Многоканальный резервированный генератор импульсов

Многоканальный резервированный генератор импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(и)993265

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Рес убпи (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 14.01.81 (2)) 3236435/18-24 с присоединением заявки М

{23) Приоритет

Опубликовано 30.01-.83. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 01.02.83 (53)М. Кл.

GO6 F 11/18

Н 05 К 10/00

Н 03 К 3/64

Гееударстееклыа кемктет

СССР

Ilo делам .нзобретеикк и аткрмтий (53) УДК 681.7374. .3 (088.8)

Ъ (72} Авторы изобретения, .Ю. П. Рукоданов, Ю.А. Базилевич, В. Б. Путил

{7!) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении высоконадежных генераторов тактовых импульсов для многоканальных резервированных сис5 тем.

Известен: резервированный генератор импульсов, содержащий резервные генераторы, соединенные выходами с однттми входами элементов И-ИЛИ-НЕ, другие входы которых соединены с выходами регистра сдвига, сдвиговый вход которого соединен с блоком контроля (1).

Недостаток указанного устройства эа- 15 ключается в том, что при,переключении с одного генератора на другой может про изойти изменение длительности импульса, а вследствие этого - сбой в системе, управляемой тактовыми импульсами. 20

Известен резервированный генератор тактовых импульсов, содержащий резервируемые генераторы, выход каждого иэ которых соединен через элемент контрэ2 . ля с входом триггера и через элемент задержки c ..входом элемента И-ИЛИ-НЕ, синхронные ключи, соединенные с выхода ми триггеров (2).

Недостаток данного устройства заклю чается в том, что в нем генераторы ре эервируются методом замещения, вследствие чего невозможна работа каждого генератора отдельно на свой канал.

Наиболее близкой по технической cym- ности к изобретению является система ре зервирования генераторов импульсов, со . держащая и каналов, каждый из которьнс состоит иэ генератора, переключателя, группы элементов эадериски группы элюментов И, многовходового элемента ИЛИ, выход которого через формирователь импульсов соединен с входом другого много» входового элемента ИЛИ, элемент задер.жки с отводами, каждый отвод которого соединен с входом элемента И второй группы, выход которого через элемент задержки второй группы соединен с единичным входом триггера (З J.

Недостаток известного устройства заключается в дискретной регулировке фазы генераторов, уменьшение дискретности которой приводит к пропорциональному увеличению оборудования и снижению надежное- 5 ти устройства в целом. Кроме того,подстройка фазы требует, чтобы генератор работал со скважностью импульсов более чем 2 (вы-. ходной 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 уменьм15 шает быстродействие генератора.

Ueab изобретения - повышение стабиль-, ности фазы путем исключения дискретной подстройки фазы и введения сигналов син20 хронизации непосредственно в каждый генератор и повышение Й стродействия устройства путем изменения системы автоподстройки фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальйый резервированный генератор импульсов, содержащий формирователь импульсов, первый и второй элементы задержки и в каждом канале фазируемый генератор, третий алемент задержки алемент И, элемент ИЛИ, триггер, коммутатор, введены четвертый элемент задержки и в каждый канал алемент сравнения, вентиль и алемент ИЛИНЕ,при этом входы начальной установки триггеров всех каналов подключены к вы- З ходу первого элемента задержки, вход которого подключен к входам начальной .установки фазируемых генераторов всех .каналов и к первому управляющему входу устройства, первые входы элементов ИЛИ40 . НЕ всех каналов объединены между собой и подключеиы к второму управляющему входу устройства, первые входы элементов сравнения всех каналов объединены между собой и подключены к выходу второго элемента задержки, вход которого подключен 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 сое- 5> динен с входами коммутатора, выход которого соединен с первым входом вентиля данного канала, вход установки. фазы фазы руемого генератора каждого канала соединен с выходом соответствующего элемента ИЛИ-НЕ, входы элементов ИЛИ-НЕ каждого канала связаны с выходами вен» тилей всех предыдущих каналов, а управляющий вход коммутатора данного канала через соответствующий элемент И связан с выходами триггеров всех предыдущих каналов, выход вентиля каждого канала подключен 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: "0" 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 .иэ примеров выполнения формирователя импульсов; на фиг. 4 — апюры напряжений, поясняющие процесс синхронизации генератора внешним сигналом.

