Дублированное устройство на логических элементах с тремя состояниями /его варианты/

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения цифровых систем повьшшнной надежности. Изобретение обеспечивает упрощение и повышение надежности дублированных блоков , подключаемых к нагрузке через восстанавливающий орган. Предлагается два варианта восстанавливающих органов, отличающихся уровнем контроля собственных отказов. Устройство содержит дублируемые блоки 1 и 2 на логических элементах с тремя состояниями , восстанавливающий орган 3, в котором имеются нагрузочные резисторы 4 и 5, а также четыре опгрона 6-9. Сигналы от блоков 1 и 2 в восстанавливающий орган 3 попадают через входы 10 и 11 и после обработки их логической схемой на оптронах появляются на выходе 12. Восстанавливающий орган пропускает на выход только правильные сигналы, обеспечивая обнаружение отказов, в том числе и собственных. При этом используется избыточная информация, свойственная схемам с тремя состояниями. 2 с и 1 з.п.ф-лы, 2 ил. i (Л с: Фи,г.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 д1) 4 Н 05 К 10/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3693957/24-24 (22) 13. 01. 84 (46) 30,12.86 Бюл. g 48 (71) Стахановский филиал Коммунарского горйо-металлургического института (72) В.П.Карчевский (53) 621.396(088.8) (56) Основы построения автоматизированных систем контроля сложных объектов. Под ред. П.И.Кузнецова. М..

Энергия, 1969, с. 131. рис.4-6, Авторское свидетельство СССР

N 881682, кл. G 05 В 23/02, 1980. (54) ДУБЛИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО HA J10ГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ С ТРЕМЯ СОСТОЯНИЯМН СЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится .к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения цифровых систем повыщенной надежности. Изобретение обеспечивает упрощение и повышение надежности дублированных блоков, подключаемых к нагрузке через восстанавливающий орган. Предлагается два варианта восстанавливающих органов, отличающихся уровнем контроля собственных отказов. Устройство содержит дублируемые блоки 1 и 2 на логических элементах с тремя состояниями, восстанавливающий орган 3, в котором имеются нагрузочные резисторы 4 и 5, а также четыре опгрона 6-9. Сигналы от блоков 1 и 2 в восстанавливающий орган 3 попадают через входы 10 и 11 и после обработки их логической схемой на оптронах появляются на выходе 12. Восстанавливающий орган пропускает на выход только правильные сигналы, обеспечивая обнаружение отказов, в том числе и собственных. При этом используется избыточная информация, свойственная схемам с тремя состояниями.

2 с и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

128071

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения цифровых систем повышенной надежности. 5

Цель изобретепия — упрощение и повышение надежности устройства.

На фиг.1 изображена схема предлагаеМого устройства, первый вариант, на фиг.2 — то же, второй вариант.

Устройство (в обоих вариантах) содержит дублируемые блоки 1 и 2, восстанавливающий орган 3, первый 4 и второй 5 нагрузочные резисторы, первьпi 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 оптроны. Кроме того, на фиг,1 и 2 обозначены первый 10 и второй 11 входы восстанавливающего органа, выход 12 восстанавливающего органа, яв20 ляющийся выходом устройства, положительный 13 и отрицательный 1ч полюсы источника питания.

Дублируемые блоки 1 и 2 в обоих вариантах (фиг.1 и 2) реализованы на логи мских элементах с тремя сос тояниями, Они питаются разнополярным напряжением +Е и -Е и обеспечи1 Z вают синхронную обработку логических сигналов 1 и "0" . Логическому сигналу "1" соответствует напряжение отвечающее условию Б,„, Б, Е1, логическому сигналу "О" соответствует напряжение U,, отвечающее усло вию -Е 6U, U,„„, третьему состоянию соответствует сигнал (тильда) с диапазоном напряжений U, располагаемым в пределах -U,„,„ U

Здесь U,„,„и П „, — пороговые уровни напряжений логической "1" и логического О соответственно. Таким обраи и 40 зом, напряжения, соответствующие третьему (избыточному) состоянию, сгруппированы вблизи нулевого напряжения. Эта избыточная информация упрощает контроль и локализацию от45 казов, так как блоки 1 и 2 состоят из логических элементов, у которых сигнал возникает только при отказах. Если в блоках 1 и 2 не произошО ли отказы, то на их выходах будут сигналы "О" или " 1" . При постоянных отказах (обрывы, к.з.) на их выходах появляются сигналы (т.е. напряжение, близкое к О В). При таком построении блоков 1 и 2 на их выходах и соответственно на входах 10 и 11 восстанавливающего органа 3 возможны следующие комбинации сигналов, 2

