Резервированный генератор синхроимпульсов

 

РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР. |СИНХРОИМПУЛЬСОВ, содержащий в Кс1Ж1ДОМ канале задающий генератор и фор:мирователь илшульсов, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, а обменный выход с соответствуюощми обменными входами формирователей импульсов других кЬ- налов, отличающийся тё|и, что, с целью повьшения надежности, в-каждый канал введены последовательно соединенные элемент 2И,-, счетчик, дешифратор и элемент задержки, элемент ЗИ-НЕ, высокочастотный генератор иодшовибратор, вход которого соединен с тактовым выходом формирователя импульсов, выход - с вторым входом элемента ЗИ-НЕ, первый вход , которого соединен с выходом элемента задержки, третий вход - с выходс г высокочастотного генератора и вторы14 входом элемента 2И, выход - с первыь Щ входом элемента 2И. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PGH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ и.

Ф

° °

° «а

%« (21 ) 3287737/18-24 (22-) 12.05.81 .(46),30.03.83. Бюл. Р 12 (72) В. В. Морозов (53) 621 .396(088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 767764, кл. G 06 К 11/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 743245, кл . Н 05 К 10/00, 1977.

3 ° Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2899006/24; кл . Н 05 К 10/00, 1980 (прототип). (54) (57) РЕЗЕРВИРОВАННЫМИ ГЕНЕРАТОР

СИНХРОИМПУЛЬСОВ, содержащий в каж,дом канале задающий генератор и формирователь импульсов, счетный вход . которого соединен с выходом задаю3(51) Н 05 К 10/00; .G 06 F 11/18;

Н 03 К 3/64 щего генератора, а обменный выход— с соответствующими обменными входами ор)ирователейимпульсовдругихканалов, отличающийся тем, что, с целью повьааения надежности, в-каждый канал введены последовательно соединенные элемент 2И;. счетчик, дешифратор и элемент задержки, элемент ЗИ-НЕ, высокочастотный генератор и.одновибратор, вход которого соединен с тактовым выхбдом Формирователя импульсов, выход « с вторым входом элемента ЗИ-НЕ, первый вход . которого соединен с выходом элемента задержки, третий вход — с выходом высокочастотного генератора и вторым входом элемента 2И, выход - с первым Е входом элемента 2И.

1008931

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и може1 ныйти применение в системах цифровой передачи информации, для организации синхронной работы цифровых устройств.

Известно резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее в каждом канале задающий генератор, соединенный с делителем частоты и триггером памяти, подключенным к ма- 0 жоритарному элементу, схему привязки и логические элементы fi).

Недостатком укаэанного устройства является большая нестабильность, частоты выходных импульсов. Пусть часто- 15 ты задающих генераторов отличаются друг от друга на некоторую малую величину. В связи с этим обозначим каналы как быстрый, средний и медленный.

Когда быстрый и средний каналы насчи- р() тают N импульсов (Й вЂ” коэффициент деления), в каждом канале происходит установка делителя частоты в исходное состояние. Как только разность фазы между импульсом мажоритарного элемен-р5 та и импульсом триггера привязки фазы медленного канала станет Т (Т период импульсов задающего генератора), .делитель частоты будет приведен в исходное состояние раньше, чем на него пройдут Й импульсов. При этом период выходных импульсов уменьшается на Т. медленный канал выходит вперед и вместе с быстрым каналом определяет некоторое время работу мажоритарного элемента. 3а это время в среднем канале может возникнуть аналогичная ситуация и период выходных импульсов также уменьшится на Т. В быстром канале, наоборот, происходит увеличение периода выход- 40 ных импульсов на величину Т, так как он подстраивается то под средний, то под медленный канал за счет пропуска одного импульса. Таким образом, период выходных импульсов в 45 каждом канале меняется на величину

Т по случайному закону, поэтому нестабильность частоты выходных импульсов получается значительно большей, чем нестабильность частоты им- що пульсов задающего генератора.

Известен резервированный генератор импульсов,. содержащий три высокочастотных генератора, подключенных к соответствующим счетным входам 5 первого многоканального формирователя, второй многоканальный формирователь, LC-генераторы по числу каналов, узлы блокировки и элементы ИЛИЬ3.

