,чтобы генератор работал со скважностью импульсов более чем 2 (выгходной сигнал отличается от меандра),а при большом числе отводов элемента задержки скважность увеличивается,В то же время известно,что генератор на максимальной частоте генерирует сигнал типа меандр (или синусоиду) и, следовательно, работа генератора с большой скважностью умены шает быстродействие генератора. Цель изобретения - повышение стабиль ности фазы путем исключения дискретной подстройки фазы и введения сигналов си1 хро1шзации непосредствентю в каждый генератор и повышение быстродействия устройства путем изменения системы автоподстройки фазы. Поставленная цель достигается тем, что в многокана льный резервированный генерато)р импульсов, содержащий формирователь импульсов, первый и второй элементы задержки и в каждом канале фазируемый генератор, третий элемент задержки, элемент И, элемент ИЛИ, триггер, коммутатор, введены четвертый элемент задержки и в каждый канал элемент сравнения, вентиль и элемент ИЛИНЕ,при этом входы начальной установки триггеров всех каналов подключены к выходу первого элемента задержки, вход которого подключен к входам начальной установки фазируемых генераторов всех .каналов и к первому управляющему входу устройства, первые входы элементов ИЛИ . НЕ всех каналов объединены между собой и подключены к второму управляющему входу устройства, первые входы элементо сравнения всех каналов объединены между собой и подключены к выходу второго элемента задержки, вход которого подклзо чен к входу формирователя импульсов и к выходу элемента ИЛИ первого канала, . входы синхронизации триггеров всех каналов объединены между, собой и подключены к выходу третьего элемента задержкИ;,вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, в, каждом канале выход фазируемого генератора Непосредственно и через четвертый элемент задержки соединен с входами коммутатора, выход которопэ соединен с первым входом вентиля данного канала, вход установки фазы фази

и все фазируемые генераторы 1 являются исправными, то фазируемый генератор 1 первого канала является ведущим, а ооруемого генератора каждого канала соединен с выходом соответствующего элеме та ИЛИ-НЕ, входы элементов ИЛИ-НЕ каждого канала связаны с выходами вентилей всех предыдущих каналов, а управ1шющий вход коммутатора данного канала через соответствующий элемент И связан с выходами TpvinrepOB всех предыдущих каналов, выход вентиля каждого канала подклкэчен к второму входу элемента сравнения данного канала и к соответствующим объединенным входам элементов ИЛИ всех каналов, выход элемента сравнения каждого канала подключен к входу установки в: О триггера данного канала, выход которого подключен к второму входу вентиля данного канала. На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального резервированного генератора импульсов; на фиг. 2 - один из примеров выполнения фазируемого генератора; на фиг. 3 - один ;Вз примеров выполнения формирователя импульсов} на фиг. 4 - эпюры напряжений, поясняк щие процесс синхронизации генератора внешним сигналом. Устройство состоит из п каналов и содержит фазируемые генераторы 1, элементы ИЛИ-НЕ 2, первые элементы 3 задержки, коммутаторы 4, вентили 5, элементы 6 сравнения, триггеры 7, элементы И 8, элементы ИЛИ 9, второй элемент 10 задержки, формирователь 11 импульсов, третий и четвертый элементы 12 и 13 задершси, первый упраьляющий вход 14, второй управляющий вход 15, выходы 16 .синхронизации, выходы 17 управлешш. Первый управляющими вход 14 устройства необходим для начальной установки в I триггеров 7 всех каналов и осуществления начального запуска фазируемых генераторов 1. На второй управляющий вход 15 устройства подается либо импульсная последовательность от внешнего генератора, которой синхронизцруются все фазируемые генераторы 1, либо потенциал логического О. Выходы 16 синхронизации и 17 управления устройства используются соответственно для синхронизации и управления других подключаемых фазируемых генераторов 1. Один из фазируемых генераторов является ведутцим, например, если на втором управляющем входе 15 устройства присутствует потенциал логического О

тапьные - ведомыми. В случае его отказ функция ведущего генератора переходит к фазируемому генерато ру 1 следующего по порядку исправного канала. Четвертые элементы 3 задержки предназначены для компенсации отстава:й| я :по фазе ведомых генераторов от ведущего, которое обусловлено задерношми в цепях синхро низаиии фазируемых генераторов 1. Подключение (или отключение) четвертого элемента 3 задержки в цепь выходного сигнала ведущего фазируемого генератора 1 осуществляется с помощью коммутатора 4. Элементы 6 сравнения предназдачены для сравнения щ 1ходного сигнала 4взируемого генератора 1 каждого канала с общим выходным сигналом устройства, задержанным элементом 10 ла время периода генерируемых колебаний, и при отказе данного фазируемого генератора 1 формируют сигнал отказа данного канала. Элементы 12 задержки используются для ctiHXpoHKaainni записи в триггеры 7, время задержки определяется временем установления сигнала на нлходе элементов 6 сравнения. Триггеры 7 предназначены для фиксации каналов, находящихся в состоянии отказа, при этом сигналы с выходов триггеров 7 через соответствующие элементы И 8 уПравляют коммутаторами 4 и обеспечивею в случае отказа ведущего фазируемого генератора 1, включение в цепи нового ведущего .фазируемого генератора 1 соответствующего четвертого элемента 3 задержки..