Устройство состоит из и 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 алемент 10 задержки, формирователь 11 им-, пульсов, третий и четвертый элементы

12 и 13 задержки, первый управляющий вход 14, второй управляющий вход 15, выходы 16 синхронизации, выходы 17 управления. Первый управляющий вход 14 устройства необходим для начальной установки в "1 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 синхронизируются все фазируемые генераторы 1, либо потенциал логического 0 . Выходы

16 синхронизации и 17 управления устройства используются соответственно для синхронизации и управления других подключаемых фазируемых генераторов 1.

Один из фазируемых генераторов является ведущим, например, если на втором управляющем входе 15 устройства присутствует потенциал логического "0 и все фазируемые генераторы 1 являются исправными, то фазируемый генератор 1 первого канала является ведущим, а оо.. 5 тальные - ведомыми. В случае его отказа . функция ведущего генератора переходит к фазируемому генератору 1 следующего . по порядку исправного канала. Четвер- -. тые элементы 3 задержки предназначены 5 для компенсации отставайня по фазе ведомых генераторов от ведущего, которое обусловлено задержками в цепях синхронизации фазируемых -генераторов 1. Hogключение (или отключение) четвертого элемента 3 задержки в цепь выходного сигнала ведущего фазируемого генератора

1 осуществляется с помощью коммута= тора 4. Элементы 6 сравнения предна- . значены для сравнения выходного сигнала фазируемого генератора 1 .каждого кана ла с общим выходным сигналом устрой-d ства, задержанным элементом 10 задержки на время периода генерируемых колебаний, и при отказе данного фаэируемого .20 генератора 1 формируют сигнал отказа данного канала. Элементы 12 задержки используются д,пя синхронизации заниси в триггеры 7, время задержки oapeaensется временем установления сигнала на выходе 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 уп- )0 равляют коммутаторами 4 и обеспечивают, в случае отказа ведущего фазируемого генератора 1, включение в цепи нового ведущего;фазируемого генератора 1 соот ветствуюшего четвертого элемента 3 за- З5 держки.

Фазируемый генератор 1 (фиг. 2) содержит элемент -HE 18, элемент И НЕ 19, -элемент HE 20 и кварцевый резонатор 23., образук1щие кольцо обратной связи, формирователь 11 импульсов (фиг. 3) содержит элемент И-ИЛИ-НЕ 22, элементы HE 23 и элемент 24 задержки s формирует импульсы .из переднего и зад него фронтов входной импульсной последовательности. Длительность формируемого импульса определяется временем задери ки элемента задержки.

I 50

Устройство работает., следующим образом.

При включении и напряжения с внешнего устройства на первый управ ляющий вход 3.4 устройства подается-поSS тенциал логического .0, который удер: живает все фаэируемые генераторы 1 в одинаковом состоянии и -через элемент

13 задержки устанавливает триггеры 7

5 6 в исходное состояние. При этом с выхо дов триггеров 7 на вторые входы вентц лей 5 подаются сигналы, разрешающие их работу. Кроме того, сигналы с выходов триггеров 7 через элементы И 8 управ ляют коммутаторами 4 и устанавливают их в следующие состояния: коммутаторы

4 каналов 2+и подключают выходы ф » зируемых генераторов 1 непосредственно к первым входам вентилей 5, коммутатор 4 первого (ведущего) канала постоян но подключает выход фазируемого генератора 1 к первому входу вентиля 5 через четвертый элемент 3 задержки данного канала. По команде Пуск на первый управляющий вход 14 .устройства подается сигнал лот ической 1». Этим сигналом запускаются фазируемые генераторы 1 всех каналов, которые вырабатывают последовательность импульсов с одинаковой начапьной фазой. В -каждом канале сигналы от фазируемого генератора 3. проходят коммутатор 4, вентиль 5 и через элементы ИЛИ-НЕ 2 поступают на синхровходы фазируемых генераторов 1 по- следующих каналов таким образом, что фаэируемый генератор 1 первого канала является ведущим генератором в системе (так как на его синхровходе нет сигналов синхронизации от других генераторов) и синхронизирует фазируемые генераторы 1 каналов 2; и, фазируемый генератор 1 второго канала синхронизирует фазируемые генераторы 1 каналов 3+р и т.д.

Таким образом, колебания всех фазируемых генераторов 1 каналов 2+и жестко привязаны по фазе и частоте к колебани ям ведущего фазируемого генератора 1 первого канала. Сигналы с выходов фазируемых генераторов 1 поступают в первом канале через четвертый элемент

3 задержки, коммутатор 4 и вентиль 5 на первые входы элементов ИЛИ 9 и на первый вход элемента 6 сравнения, 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 соотг ветствующих элементов 6 сравнения. На выходах элементов ИЛИ 9 формируется выходной .сигнал устройства, который с выхода элемента ИЛИ 9 первого канала через элемент 10 задержки подается на вторые входы элементов 6.сравнения всех каналов.

