Синхронизированный генератор импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретеН 1я - повышение надежности работы генератора. Генератор содержит задающие блоки (Б) 7 - 9, каждый из которых включает инверторы 1-3, конденсатор 5 и резистор 6. Особенностью устройства является введение в каждый Б 7 - 9 мажоритарного элемента 4. Это позволяет генератору оставаться работоспособным при п отказах в различных Б 7 - 9. Лри этом частста генератора определяется собственной частотой одного КЗ Б 7 - 9. 2 ил., 1 табл. 7 с (Л 00 сг ел 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИК

РЕСПУБЛИН,«SU„„: l6SB (51) 4 Н 03 К 3/26

1 ф\ «»

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44 (21) 4008817/24-21 (22) 08.01.86 (46) 15.06.87. Бюл. М- 22 (72) В.В.Кузнецова и Г.Я.Леденев (53) 621.318(088.8) (56) Автоматизация производства и промьппленная электроника./Под ред.

А.И.Берга и В.А.Трапезникова. Ч 3.

1964, с. 347.

Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных приборах. ,Иэд-во Энергия, 1974, с. 112, рис. 606. (54) СИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретенная — повышение надежности работы генератора.

Генератор содержит задающие блоки (Б) 7 — 9, каждый из которых включа.ет инверторы 1 — 3, конденсатор 5 и резистор 6. Особенностью устройства является введение в каждый Б 7 — 9 мажоритарного элемента 4. Это позволяет генератору оставаться работоспособным при и отказах в различных

Б 7 — 9. При этом частста генератора определяется собственной частотой одного из Б 7 — 9. 2 ил., 1 табл.

1 131

Изобретение относится к импульсной технике, в чаСтности к генераторам, обладающим высокой надежностью и работающим синхронно.

Цель изобретения — повышение надежности путем синхронизации сигналов на выходах всех задающих блоков на частоте, определяемой средней собственной частотой задающего блока.

В каждый задающий блок введен мажоритарный элемент, подсоединенный своим входом к выходу первого инвертора, а выходом — к входу второго инвертора, а остальные входы мажоритарного элемента соединены соответственно с выходом первого инвертора остальных задающих блоков.

На фиг. 1 показана схема генератора.

Генератор содержит первый 1, второй 2 и третий 3 инверторы, мажоритарный элемент 4, конденсатор 5, резистор 6, первый 7, второй 8, (2n+

+1)-й 9 задающие блоки (где =1,2, Э,...).

На фиг. 2 приведены зпюры выходных сигналов каждого задающего блока и на входах первых инверторов: a — напряжение на входе первого инвертора первого задающего блока — U „; К— выходной сигнал первого задающего блока FÄ; о — í-.пряжение "a входе первого инвертора второго задающего блока U „ с — выходной сигнал второго задающего блока Г2, д — напряжение на входе первого инвертора третьего задающего блока U е — выходной сигнал третьего задающе--. го блока. Кроме того„ на фиг. 2 обозначены: входное напряжение переключения первого инвертора соответственно первого, второго и третьего блоков U„„, U, U ; моменты времени (- (i t t.34 " BMIIJIH тудное значение напряжения на входе первого инвертора каждого задающего блока Ц „, Б 2, Пе, Выход первого инвертора 1 каждого задающего блока соединен с входом мажоритарного элемента 4,, который с вторым 2 и третьим 3 инверторами соответственно включены последовательно. Выход второго инвертора 2 через конденсатор 5 и выход третьего инвертора 3 через резистор 6 соединены с входом первого инвертора 1. Вы— ход первого инвертора 1 первого задающего блока 7 поцключен к первым входам мажоритарного элемента 4 ос7653 2

20 55

50 5 тальных задающих блоков, выход перного инвертора 1 второго задающего блока 8 подключен к вторым входам мажоритарного элемента 4 остальных задающих блоков, выход первого инвертора 1 (2n+1)-го задающего блока подключен к (2п+1)-м входам мажоритарного элемента 4 остальных задающих блоков.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что генератор импульсов содержит три задающих блока. Частоту выходных сигналов Р, Р и F каждо го задающего блока в отсутствие мажоритарного элемента считают собственной частотой задающего блока. Пусть

Б„„ (0„2, U ) — входное напряжение переключения первого инвертора 1 первого (второго и третьего) задающего блока.

