Мажоритарное устройство

 

МАЖОРИТАРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый элемент ИЛИ, первый, второй и третий элементы И, выходы которых соединены с входами первого элемента 1ШИ, первые входы первого и второго элементов И соединены с синхронным входом первого канала, второй вход второго элемента И и первый вход третьего элемента И соединены с синхронным входом второго канала, а вторые входы первого и третьего элементов И соединены с синхронным входом третьего канала, отличающеес я тем, что, с целью увеличения быстродействия и помехоустойчивости устройства, в него введены три пороговых элемента, три вторых элемента ИЛИ и три D-триггера, С-входы которых соединены с выходами соответст.вующих вторых элементов ИЛИ, а D-входы - с выходами соответствующих пороговых элементов, входы которых подключены к шинам питания соответствующих каналов, выход первого D-триггера соединен с. третьими входами первого и второго элементов И, выход второго D-трйггера соединен с четвертым (Л входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход третьего D-триггера соединен § с четвертыми входами первого и третьего элементов И, первые входы вторых элементов ИЛИ соединены с тактовыми входами соответственно первого, второго и третьего канасо лов, вторые, входы - с синхронными входами соответственно первого, второго и третьего каналов, а выход QD О) первого элемента ИЛИ - с выходом устройства.

СОНИ СОВЕТСКИХ

/И ЮН

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3599667/24-,24 (22) 03.06.83 (46) 15.10.84. Бюл.N - 38 (72) Б.Н.Балясников, С.А Лебедев, С.А Новожилов, А.М.Парфенов и

Я.Б.Свердлов (53) 681.325(088.8) (56) 1. Доманицкий С.М. Построение надежных логических устройств. N., "Энергия", 1971, с,lá3, рис.5-10.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 834703, кл. С 06 F II/20, 1979.

3. Авторское свдетельство СССР

Ф 811265, кл. С Об Р 11/20, 1978.

4. Авторское свидетельство СССР

N 890393, кл. С 06 Р 11/20, 1980 (прототип). (54)(57) МАЖОРИТАРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый элемент ИЛИ, первый, второй и третий элементы И, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов И соединены с синхронным входом первого канала, второй вход второго элемента И и первый вход третьего элемента И соединены с синхронным входом второго канала, а вторые входы первого и третьего элементов И

„,SU„„1119196 А

3(5Q Il p5 К 10/00, С 06 Г 11/20 соединены с синхронным входом третьего канала, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения быстродействия и помехоустойчивости устройства, в него введены три пороговых элемента, три вторых элемента ИЛИ и три D-триггера, С-входы которых соединены с выходами соответствующих вторых элементов

ИЛИ, а D-входы — с выходами соответствующих пороговых элементов, входы которых подключены к шинам питания соответствующих каналов, выход первого D-триггера соединен с. третьими входами первого и второго элементов И, выход второго

D-триггера соединен с четвертым входом второго элемента И и с третьим входбм третьего элемента И, выход третьего D-триггера соединен с четвертыми входами первого и третьего элементов И, первые входы вторых элементов ИЛИ соединены с тактовыми входами соответственно первого, второго и третьего каналов, вторые. входы — с синхронными

1 входами соответственно первого, вто" рого и третьего каналов, а выход первого элемента ИЛИ вЂ” с выходом устройства.

1119196 3

Известно также устройство для мажоритарного выбора асинхронных сигналов, содержащее три RS-триггера,55 мажоритарный элемент, элемент ИЛИ-НЕ, элемент И-НЕ и элемент задержки, выход которого соединен с выходом

Изобретение относится к изме-, рительной технике и предназначено для построения мажоритарных. устройств многоканальных хранителей времени.