В случае исправности фазируемых генераторов 1 всех каналов сигналы на вы- ь / - 99326 ходах элементов 6 сравнения совпадают и на их выходах сигналы отказа не форми руются. В случае отказа, например, ведущего фазируемого генератора 1 первого канала (в этом случае на его выходе бу дет постоянно присутствовать уровень логического О или логической 1 ) элемент 6 сравнения данного канала зафиксирует несовпадение сигналов с выхода фазируемого генератора 1 первого канала и 16 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 зад45 нему фронту выходного сигнала с;выхода элемента ИЛИ 9 формирователь 11 формирует импульс разрешения записи cmx нала отказа в триггер 7 данного канала.

Триггер 7 изменяет свое состояние и 20 своим выходным сигналом закрывает вентиль 5 и через соответствуют элемент

И 8 выдает управляющий сигнал на коммутатор 4 второго канала. При этом во втором канале коммутатор 4 подключает 25 выход фазируемого генератора 1 через четвертый элемент 3 задержки и функцию ведущего теперь выполняет фазируемый генератор 1 второго канала. В случае отказа фазируемого генератора 1 второго щ канала, аналогично описанному выше, срабатывает триггер 7 второго канала, сигнал с выхода которого закрывает вентиль

5 второго канала и поступает на элемент

И 8, фиксирующий отказ первого и второго каналов. С выхода указанного элемента И 8 выдается сигнал на управляющий вход коммутатора 4 третьего канала. и функция ведушего переходит к фазируемому генератору 1 третьего канала. Однако,40 например, при исправном фазируемом генераторе 1 первого канала и отказе генератора 1 второго канала ведущим остается генератор 1 первого канала. Аналогично функционирует устройство при отка зе любых других фазируемых генераторов

1 других каналов.

Процесс синхронизации генератора внешним сигналом можно пояснить, рассмотрев эпюры напряжений. На фиг. 4 а — 50 эпюра напряжения на первом управляющем входе. До момента времени Ь„на первом упранляюшем входе присутствует потенци- ° ал логического О", а в момент времени

6 появляется положительный потенпиал, 55 разрешаюший циркулирование сигнала по кольцу обратной связи, образованному элементами генератора. На фиг. 4 б ноказано напряжение на входе синхронизации генератора, оно появляется после (запуска аналогичного генератора). На фиг. 4в и в показаны напряжения на выt ходе генератора, на фиг. 4 г и г - напряжения на выходе элемента И-НЕ 18.

Причем эпюры в и r 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 4 . На фиг. 4в и r

I показан случай, когда период сигнала внешней синхронизации меньше периода свободных колебаний генератора, но так как генератор постоянно подстраивается в моменты времени 5, частота и фаза внешнего сигнала и выходного сигнала генератора остаются. одинаковыми. Следует заметить, что резервированные генераторы должны иметь небольшую ра стройку по частоте и характер кривых на фиг. 4г 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 ведушего 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 фазнруемый генератор, третий элемент задержки, элемент И, элемент ИЛИ, триггер, коммутатор, отл ича юшийся 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

ИЛИ-НЕ, при этом входы начальной установки триггеров всех каналов подключены к выходу первого элемента задерн ки, вход которого подключен к входам начальной установки фаэируемых генераторов всех каналов и к первому управляющему входу устройства, первые входы элементов ИЛИ-HE всех каналов обьеди-, 9 993265 10 иены между собой и подключены к вто тилей всех предыдущих каналов. а управ рому ynpmem y входу уройй.. a вход кммутатор дан " н первые входы элементов сравнения всех ла через соответствующий элемент И свя каналов обьединены между собой и под- зан с выхрдами триггеров всех предыдуключены к выходу второго элемента за у шнх каналов, выход вентиля каждого кадержки, вход которого подключен к входу . нала подключен к второму входу эламен- формирователя импульсов и к .выходу та сравнения данного канала и к соотэлемента ИЛИ первого канала, входы син- ветствуютим объединенным входам элехронизации триггеров всех каналов обь- ментов ИЛИ всех каналов, выход элемеиединены между собой и подключены к вы-10 та сравнения каждого канала шщключен ходу третьего элемента задержки, вход к входу установки в О триггера данно которого подключен к выходу формирова- го канала, выход которого подключен к теля импульсов, в каждом канале выход второму входу вентиля данного канала. фазируемого генератора непосредственно Источники информалии, и через четвертый элемент задержки

4 ° 4

° ° ° g

° ° ° ф

° °