При 0 =Б в момент времени н2 (рассматривается, например. работа второго задающего блока) напряжение

U.2 скачкообразно изменяется до значения U 2 за счет перехода второго инвертора 2 из состояния "0" (низкий уровень выходного сигнала схемы) в состояние "1" (высокий уровень выходного сигнала схемы). С этого момента времени начинается перезаряд конденсатора 5. При 0 2.=0„2 (момент времени t<) происходит переход первого инвертора из" состояния "0 в состояние "1" (второго инвертора из состояния 1 1" в состояние "0"). С этого момента начинается новый перезаряд кбн1 денсатора 5 и процесс повторяется.

Рассмотрим работу генератора импульсов при использовании мажоритарного элемента 4 в каждом из трех за- дающих блоков. Предположим, что в навpемени Пc Цc2 Цсз а состояние инверторов во всех задающих блоках следующее: 1 "1", 2 "G", 3 =- "1". С этого момента времени начинается заряд конденсатора 5 во всех задающих блоках.

Таблица состояния мажоритарного элемента 4 на три входа.

В момент времени t„„ переключается, инвертор 1 (I) (в скобках указывается номер задающего блока). Выходной сигнал этого кнвертора (Вход 1) ;(1) -> "0". Выходные сигналы инвертора 1 (2) (Вход 2) 1(2) - " 1"; инвертора 1 (3) (Вход 3? 1(3) " 1" сохраняют первона,альные значения. В соответствии с таблицей состсячия выход13176 ной сигнал мажоритарного элемента Р„ (каждого задающего блока) Р„ -+ "1" (комбинация 5) и, следовательно, выходной сигнал каждого задающего блока F,, F,,F - "1" В соответст- 5 вии с рассматриваемой схемой, выходной сигнал каждого задающего блока синхронно изменяется с выходным сигналом мажоритарного элемента, которые, в свою очередь переключаются !О синхронно,.так ка к на их входах действуют одинаковые сигналы. Поэтому в дальнейшем анализ 1 аботы генератора импульсов проводлм по изменению состояния мажоритарного элемента 4. 15

В момент времени t, изменяется состояние инвертора 1(2) - "0".

В соответствии с тарлицей состояний (комбинация 2} F„ "0". В этот момент времени происходит переход всех 20 вторых и третьих ин ерторов всех задающих блоков в другое состояние.

От момента t„ go t, продолжался заряд конденсатора 5 первого задающего блока. 25

В момент времени „ U, скачкоf образно изменяется до значения U, Пст до SHBweHHB Пс 11сз до

I чения U э,,С этого момента времени начинается перезарядка всех конден- 30 саторов 5. Так как собственная частота первого задающего блока в рассматриваемом случае большая, а третьего задающего блока меньшая из трех частот F» Р и F» то уровня переклю-35 чения U« e oeTH He eH U „.

В этот момент 1 (1) - "1". В соответствии с комбинацией 4 таблицы состояние P„ "0" (остается неизменным)

При t=t уровня переключения достиг- 40

2 нет сигнал Ucg. В этот момент времени 1(2) -ь "1" и в соответствии с ком1 бинацией 7 таблицы состояний F "1" всех задающих блоков. Вторые и третьи инверторы меняют свое состояние, на- 45 пряжение на входе первых инверторов скачкообразно изменяется и процесс повторяется. Таким образом, изменение сигнала U „ на входе первого инвертора первого задающего блока 1(1) про- 50 исходит в соответствии с эпюрой на фиг. 2а, измененйе сигнала U на входе инвертора 1(2) пфЬисходйт в соответствии с графиком на фиг. 2s, изменение сигнала U на входе ин- 55 вертора 1(3) происходит в соответствии с графиком;.на фиг. 2д. Выходные сигналы F,, Р и F всех задающих

53 4 блоков изменяются синхронно с частотой, определяемой собственной частотой сигнала F второго задающего бло2 ка, являющейся средней из трех частот F, F и Р (фиг. 2 ) .

Если генератор импульсов содержит (2п+1) задающих блока, то все сигналы F1 э F2 э ° ° ° ФР2 В 1 изменяются син хронно с частотой, определяемой собственной частотой сигнала F,. являюп щейся средней из частот F F

F „„ (предполагается, что частоты

2 2п+1

Генератор импульсов сохраняет работоспособность при одном любом от-. казе.