Недостатком данного устройства 60 является низкая надежность. Пусть на сигнальном выходе в любом канале возник отказ тина "1". В этом случае элементы ИЛИ всех каналов блокируются и фазирующие импульсы на второй 65 многоканальный формирователь не проходят. LC-генераторы выходят из синхрониэма и работают в автономном режиме. Подстройка каналов друг под друга происходит за счет увеличения и уменьшения периода выходных импульсов на величину Т (Т - период импульсов LC-генератора), т.е. аналогично тому, как и в предыдущем случае. При этом несинфазность одноименных импульсов разных каналов увеличивается до величины Т и происходит параметрический отказ устройства.

Наиболее близким к предлагаемо- . му является резервированный генератор тактовых импульсов, содержащий в каждом канале задающий генератор и формирователь импульсов, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора; а обменный выход .- с соответствующими обменными входами формирователей импульсов других каналов, формирователь импульсов каждого канала содержит последовательно соединенные счетчик, дешифратор и триггер памяти, выход которого образует обменный выход формирователя импульсов, а также пороговый (мажоритарный) элемент, входы которого образуют обменные входы формирователя импульсов, второй и третий каналы содержат блоки контроля, элементы И и ИЛИ, а третий канал содержит дополнительно элемент

2И-2ИЛИ 3).

Недостаток известного устройства заключается в том, что в случае появления отказа типа "1" на выходе триггера памяти любого канала, период тактовых импульсов. каждого канала уменьшается на К T где К - некоторое целое число, а Т - период импульсов задающего генератора, т.е. происходит параметрический отказ устройства. Например, пусть на выходе триггера памяти первого канала возникает отказ типа "1". Блоки контроля второго и третьего каналов уменьшат коэффициент деления делителя частоты соответственно до (Й-К) и

N Так как пороговый элемент срабатывает при наличии двух "1" на вхо дах, то период тактовых импульсов равен (Й-К)Т. Если отказ типа "1" возникает на выходе триггера памяти второго или третьего канала, то период тактовых импульсов определяетая коэффициентом деления делителя .частоты первого канала, который равен N-К.

В этом случае период тактовых импульcos равен (N-K)T. Таким образом, в любом случае период тактовых импульсов уменьшается на К ° Т, т.е. происходит параметрический отказ устройства.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

1008931

Поставленная цель достигается тем, что в каждый канал резервированного генератора сннхроимпульсов введены последовательно соединенные элемент

2И, счетчик, дешифратор и элемент задержки, элемент ЗИ-HE высокочастотный генератор и одновибратор, вход которого соединен с тактовым выходом формирователя импульсов, выход - с вторым входом элемента

ЗИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, третий вход †. с выходом высокочастотного генератора и вторым входом элемента

2И, выход - с первым входом элемента 2И.

На Фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого генератора, на фиг. 2структура Формирователя импульсов; на фиг. 3 — эпюры временных диаграмм работы генератора.

Генератор (на фиг. 1) содержит в каждом канале задающий генератор

1 и Формирователь 2 импульсов, содержащий счетный вход З,.соединен ный с выходом задающего генератора

1, обменные входы 4 и 5, обменный выход 6, соединенный с обменным входом 4 и обменным входом 5 формирова телей 2 импульсов других каналов, а также тактовый выход 7. Кроме того, каждый канал устройства содержит ло . следовательно соединенные элемент

2И .8, счетчик 9, дешифратор 10 и элемент 11 аадержки, элемент ЗИ-HE 12 первый вход которого соединен с выходом элемента 11 задержки, а выходс первым входом элемента 2Ч 8,.а так же высокочастотный генератор 13 и. одиовибратор 14, . вход которого соединен с тактовым выходом 7 формирователя 2 импульсов; а выход - с вторым входом элемента ЗИ-НЕ 12, третий вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора 13 и вто рым входом элемента 2И 8. Выход любого разряда счетчика 9 является выходом 15 генератора.

Формирователь импульсов (фиг. 2) подержит последовательно соединеннйе счетчик 16 и дешифратор 17, триггер

18 памяти, вход установки в единицу которого соединен с выходом дешифратора 17, а также мажоритарный .элемент 19, первый вход которого соединен с выходом триггера 18 памяти

-и обменным выходом 6, а два щэугихсоответственно с обменными входами

4 и 5, Выход мажоритарного элемента

19 соединен с тактовым выходом 7 и с входами установки в ноль триггера памяти и счетчика 16, вход которого соединен со счетным входом 3.