При отсутствии отказов — 0,0 и 1,1; при сбое в одном из блоков — 0,1 и 1,0; при отказе в блоке 1 —,О и -,1; при отказе в блоке 2 — О, и 1 ;. при отказе сразу в двух блоках — „ . Для обеспечения выдачи достоверной информации восстанавливающим органом 3 при одиночных отказах в блоках 1 и 2, а также для обнаружения двойных отказов и сбоев, которые для элементов с тремя состояниями являются маловероятными (поскольку возникают при сочетаниях отказ" плюс электромагнитная наводка" сигнала, противоположного по знаку, требуемому на данном такте), на выходе восстанавливающего органа 3 должны быть сформированы сигналы следуюшим образом: когда на входах 10 и 11 действуют О и О, на выходе 12 — О, когда на входах 10 и 11 — 1 и 1, íà вьгходе 12 — 1; когда на входах 10 и 11 — О и 1 или 1 и О, на выходе 12 — сигнал, когда на входах 10 и 11 — и О или О и, на выходе 12 — О; когда на входах 10 и 11 — и 1 или 1 и, на выходе 12 — 1; если же на входах 10 и 11 — и (два отказа), на выходе 12 — сигнал . Такая логика работы восстанавливающего органа 3 реализуется в устройстве по первому варианту (фиг.1) .

Возможен и второй вариант устройства (фиг.2), который обеспечивает правильное функционирование также при подавляющем большинстве отказов в самом восстанавливающем органе 3. Дп этого логика работы восстанавливающего органа принимается такои: на его выходе формируется правильный сигнал (1,0), когда на его входах 10 и 11 одновременно присутствуют одинаковые сигналы от блоков 1 и 2.

Устройство работает следующим образом.

Первый вариант устройства (фиг. 1) отличается от второго варианта (фиг.2) только параллельным или последовательным соединением пар фототранзисторов и до возникновения отказов работа устройства nо обоим вариантам не отличается одна от другой.

Сигнал "О" на входах 10 и 11 восстанавливающего органа 3 приводит к свечению диодов в первом 6 и третьем 8 оптронах. Диоды в оптронах 7 и 9 не светятся, так как они закры3 12807 ты. При поступлении на входы 10 и 11 сигнала "1" светятся диоды в оптронах 7 и 9, а диоды в оптронах 6 и 8 не светятся. Свечение диодов вызывает открывание фототранзисторов 5 и появление соответствующего сигнала на выходе 12. Если открываются фототранзисторы в онтронах 6 и 8, то к выходу 12 подключается отрицательный полюс 14 источника пита- 10 ния. Если открываются фототранзисторы в оптронах 7 и 9, то к выходу 12 подключается положительный полюс 13 источника питания.

При возникновении отказа в одном 15 из блоков 1 или 2 в восстанавливающем органе устройства, выполненного по первому варианту (фиг.1), происходит следующее. Предположим, что на вход 11 приходит сигнал (от- 20 казал блок 2), а на вход 10 приходит сигнал "1", в результате чего светиться будет только диод во втором оптроне 7, что обеспечивает подключение к выходу 12 положительного полюса 13 источника питания, т.е. формирование на выходе логической "1". При поступлении на вход 10 сигнала ло— гического "0" светится диод в первом оптроне 6 и на выходе 12 также 30 будет сформирован логический "0" (отрицательное напряжение). Если же имеет место сбой (на входах 10 и 11 соответственно "0" и "1"), то светятся диоды в оптронах 6 и 9, т,е. положительное напряжение, поступающее через фоторезистор оптрона 9, уравновешивает отрицательное напряжение, поступающее через фототранзистор оптрона 6, и на выходе 12 формируется 40 сигнал (близкое к нулевому напряжение). При двух отказах в блоках (навходы 10 и 11 приходят два сигнала ) все фототранзисторы закрыты и на выходе 12 формируется сигнал 45

Аналогичным образом восстанавливающий орган 13 ведет себя при остальных возможных комбинациях сигналов.