Известно -устройство для -мажоритарного выбора сигналов трехканальных систем, содержащее три элемента И, выходы которых через первый элемент .ИЛИ-НЕ соединены с входом второго элемента ИЛИ-НЕ Я, Однако это устройство ненадежно при отключении питания одного входного синхронного канала. Действительно, при отключении питания, например, первого канала напряжение на 15

его шине питания плавно уменьшается из-за наличия в цепи питания значительных емкостей. Это приводит к тому, что на синхронный вход первого канала устройства начинают посту- 20 пать импульсы либо потенциал достаточ.но низкой амплитуды. При достижении амплитудой значения, равного порогу срабатывания микросхемы, например, серии 130, 133, 136, 155 данная 25 логическая микросхема становится по существу широкополосным усилителем в режиме А. Вследствие большого коэффициента усиления и широко", полосности такой усилитель возбуж-,: дается и на его выходе появляется

7 сигнал высокой частоты. Из-за наличия временного рассогласования импульсов синхронных каналов íà входах устройства во временном интервале данного рассогласования на заднем:фронте отрицательного импульса с выхода первого элемента ИЛИ-НЕ возникает по крайней мере один короткий импульс, на выходе .второго эле40 мента ИЛИ-НЕ также наблюдается ..короткий импульс, но противоположной полярности. При использовании данного устройства, например, в хранителях времени к выходу устройства подключаются входы счетчиков, При по. даче таких коротких импульсов на вход цифровых устройств, содержащих элементы памяти, например, счетчики, элементы памяти оказываются в .случайном состоянии,что ведет к сбою;

50 работы такого устройства, устройства и с5,-входами RS -триггеров, К-входы которых соединены с входами устройства,и с входами элемента ИЛИНЕ, выход которого соединен с первым

4 входом элемента И-НЕ,второй вход ко-, торого соединен с выходом мажоритарного элемента, входы которого соединены с выходами RG -триггеров (2 .

Данное устройство вносит значи° тельную задержку и тем не менее ненадежно при отключении питания одного выходного синхронного канала.

Известно трехканальное резервированное устройство, содержащее в каждом канале инвертор, источник питания, резервируемый блок, мажо" ритарный элемент, четыре резистора, диод и элемент И-НЕ, причем в каждом канале выход источника питания соединен с резервируемым блоком, выход которого соединен с соответствующими информационными входами мажори" тарных элементов каждого канала, управляющий вход мажоритарного элемента в каждом канале соединен с выходом элемента И-НЕ, входы которого соединены с управляющими входами канала и через первый и второй резисторы и диод — с выходом.источ.ника питания, а выход источника питания через третий и четвертый резисторы соединен с соответствующими информационными входами мажоритарного элемента (3) .

Указанное устройство ненадежно при отключении питания одного входного синхронного канала.

Наиболее близким к изобретению является мажоритарное устройство, состоящее из первого, второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с входами элемента

ИЛИ, выход которого подключен к входу ждущего мультивибратора, выход которого через формирователь подключен к выходу устройства, первые входы первого и второго элементов И соединены с синхронным входом первого канала, второй вход второго элемента И и первый вход третьего элемента И соединены с синхронным входом второго канала, а вторые входы первого и третьего элемента И соединены с синхронным входом третьего канала j4j .

Известное устройство имеет ряд недостатков. Так, им вносится знаl l 19196 4 чительная задержка в выходной сигнал относительно входных синхронных сигналов, что приводит к снижению быстродействия. Действительно, задержка сигнала известного устройства по efo выходу относительно входных синхронных сигналов составляет

2 3 4 где ь, - задержка одного из элемен/ тов И

Ф

0 2 в задержка элемента ИЛИ ° ь задержка ждущего мультивибратора 4 - задержка формирователя.

Задержка ждущего мультивибратора, так же как и формирователя, не может быть меньше задержки одного логического элемента из тех, на которых они собраны. Так как логические элементы И, ИЛИ, H-НЕ обладают рав26 ной задержкой, то о, где ь о - задержка одного логическоб го. элемента.

Кроме того, применение такого импульсного устройства, как ждущий мультивибратор, который имеет значительно более низкую помехоустойчивость по сравнению с цифровыми .логическими элементами, снижает помехоустойчивость мажоритарного ус- тройств а.

Использование формирователя приводит к потере информации о длительности импульсов на синхронных входах З5 устройства, что ограничивает область применения известного устройства.