Фазируемый генератор 1 (фнг. 2} содержит элемент И-НЕ 18, элемент Й-НЕ19, элемент НЕ 20 и кварцевый резонатор. 21, образующие кольцо обратной Чавязи.

Формирователь 11 импульсов (фиг. 3) содержит элемент И-ИЛИ-НЕ 22, элементы НЕ 23 и элемент 24 задержки и формирует импульсы из переднего и эаднего фронтов входной импульсной последовательности. Длительность формируемого импульса определяется временем задержки элемента задержки.

IУстройство работает, следующим обрагзом.

При включении питающего напряжения с внещнего устройства на первый управляющий вход 14 устройства подается потенциал логического 0, который удер|;живает все фазируемые генераторы 1 в одинаковом состоянии и через элемент 13 задержки устанавливает триггеры 7

в исходное состояние. При этом с выхо. дов триггеров 7 на вторые входы вентилей 5 подаются сигналы, разрешакшгае их работу. Кроме того, сигналы с выходов триггеров 7 через элементы И 8 управг ляют коммутаторами 4 и устанавливают их в следующие состояния: коммутато ры 4 каналов 2-ьп подключают выходы фазируемых генераторов 1 непосредственно к первым входам вентилей 5, комллута- тор 4 первого (ведущего) канала постоянно подключает выход фазируемого генератора 1 к первому входу вентиля 5 через четвертый элемент 3 задержки данного канала. По команде Пуск на первый управлякяций вход 14 устройства подается сигнал лог лческой . Этим сигналом запускаются фазируемые генераторы 1 всех каналов, которые вырабатывают последовательность импульсов с одишковой начальной фазой. В каждом канале СИРналы от фазируемого генератора 1 проходят коммутатор 4, вентиль 5 и через элементы ИЛИ-НЕ 2 поступай)т на сивн хровходы фазируемых генераторов 1 по:следующих каналов таким образом, что фазируемый генератор 1 первого канала является ведущим генератором в системе (так как на его синхровходе нет сигнало синхронизации от других .генерато1 6в) и синхронизирует фазируемые генераторы 1 каналов 2--п, фазируемый генератор 1 второго канала синхронизирует фазиру& мые генераторы 1 каналов З-гП и т.д. Таким образом, колебания всех фазирув- мых генераторов 1 каналов 2-гп жестко привязаны по фазе и частоте к колебан1&ям ведущего фазируемого генератора 1 первого канала. Сигналы с выходов фазируемых генераторов 1 поступаю т в первом канале через четвертый элемент 3 задеркски, коммутатор 4 и вентиль 5 на первые входы en vteHTOB ИЛИ 9 и на первый вход элемента 6 срЕОзнения, в остальных каналах - минуя соответствующие четвертые элементы 3 задержки, непосредственно через коммутатор 4 и вентиль 5 на соответствующие входы элементов ИЛИ 9 и на первые входы соот ветствукяцих элементов 6 сравнения. На

выходах элементов ИЛИ 9 формируется выходной сигнал устройства, который с выхода элемента ИЛИ 9 первого канала чере элемент 10 задержки подается на вторые входам эл0 ентов 6 сравнения всех каш лов.

В случае исправности фазируемых г&нераторов 1 всех каналов сигналы на вы7 99326ходах эпемевтов 6 сравнения совпадают и ш их выходах сигналы отказа не форми руются. В случае отказа, например, ведущего фазируеморо генератора 1 первого канала (в этом случае на его выходе бу- s дет постоянно присутствовать уровень логического О или логической ) элемент 6 сравнения данного канала зафиксирует несовпадение сигналов с выхода фазируемого генератора 1 первого канала и общего выходного сигнала (предыдущего периода) с выхода элемента ИЛИ 9 и сформирует сигнал отказа, который поступит на вход соответствующего триггера 7. Одновременно по переднему или зaд нему фронту выходного сигнала с-вы хода элемента ИЛИ 9 формирователь 11 формирует импульс разрешения записи сиг нала отказа в триггер 7 данниго канала. Триггер 7 изменяет свое состояние и своим выходным сигналом закрывает вентиль 5 и через соответствующий элемент И 8 выдает управляющ11й сигнал на коммутатор 4 второго канала. При этом во втором канале коммутатор 4 подключает выход фазируемого генератора 1 через четвертый элемент 3 задержки и функцию ведущего теперь выполняет фазируемый генератор 1 второго канала, В случае от кааа фазируемого генератора 1 второго канала, аналогично описанному выше, срабатьюает триггер 7 второго канала, сирнал с выхода которого закрывает вентиль 5 второго канала и поступает на элемент И 8, фиксирующий отказ первого и второго 1шналов. С выхода указанного элемента И 8 вьздается сигнал на управляющий вход коммутатора 4 третьего канала и функция ведущего переходит к фазируемому генератору 1 третьего канала. Однако например, при исправном фазируемом генераторе 1 первого канала и отказе г&нератора 1 второго канала ведущим остается генератор 1 первого канала. Аналогично функционирует устройство при отка зе. любых других фазируемых генераторов 1 других кашлов. Процесс синхронизации генератора внешним сигналом можно пояснить, раосмотрев эпюры напряженки. На фиг. 4 а