Сигнал на выходе блока или всего устройства может быть легко обна- 50 ружен с помощью простого различителя нулевого напряжения (нуль-органа) .

Однако устройство выполненное по первому варианту (фиг.1) имеет тот 55 недостаток, что при пробоях фототранзисторов на выходе 12 могут появляться ложные сигналы "1" или "0" (например, в случае, если на вхо11 4 дах 10 и 11 имеются сигналы -, т.е. уже произошли отказы двух блоков).

От этого недостатка свободно устройство, выполненное по второму варианту (фиг.2) и формирующее на выходе 12 правильный сигнал, если на входах 10 и 11 присутствуют два одинаковых сигнала "0" или "1". Во всех остальных случаях на выходе 12 появляется сигнал, свидетельствующий об отказе. Такой же сигнал появляется на выходе 12 и при некоторых собственных отказах в восстанавливающем органе, в частности, при обрывах фототранэисторов. Однако отдельные сочетания отказов в виде пробоев фототранзисторов могут и здесь в редких случаях приводить к неправильному функционированию устройства. Чтобы еще более повысить надежность восстанавливающего органа в устройстве, выполненном по второму варианту, в каждом оптроне используется по два фототранзистора, включенных последовательно и согласно, в результате чего вероятность пробоя существенно снижается.

Таким образом, простыми средствами достигается высокая надежность функционирования устройства, а также легко обеспечивается обнаружение в нем отказов. формулаизобретения

1, Дублированное устройство на логических элементах с тремя состояниями, содержащее два дублируемых блока, соединенных выходами соответственно с первым и вторым входами восстанавливающего органа, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности устройства, восстанавливающий орган содержит первый и второй нагрузочные резисторы и четыре оптрона, вывод катода светодиода первого оптрона и вывод анода светодиода второго оптрона подключены к первому входу восстанавливающего органа, а вывод катода светодиода третьего оптрона и вывод анода светодиода четвертого оптрона соединены со вторым входом восстанавливающего органа, выводы анодов светодиодов первого и третьего оптронов, а также выводы катодов светодиодов второго и четвертого оптронов связаны с общей шиной

711

Составитель В.Иванов

Техред И.Попович Корректор И.Иаксимишинец

Редактор А.Ревин

Тираж 7б5 Подгисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д„ 4/5

Заказ 7134/59

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1280 устройства, положительный полюс источника питания соединен с первым выводом первого нагрузочного резистора, подключенного вторым выводом к коллекторам фо готранзисторов второго и четвертого оптронов, эмиттеры которых соединены с выходом восстанавливающего органа, а отрицательный полюс источника питания соединен с первым выводом второго нагрузочного резистора, подключенного вторым выводом к эмиттерам фототранзисторов первого и третьего оптронов, коллекторы которых соединены с выходом восстанавливающего органа.

f5

2. Дублированное устройство на логических элементах с тремя сос тоянияж, содержащее два двублируемых блока, соединенных выходами соответственно с первым и вторым входами восстанавливающего органа, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности устройства, восстанавливающий орган содержит первый и второй нагрузочные резисторы и четыре оптрона, вывод катода светодиода первого оптрона и вывод анода све тодиода второго оптрона подключены к первому входу восстанавливающего органа, а вывод катода светодиода третьего оптрона и вывод анода светодиода четвертого оптрона соединены со вторым входом восстанавливающего органа, выводы анодов светодиодов первого и третьего оптронов, а также выводы катодов светодиодов второго и четвертого оптронов связаны с общей шиной устройства, положительный полюс источника питания соединен с первым выводом первого нагрузочного резистора, подключенного вторым . выводом к коллектору фототранзистора четвертого оптрона, соединенного эмиттером с коллектором фототранзистора второго оптрона, эмнттер которого подключен к выходу восстанавливающего органа, а отрицательный полюс источника питания соединен с первым выводом второго нагрузочного резистора, подключенного вторым выводом к эмиттеру фототранзистора первого оптрона, соединенного коллектором с эмиттером фототранзистора третьего оптрона, коллектор которого подключен к выходу восстанавливающего органа.

3. Устроиство по пе 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый оптрон содержит два фототранзистора, соединенных последовательно и согласно.