Целью изобретения является увеличение быстродействия и помехоустойчивости устройства. 40

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый элемент ИЛИ, первый, второй и третий элементы И, выходы которых соединены с входами первого элемента 45

ИЛИ, первые входы первого и второго элементов И соединены с синхронным входом первого канала, второй вход второго элемента И и первый вход третьего элемента И соединены с син- 50 хронным входом второго канала, а вторые входы первого и третьего элементов И соединены с синхронным

° входом третьего канала, введены три пороговых элемента, три вторых элемента ИЛИ, три Q -триггера, C -входы .которых соединены с выходами соответствующих вторых элементов ИЛИ, а

9-входы — с выходами соответствующих пороговых элементов, входы которых подключены к шинам питания соответствующих каналов, выход первого

D-триггера соединен с третьими входами первого и второго элементов И, выход второго2 -триггера соединен с четвертым входом второго элемента И и с третьим. входом третьего элемента

И, .выход третьегоП -триггера соединен с четвертыми входами первого и третьего элементов И, первые входы вторых элементов ИЛИ соединены с тактовыми входами соответственно первого, вТорого и третьего каналов, вторые

l входы — с синхронными входами соответственно первого, второго и третьего каналов, а выход первого элемента ИЛИ вЂ” с выходом устройства.

Введение указанных элементов и связей позволяет увеличить быстродействие путем уменьшения задержки, вносимой устройством, а также повы-. сить помехоустойчивость предлагаемого устройства путем исключения из него импульсных устройств с низкой помехоустойчивостью. Кроме того, в предлагаемом устройстве не происходит потери информации о длительности входных импульсов.

На фиг,l представлена функциональная блок-схема устройства",на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Мажоритарное устройство (см.фиг.l) содержит элементы И 1 — 3, первый элемент ИЛИ 4, пороговые элементы 57,Я -триггеры 8 - 10 и вторые элементы ИЛИ 11 - 13, синхронные вхо- . ды 14 — 16, тактовые входы 17 — 19, шины питания 20 — 22 соответственно первого, второго и третьего каналов и выход 23 устройства.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: и - на тактовом входе -17 первого канала, о — на синхронном входе 14 первого канала, ь — на синхронном входе 15 второго канапа, 2 — на синхронном входе 16 третьего канала, Я вЂ” на выходе элемента ИЛИ 11, Š— на выходе порогового элемента 5, — на выходец -триггера 8(p: — на выходе элемента И l

U — на выходе элемента И 2;

1119196 к - на выходе элемента И 3," .А - на выходе 23 устройства.

Выходы элементов И 1 - 3 соединены с входами элемента ИЛИ 4, первые входы элементов И и 2 соединены S с синхронным входом 14 первого канала и с вторым входом элемента

ИЛИ 11, второй вход элемента И 2 и первый вход элемента И 3 соединены с синхронным входом 15 второго ка- !б нала и с вторым входом элемента ИЛИ 12, а вторые входы элементов

И I и 3 соединены с синхронным входом 16 третьего канапа и с вторым входом элемента ИЛИ 13. Первые входы элементов ИЛИ !! - 13 соединены соответственно с тактовыми входами 17—

19 первого, второго и третьего каналов, а выходы - с С-входами соответствующих Ь - триггеров 8 - 10. } -вход )) †:триггера 8 через порого вый элемент 5 соединен с шиной пи !ания 20 первого канала, 1) -вход

-триггера 9 через пороговый элемент 6.соединен с шиной питания 21 25 второго канала, а Я -вход 3-триггера 10 через. пороговый элемент 7— с шиной питания 22 третьего канала.

Выход элемента ИЛИ 4 соединен с выходом 23 устройства. 30 . Устройство работает следующим образом.

При исправной работе трех каналов на шинах питания 20 — 22 присуствует высокий уровень напряжения, поэтому на выходах пороговых элемен" тов 5 — 7 постоянно присутствует потенциал "1". Импульсы, поступающие с тактовых входов 17 - 19 через соот- . ветствующие элементы ИЛИ 1.1 — 13, устанавливают П -триггеры 8 - 10 в состояние "1", благодаря чему элементы И 1 — 3 постоянно открыты по третьим и четвертым входам. На выхо" де 23 устройства оказывается сигнал, полученный в результате мажоритарной обработки сигналов синхронных вхо" дов 1I — 13 с помощью элементов И 1

3 и элемента ИЛИ 4.