Генератор работает следующим образом.

На первом этапе формируются тактовые импульсы. Имлулъсы задающего генератора 1 соответствующего канала через счетный вход 3 формирователя 2 импульсов поступают на счетчик 16. Начинается счет импульсов °

В первом канале дешифратор 17 настроен на N во втором - íà 2N, в третьем - на 3N импульсов. Когда счетчик 16 первого канала насчи-. тает и импульсов, сработает дешифратор 17 и установит триггер 18 памяти в единичное состояние. Счетчик

10 16 второго канала считает 2й импульсов, после чего срабатывает дешифра.тор 17 и устанавливает триггер 18 памяти второго канала в единичное . состояние. При этом на выходе мажо15 ритарного элемента 19 каждого канала появится "1", которая обнулит счетчик 16 и возвратит триггер 18 в нулевое состояние. На.выходе мажоритарного элемента 19 каждого канала внoBb образуется "0". Таким образом, на выходе мажоритарного элемента 19 каждого канала формируются тактовые . импульсы, длительность которых определяется суммарным временем срабатывания триггера,18 памяти и мажоритарного элемента 19. Период этих

25,импульсов равен 2МТд, где Тр - период импульсов задающего генератора 1, т.е. второй канал становится ведущим.

После установки счетчика 16 каждого . канала в исходное состояние начинается новый такт и т.д. Третий канал

30 в формировании тактовых импульсов не участвует, так как за время 2Т его счетчик 16 не успевает насчитать

ЗТд импульсов, поэтому он находится в горячем резерве. На этом зтал фор- . мирования тактовых импульсов заканчи-. вается.

Начинается второй этап. Импульсы

40 высокочастотного генератора 13 посту.пают через элемент 2И 8:на счетчик 9.

Начинается счет импульсов. Когда счетчик 9 насчитает ". (К-.1) импульсов, где К - емкость счетчика, на выходе

45 дешифратора 10 появится "1". К-м импульсом счетчик 9 переполняется и на выходе дешифратора 10 вновь появится "0", а через K импулъсоввновь "0" и т.д. Таким образом, на

50 выходе дешифратора 10 Формируются импульсы, период которых равен K Т, а длительность — Т, где Т « период иьатульсов высокочастотного генератора 13 (эпвра 10 иа фиг. 3). На выходе

55 элемента 11 задержки Формируются задержанные íà T импульсы (эпвра 11 на фиг. 3), которые поступают íà nåðвый вход и стробируются по третъеиу входу элемента ЗИ-НЕ 12 иипулъсами высокочастотного генератора 13. На

60 .вход одновибратора 14 поступают так.товые импульсы. Он формирует из иих импулъсы, длителъиость которых больше или равна 0,5Т (эпвры 14,q,). Эти импулъсы поступают иа второй вход65 элемента ЗИ-НЕ 12. Для совладения

1008931

Пусть на тактовом выходе 7 первого канала возникает ложный "0" в тот момент, когда на тактовом выходе 7 каждого канала только что возникает импульс. Пусть счетчик 16 первого канала установился в "0", а одновибратор. 14 не сработал. Пусть также счетчик 16 второго и третьего канала установились в "0" и одновибратор 14 сработал. Очередной тактовый импульс в первом канале появится через время равное 4NT . 3a это время первый ка.нал выйдет из синхронизма и в нем начнется переходный процесс поиска фазы тактового импульса, при этом два других канала работают синхронно и синфазно. Когда поиск фазы закончится, первый канал вновь войдет в синхронизм. импульсов на входах этого элемента необходимо обеспечить дрейф имцульсов дешифратора 10 относительно тактовых импульсов, т.е. выполнить неравенство, 0 с (МТ -КТ) .< Т, где