эпюра напряжения на первом управляющем входе. До момента времени t на первом управляющем входе присутствует потенш ал логического О, а в мотдент времени fca появляется положительный поте1шиал, разрешающий циркулирование сигнала по кольцу обратной связи, образованному элементами генератора. На фиг. 4 б поИЛИ-НЕ, при этом входы начальной уотановки триггеров всех каналов подключены к выходу первого элемента задержки, вход которого подключен к входам начальной установки фазируемых генераторов всех каналов и к первому управляющему входу устройства, первьте входы эпеме№гов ИЛИ-НЕ всех каналов объеди-, 5 казано напряжение на входе синхронизации генератора, оно появляется после Ч-} (запуска аналогичного генератора). Hia фиг. 4в и в показаны напряжения на выходе генератора, на фиг. 4 г иг - напряжения на выходе элемента И-НЕ 18. Причем эпюры виг относятся к случаю, когда период сигнала внешней синхрониза ции больше периода свободных колебаний генератора, но так как генератор постоянно подстраивается внешним сигналом, периодически подстраиваются колебания в моменты времени t2 На фиг. 4в и г; показан случай, когда период сигнала внешней синхронизации меньше периода свободных колебаний генератора, но так как генератор постоянно подстраивается в моменты времени t, частота и фаза внешнего сигнала и выходного сигнала генератора остаются одинаковыми. Следует заметить, что резервированные генераторы должны иметь небольшую расстройку по частоте и характер кривых на фиг. 4 г и г на практике более гладкий. . Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществлено фазирование резервируемых генераторов, сложение колебаний от всех генераторов на выходе устройства и автоматическая компенсация опережения по фазе ведущего генератора. Благодаря этим мерам исключаются перерывы в подаче тактовых импульсов, чем повышается надежность и быстродействие всего устройства. Формула изобретения Многоканальный резервированный генератор импульсов, содержащий формирователь .импульсов, первый и второй элементы задержки и в каждом канале.фазируемый генератор, третий элемент задержки, элемент И, элемент ИЛИ, триггер, коммутатор, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности фазы и повышения быстродействия устройства, в него введены четвертый элемент задержки и в каждом канале элемент сравнения, вентиль и элемент И йены между собой к подключены к втч рому уп вдавлиему входу устройства, , перЕше входы элемевтОв сравнения всех каналов объединены между собой и подключены к выходу второго элемента задермски, вход которого подключен к входу формирователя импульсов и к выходу элемента ИЛИ nejeoro канала, входы си хронизаоии триггеров всех каналов обь единены между собой и подключены к выходу третьего элемента задержки, вход которого подашючен к выходу 4юрлировагт-еля импульсов, в каждом канале выход фазируемого гевюратора Н впосредственно и через четвертый элемент задержки соединен с входами коммутатора, выход которого соединен с входом вентиля да вного канала, вход у становки фазы фазируемого генератора каждого канала соединен с выходом соответствующего элемента ИЛИ-НЕ, входы элементов ИЛИ-НЕ каждого канала С1аязаны с выходами 5 тилей всех предыдущих каналов, а управляющий вход коммутатора данного канала через соответствуюошй элемент И связан с выхрдами триггеров всех предыдэ щих каналов, выход вентиля каждого кеннала подключен к второму входу элемента сравнения данного канала и к соот- ветствуюпшм объединенным входам элементов ИЛИ всех каналов, выход элемеЕ та сравоения каждо канала подключен к входу устаноыси в О триггера данвого канала, выход которого подключай к второму входу вентиля данного кашла. Источники инфо рмадии, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 723577, кл. Q 06 F 11/ОО, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР N9 813433, кл. GO6 F 11/2О, 198О. 3.Авторское свидетельство СССР № 572952, кл. Н О5 К 10/00, 1975 (прототш).

fpus.Z

сриг.:5

а

8