Пусть, например, произошел отказ времязадающей цепочки RC первого задающего блока 7. а). Предположим, что.постоянная времени RC резко уменьшилась. Работа генератора импульсов в этом случае происходит следующим образом. Напряжение U достигает значения Уд (напряжения питания схемы} за время, меньшее, чем t (фиг. 2). В это время 1(1) - "0", 1(2) - "1" и 1(3)

-«"!". В соответствии с комбинацией 5 таблицы состояний F "1". В момент времени t„ 1(2) - "0", 1(1) "0", (3) - 1. В соответствии с комбинацией 2 таблицы состояний F „ - "О", все выходные инверторы генератора импульсов меняют свое состояние и процесс повторяется. Таким образом, при таком выходе из строя все выходные инверторы работают синхронно с частотой переключения второго (среднего по частоте) задающего блока.

s). Пусть постоянная времени RC резко увеличилась. В этом случае первым уровня переключения достигает первый инвертор 1 второго задающего блока 8. В момент времени t, 1(1)

-« "1" 1(2) - "О", 1(3) - "1". В соответствии с комбинацией 6 таблицы cocToaHHs F 1 B MoMeHT apeMeHH

1(1) "1" 1(2) - . "0", 1(3)

"0". В соответствии с комбинацией 4 таблицы состояний F - 0 и все выходные инверторы генератора импульсов меняют свое состояние и процесс повторяется. В рассматриваемом случае все выходные инверторы работают синхронно с.частотой переключения третьего задающего блока (среднего

131765 по частоте с учетом предполагаемого отказа);

s). Пусть в одном из зацающих бло ков (например, в первом) отказал первый инвертор и пусть он находится в состоянии "1". В этом случае до момента времени, 1(1) "1", 1(2) мент времени й„ !(1) - "1", 1(2)

«"0", 1(3) - "0" и в соответствии с Ю комбинацией 6 таблицы состояний F 441".

В момент времени й,, 1(1)« 1", 1(2) "0", 1(3) - "0" и в соответствии с комбинацией 4 таблицы состояний, Р „, -« "0", все выходные инверторы ме- 15 няют свое состояние. Далее процесс повторяется. Формирование выходных сигналов F F u F происходит с частотой переключения исправно работающего третьего задающего блока. Ес- 2Q ли в отказавшем состоянии 1(1) - "0", то процесс формирования выходных сигналов F„,F и F аналогичен описанномуe

Пусть в одном из задающих блоков (например, в третьем) отказал мажоритарный элемент (второй или третий инвертор). В этом случае формирование выходных сигналов генератора импульсов аналогично случаю (ь) с той 30 лишь разницей, что выходной сигнал

F (отказал элемент в третьем задающем блоке) остается неизменным (либо Р "0", либо F - " I" в зависимости от отказа). Правильно работающими будут первый и второй задающие блоки.

Аналогичные рассуждения можно провести и для других п 1. В этом случае

3 6 генератор импульсов остается работоспособен (правильно работают по крайней мере (n+1) задающих блока) при и отказах в различных задающих блоках.

Частота генератора импульсов определяется собственной частотой одного из исправно работающих задающих блоков.

Надежность предлагаемого генератора значительно выше надежности известного генератора.

Формула изобретения

Синхронизированный генератор импульсов, содержащий (2п+1), где п-=

=1,2 3...,, задающих блока, каждый из которых включает в себя первый и последовательно соединенные второй и третий инверторы, охваченные емкостной обратной связью с выхода второго инвертора и резистивной обратной связью с выхода третьего инвертора на вход первого, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет синхронизации всех задающих блоков на частоте, определяемой средней собственной частотой (и+1) задающего блока, в каждый задающий блок введен мажоритарный элемент на (2п+1) входа, подсоединенный своим входом к выходу первого инвертора, а выходом — к входу второго инвертора, при этом остальные входы мажоритарного элемента соединены соответственно с выходом первого инвертора остальных

2п задающих блоков,, причем выход каждого задающего блока является соответствующим выходом синхронизированного генератора импульсов.

13/7653

Комбинация, Р

Выход F

Вход 2

Вход 3 Вход 1

0

0

-0

0

П р и м е ч а н и е. Вход 1 — выходной сигнал первого инвертора первого задающего блока; вход 2 — выходной сигнал первого инвертора второго задающего блока; вход 3 выходной сигнал первого инвертора третьего задающего блока;

F„ — выходной сигнал мажоритарного элемента.

13!7653

Составитель Ю.Романовский

Редактор Л.Пчелинская Техред Л.Олийнык Корректор. Л, Патай

Заказ 2435/55 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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