IV = 1,2 или 3 в зависимости от того, 5 какой канал является ведущим. Это неравенство и есть условие захвата частоты. Оно означает, что фазовый сдвиг между импульсами после 1 циклов переполнения:счетчика 9 должен быть больше нуля, но меньше Т. Таким образом, дрейф приведет к тому, что на выходе элемента ЗИ-НЕ 12 по» явятся импульсы обратной полярности перекрывающие импульсы высокочастот " 15 ного генератора 13 (эпюра 12) . Дли-тельность этих импульсов постепенно увеличивается, а длительность импульсов на выходе элемента 2и 8 уменьшается, и наступит момент, когда, счетчик 9 не воспримет очередной импульс, т..е. произойдет задержка счета на T. В следующем цикле совпадение импульсов на входах элемента ,ЗИ-НЕ 12 не будет и естественный счет импульсов не нарушается. Но че рез некоторое время дрейф вновь све-, дет импульсы вместе и произойдет очередная коррекция фазы счетчика 9 и т.д. Таким образом, происходит периодическое удлинение периода всех импульсов счетчика 9 на Т, и за счет этого частоты импульсов на выходе

15 генератора становится кратным частоте тактовых импульсов. Точность привязки выходных. импульсов к тактовым не превышает Т, значит, и несинфазность одноименных импульсов разных каналов не превыаает этой величины.

При возникновении отказа типа 40

"1" или "0" в формирователе 2 импульсов любого канала период тактовых импульсов может стать, равным

Т> или ЗТО . Поскольку эти величинй удовлетворяют укаэанному неравен- 45 ству (i = 1 для первого и i = 3 для третьего канала), то условие захвата частоты не нарушится, поэтому ,номинал частоты выходных импульсов не изменится, синхронно — синфазная 50 работа каналов сохранится.

Отказ типа "0" или "1" на выходе мажоритарного элемента 19 какоголибо канала приводит к тому, что этот канал выходит иэ синхронизма.

Но два других канала продолжают синхронно-синфазную работу с заданным номиналом частоты по любому выхо ду

При возникновении ложной "1" на обменном выходе б первого канала 60 работа устройства не изменится, так как-в этот момейт времени "1".на обменном выходе б второго канала еще не повилась. Период тактовых импульсов сохраняется и равен 2NTy. у

При возникновении ложного "0" на обменном выходе б устойчивая работа устройства может быть нарушена.

Пусть "0" возник в тот момент, когда на обменном выходе б второго канала только что появилась "1". На выходе мажоритарного элемента 19 каждого канала появится импульс неопределенной длительности. Пусть этот импульс в каждом канале обнулить счетчик 16, а одновибратор 14 при этом не сработает. Очередной тактовый импульс в каждом канале появится тогда, когда на обменном выходе б первого и второго канала появится "1", а это произойдет за время

4НТ> после предыдущего тактового импульса. За это время дрейф импульса элемента 11 задержки будет настолько большим, что он окажется впереди тактового импульса и будет от него удаляться. С этого момента начинается переходный процесс поиска фазы тактового импульса, который .продолжается в течение 9К Т, За это,,время одноименные импульсы разных каналов. расходятся на величину 18Д

TK + T, где Дт - относительная нет стабильность периода высокочастотного генератора 13. После этого импульсы начинают вновь сходиться. Если задана допустимая величина несинфаз ности Белес, то можно определить величинуд : о"

> Ес -Т

3 TO Bbl-. ражение вместе с условием захвата ( частоты определяет допустимые параметры устройства (Т, о ), при которых оно функционирует надежно при любых отказах типа "0" или "1", или случайных сбоях.

Возникновение ложной "1" на тактовом выходе 7 вызывает ложное срабатывание одновибратора 14. Но по;скольку в этот момент времени им,пульс элемента 11 задержки еще не

1008931 фиа 2 появился, счетчик 9 прддолжает ес тественнйй счет импульсов. Таким об разом, ложная "1" не влияет на ус-;тойчивую работу канала.

Применение предпагаемого устрой-. ства повьзаает надежность его фун-. кционирования за счет нечувствительности и перечисленным в>щам отказов.

1008931 и К1 Ю-/и ври атем

jV- Tu ил/

Составитель В. Максимов

Редактор Н. Ковалева ТехредИ.Гергель . Корректор А. Дзятко

° ВЮЮЮМ«ФЬЮЮЮВ

Заказ 2362/69 Тираж 843 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

° ВЮ&ЮЮЮ&ЮФВЮЮ филиал ППП."Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4