Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов

О И АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцкалистическкк

Республик

< 767764

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил- ву— (22) Заявлено 15.05.78 (21) 2616265/18-24 (51) М. Кл

G,О6 Г 11/00.

Н 05 К 10/00

Н 03 К 23/00 с присоединением заявки ¹вЂ”

Государстееиный комитет (23) Приоритет

СССР по делам иэооретеиий и открытий

Опубликовано 30.09.80 Бюллетень № 36 (53 ) УД К 681. 374..3(088.8) Дата опубликования описания 02.10.80

Ю. С. Ватару и К. И. Барышников (72) Авторы

" изобретения (7l) Заявитель (54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ МНОГОКАНАЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено при. построении высоконадежных генераторов тактовых импульсов и делителей частоты.

Известен многоканальный формирователь тактовых импульсов )1), содержа5 щий И генераторов, соединенных с блоком переключения, выходные каскады и резервированный целитель частоты, фор. мирующий 8 синфазных последовательто ностей импульсных сигналов. Недостатком его является нарушение синфазного .формирования последовательностей импульсов в момент отказа генератора и переключения на резервный генератор.

Известен также резервированный многоканальный формирователь тактовых импульсов f2), содержащий в каждом канале задающий генератор, соединенный через делитель частоты, элемент и триггер с мажоритарными элементами.

Недостаток устройства состоит в том, что во время отказа рабочего генератора или многоустойчивого триггера на всех

2 выходах устройства могут возникнуть импульсные сигналы, длительность которых имеет случайный характер.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее в каждом канале задающий генератор, соединенный через делитель частоты, элемент И, триггер с мажоритарными элементами, выходы которых через формирователь импульсов установки и элементы задержки соединены с входом установки в 0" соответствующего триггера 53

Недостаток его состоит в том, что если частоты задающих генераторов в каналах отличаются между собой, то канал, частота которого выше, переводит в единичное состояние свой триггер раньше, чем в других каналах, а делитель этого канала продолжает считать входные импульсьц .за счет пересчета "лишних" импульсов происходит нарушение

767764

55 синфазной работы целителей. Затем, ког-

qa сработают мажоритарный элемент (после перевоца триггера памяти в единичное состояние цругого канала) и формирователь одиночного импульса, произойдет синфазирование работы делителей частоты разных каналов, однако временная диаграмма работы целителя того канала, в котором частота задающего генератора была выше, буцет искажена.

Кроме того, нецостатком устройства является сравнительно низкое быстродействие, так как сигналы DT задающего генератора проходят послецовательночерез делители элемента И, триггеры, элементы магистрали и мажоритарный элемент.

Е1елью данного изобретения является повышение надежности и увеличение быстроцействия работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что резервированное многоканальное устройство формирования тактовых импульсов, содержащее в каждом канале автогенератор, целитель частоты, дешифратор, соединенный с информациопным вхоцом триггера памяти, мажоритарный элемент и формирователь импульсов, входы которого соответственно соединены с выходом автогенератора и выходом мажоритарного элемента, содержит в каждом канале триг геры привязки фазы, триггер обратной связи и два элемента И-НЕ, входы первого из которых соответственно соецинены с прямым выходом первого разряда и инверсным выходом второго разряда формирователя импульсов, входы второго элемента И-IIE соответственно соединены с выходом автогенератора и выходом первого элемента И-НЕ, а выход --с соответствующим входом цешифратора и со счетными входами триггеров целителя, триггеров привязки фазы и триггера обратной связи, выход которого соединен с информационными вхоцами Tpn!"геров делителя частоты, установочные входы которого соединены с установочным вхбдом триггера обратной связи и установочным выходом формирователя импульсов, инверсный выход первого разряда которого подключен к соответствующему входу дешифратора и установочному входу триггера памяти, выход которого соединен с информационными входами триггера обратной связи и одного из триггеров привязки фазы данного канала и через буферные элементы передачи и приема с информационными входами триггеров привязки фазы других каналов, вы5

I0

45 ходы триггеров привязки фазы в каждом канале соединены с соответствующиМ входом мажоритарного элеМонта.

На фиг. 1 приведена блок-схема одного канала устройства цля конкретного .случая трехразрядного целителя частоты; на фиг. 2 — общая блок-схема устройства цля случая трех каналов; на фиг. 3 эпюры напряжений в характерник точках устройства при разных частотах автогенераторов.