В устройстве полностью устранена воэможность возникновения коротких импульсов на выходе 23 устройства, являющихся. помехой, приводящей к сбою цифровых устройств, содержащих элементы памяти, подключенных к вы->> ходу 23 устройства. Действительно, при уменьшении напряжения на одной из шин питания 20 — 22, например н.а шине питания 20 первого канала, до уровня срабатывания порогового элемента 5 на его выходе появится потенциал "0" (фиг.26). По срезу ближайшего импульса с тактового входа 17 или с синхронного входа

14 первого канала Й - триггер 8 опро кидывается в "0" (фиг.2a) и закрывает по третьим входам элементы .

И 1 и 2 (фиг.2),b). Тем самым исключается самовозбуждение элементов

И 1 и 2, приводящее к возникновению коротких импульсов помехи.

Конъюнкция импульсов с синхронных входов 15 и 16 второго и третьего каналов (фиг.2Ь, g соответственно) через открытый элемент И 3 (фиг.2K)

„и элемент ИЛИ 4 проходит на выход

23 устройства (фиг. 2 ),т.е. устройство выполняет мажоритарную функцию, обеспечивая исправный сигнал на выходе при отказе по одному синхронному входу.

Кроме того, в устройстве исключено возникновение короткого импульса на выходе 23 устройства, т.е. помехи, вызванной несинхронным-срабатыванием пороговых элементов отно сительно импульсных последовательностей на входах 14 — 16 устройства.

Действительно, при уменьшении напряжения питания, например на шине питания 20 первого какала, на выходе порогового элемента 5 переход от уровня "1" до уровня " 0" (фиг.2е) может произойти в любой момент, но только если такой переход произойдет одновременно со срезом импульса, поступающего на С-вход j3-триггера 8 с выхода элемента ИЛИ 11 (фиг.2 ), на выходе последнего может появиться короткий отрицательный импульс, задержанный относительно среза импульса с его входа на задержку срабатывания 3 -триггера 8. Но вследствие того, что на С-вход .0 -триггера 8 поступает импульс с выхода элемента ИЛИ 11 (фиг.2 ), срез которого совпадает со срезом последнего по времени импульса из импульсов с тактового входа 17 первого канала и с синхронного входа

14 первого канала, короткий отрицательный импульс (фиг.2ж) формируется в момент., когда элементы И 1 и 2 закрыты по входам, соединенным с синхронным входом 14 первого канала, 21

2З

7 1 I 19 . Правильная работа устройства обеспечивается при любых временных соотношениях задержек между синхронными

1 и тактовыми импульсами, вызванными различным временем срабатывания 5 элементов "канала.

Устройства может работать при любом периоде следования импульсов с синхронных входов 14 — 16. Необходимо только, чтобы период следования импульсов с тактовых входов удовлет-. ворял условию трасс т,, (3) где Т - период следования импульсов

Т с тактовых входов 17-19, Т". - постоянная времени умень11 шения напряжения на шинах питания 20 — 22.

При достаточно высокой частоте следования импульсов с синхронных

196 8 выходов 14 - 16, а именно при т,«т„, (4) где Т вЂ” период следования импульсов

С с синхронных входов 14 — 16, на тактовые входы 17 - 19 может быть подана "1" либо зти входы могут быть соединены с синхронными входами

14 — 16 одноименных каналов.

Благодаря введению дополнительных элементов и связей задержка, вносимая предлагаемым устройством в выходной сигнал относительно синхронных входов, составляет, О =l,,+, (5) л и так как ь = = ао, то

2. о (6)

Изобретение позволяет расширить область применения устройства в многоканальных резервированных устройствах, например высоконадежных и высокоточных хранителях времени.

1119196

Редактор Ц.Циткина

««««

Заказ 7474/45 Тираж 782 Подписное

ВНИШ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035 Москва, Ж 35, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгроод, ул.Проектная, 4 а б

Составитель В.Максимов

Техред З.Палий КорректорА.Тяско