Устройство (см. фиг. 1 и 2) содержит резервные каналы 1, кажцый иэ ко» торых состоит иэ автогенератора 2, подключенного через второй элемент И-НЕ

3 к счетным входам делителя частоты 4, триггера обратной связи 5 и триггеров привязки фазы 6-8 и к соответствующему входу дешифратора 9, выход которого подключен к информационному вхоцу триггера памяти 10; выходы триггеров 6-8 через мажоритарный элемент 11 подключены к информационному входу формирователя импульсов 12; выход первого элемента И-НЕ 13 подключен к входу элемента И-НЕ 3, а входы элемента

И-НЕ 13 подключены к выхоцам 14 и

15 формирователя 12, выход 16 которого соединен с установочными входами триггеров делителя частоты 4 и триггера обратной связи 5; выхоц. 17 формирователя 12 подключен к входу дешифратора

9 и к установочному входу триггера 10, выход которого поцключен к информационным входам триггеров 5 и 6 и к входам буферных элементов передачи 18 и 19; информационные входы триггеров привязки фазы 7 и 8 соединены соответственно с выходами буферных элементов приема

20 и 21; выходы буферных элементов передачи 18 и 19 через линии связи

22 и 23 данного канала соответственно соединены через линии связи 24 и 25 с входами буферных элементов 20, 21 других каналов.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения: цифры показьгвают временные диаграммы напряжений на выходах соответствующих блоков фиг. 1 и 2; знаками 0, О, О обозначены прямой, инверсный и прямой выходы триггеров делителя (вкоды дешифратора) первого, второго и третьего разрядов соответст« венно.

Устройство работает следующим образом.

Б каждом канале l сигналы автогенератора 2 через элемент И-HE 3 посту

76776

10!

5 пают на счетные входы триггеров делителя 4, который начинает пересчитывать входные сигналы и, когда наберется соответствующее сочетание сигналов на выходах триггеров делителя (входах дешифратора) на выходе дешифратора 9 появится сигнал. В общем случае, после включения питания делители работают не синфазно и сигнал на выходе дешифратора 9 разных каналов появляется в разное время. Синфазирование делителей происходит следующим образом. допустим, что в первом канале на выходе дешифра тора 9 появился сигнал, опережающий сигнал на выходе дешифраторов другик каналов, при этом произойдет установка триггера 10 данно|о канала в единичное состояние (момент ; на фиг. 3). Сигнал с триггера 10 через элементы 18 и 19 и линии связи 22 и 23 передается в другие каналы и одновременно поступает на информационные входы триггеров 5 и 6, срабатывание которых произойдет через время, равное периоду частоты гене» рируемой автогенератором 2. Это компен- 25 сирует влияние задержки в цепях дешифра. тора и триггера памяти (момент времени на фиг. 3). Поскольку сигналы с триггеров 10 других каналов еще не поступили в данный канал, срабатывание Зо элемента 11 не происходит. Однако сигналы, снимаемым с триггера 5, производится останов делителя 4. Такое состояние делителя сохраняется до тех пор; пока по шинам 24 и (или) 25, через элементы

20 и (или) 21 не поступят сигналы на входы триггеров 7 и (или) 8 с триггера 10 других каналов (момент времени на фиг. 3).

С приходом фронта сигнала с элемен- 4О

ra И-НЕ 3 на счетные входы триггеров

7 и 8 происходит их срабатывание (при этом компенсируется влияние задержки в цепях элементов 18-24, и линиях связи) и на выходе элемента 11 появляет- 45 ся положительный перепад напряжения, который поступает на вход формирователя 12, а через время, равное периоду частоты автогенератора 2 (что компенсирует влияние задержки в цепях триггер-5О ных схем привязки фазы фазирующих сигналов и мажоритарного элемента) с помощью выходов 14 и 15 формирователя

12 на выходе схемы И-HE 3 появится стробирующий сигнал, по длительности равный периоду частоты автогенератора

2 (момент времени 44 -4< на фиг. 3).

Этот сигнал не пропустит через элемент

4 6

И-HE 3 .на счетные. входы триггеров делителя 4 один импульс автогенератора 2.

На выкоде же 16 формирователя 12 формируется импульс, который, воздействуя на триггер 5, снимает с делителя 4 сигнал останова и устанавливает триггеры делителя 4 в исходное состояние в то1 момент, когда на счетных входах триггеров (за счет стробирующего сигнала) не происходит никаких изменений; это позволяет исключить гоночные ситуации в момент установки делителя в исходное состояние. Одновременно с формирователем стробирующего сигнала на выходе

17 формирователя 12 появляется сигнал, который устанавливает триггер 10 в исходное нулевое состояние. В дальнейшем происходит срабатывание триггеров

6 и с выкода элемента 11 (в случае срабатывания триггеров 7 или 8) снимается отрицательный перепад напряжения (момент времени 6 на фиг. g), который по сигналам автогенератора 2 устанавливает разряды формирователя

12 в исходное состояние (время

73 8 на фиг. 3). При этом видно (эпюры напряжения 13, 14, 15, 16, 17 на фиг.

3), что процесс установки в исходное состояние формирователя 12 не влияет на работу делителя (в данный момент времени нет изменений на эпюрах 13 и

16).

Таким образом, происходит фазирование делителей частоты разных каналов между собой.

Если частоты автогенераторов равны между собой, то в дальнейшем работа устройства происходит аналогично, но без останова делителей частоты.

Если частоты автогенераторов отличаются незначительно, т. е. за цикл работы устройства набег фазы сигналов не превышает периода частоты автогенератора 2 (цикл работы определяется коэффициентом деления делителя 4, с целью упрощения на фиг. 3 показан цикл с коэффициентом деления, равным 8), то в каком-то цикле работы один из каналов 1 (в зависимости от соотношения фаз сигналов, снимаемых с триггеров делителя

4), первый установит триггер 10 в единичное состояние, это в свою очередь вызывает появление сигнала на выходе триггера обратной связи 6 и останов делителя 4. После того, как придет сигнал с другого канала 1 (фаза которого отстает от фазы сигнала данного канала не более, чем на период частоты автогенераЕсли же частота автогенератора одного из каналов будет значительно ниже других, то этот -кайал не будет влиять на работу других каналов, так как из-эа .пониженной частоты автогенератора происходит установка делителя частоты данного канала в исходное состояние (фазирующими сигналами других каналов) до наступления момента набора соответствующих сигналов на входе дешифратора, что исключает выдачу сигнала фазирова50

7677 тора 2), происходит срабатывание триггеров 6-8 и элемента 11 и работа устройства в течение нескольк. ;х циклов происходит аналогично описанному ранее без остановов делителя 4. При дальнейшей работе "опережающим" будет другой канал

1 (поскольку фаза фаэирующего сигнала данного канала за счет останови стала бапаэдывающей) через несколько циклов

1 работы устройства произойдет останов 10 канала на время, равное оцному периоду частоты автогенератора и цальнейшая синхронно-синфазная работа каналов устройства.

Если же фаза фазирующего сигнала одного иэ каналов 1 будет запаздывать по отношению к фазе фазирующих сигналов других каналов 1 больше, чем на период, например, сигнал на выходе 6 отстает от сигналов с элементов 20 (21), приходящих с других каналов (см. момент времени,, "„на фиг. 3), то

"4о с рабат ыван не элемента 1 1 и устан овка делитепя 4 данного канала происходит . раньше на время, равное периоду частоты автогенератора 2 и в цальнейшем несколько циклов фаза этого канала уже не будет отставать. Таким образом, если частоты автогенераторов отличаются незначительно, ro периодически Пооче- . 50. редно через несколько циклов работы (в -: зависимости от соотношения фаз фазирую, щих сигналов) в каждом канале происходит удлинение или укорочение цикла работы устройства на один период, а в схемее вырабатываются фази рующие сигналы, которые поцдерживают бессбойный синх: ронно-синфазный режим работы каналов устройства. Если частота автогенератора одного из каналов будет значительно выше других, то фаза фазирующего сигнала всегда будет опережать фазу фазирующих сигналов других каналов и делитель этого.канала будет находиться в останове до прихода фазирующего сигнала с дру- 45 гих каналов, а частота цикла будет равна частоте циклов других каналов.

64 8 ния с этого канал» B другие каналы.

Два других канала работают аналогично.

При постоянной неисправности одного из каналов работа устройства не отличает» ся от описанной выше.

Введение в устройство триггерных схем привязки фазирующих сигналов, схем

И-HE и триггера обратной связи с соответствующими связями позволяет сохра- нить работоспособность устройства при значительном рассогласовании частот автогенераторов при постоянном отказе одного из каналов, а также в 4-5 раз повышает быстродействие данного устройства по сравнению с известными. с

Формула изобретения

Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, соцержащее в каждом канале автогенератор, делитель частоты, дешифратор, соединенный с информационным входом триггера памяти, мажоритарный элемент и формирователь импульсов, вхо- ды которого соответственно соединены с выходом автогенератора и выходом мажоритарного элемента, о т л и ч а ю» щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия устройства, каждый канал содержит триггеры привязки фазы, триггер обратной связи и два элемента И-НЕ, входы первого из которых соответственно соединены с прямым выходом первого разряда и инверс. ным выходом второго разряда формирователя импульсов, входы второго элемента

И-НЕ соответственно соединены с выходом автогенератора и выходом первого элемента И-НЕ, а выход - с соответствующим входом дешифратора и со счетными входами триггеров делителя частоты, триггеров привязки фазы и триггера обратной связи, выход которого соединен с информационными входами триггеров делителя частоты, установочные входы которого соединены с установочным входом триггера обратной связи и установочным выходом формирователя импульсов, инверсный выход первого разряда которого подключен к соответствующему входу дешифратора и установочному входу триггера памяти, выход которого соединен с. информационными входами. триггера обратной связи и одного из триггеров привязки фазы данного канала, с информационными входами триггеров привязки «

Вазы других каналов, выходы триггеров

767764 10

2. Авторское свидетельство СССР

J4 488209, кп. С 06 Р 11/00, 1973.

Ри«. 2 фис 1

ВНИИЛИ Заказ 7196/45 Тираж 751 Подписное

Филиал ПГ!П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, «4 привязки фазы в каждом канале соединены с соответствуюшим входом мажоритарного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское.,свидетельство СССР

N 427480, кл. Н 03 К 23/00, 1971., s 3. Авторское свидетельство СССР

N632108,,кл. G 06 F 11/00, 1977 (прототип).