Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для синхронизации резервированных делителей частоты. Цель изобретения - повышение стабильности частоты выходных сигналов путем установки (с сохранением знака рассогласования) нормированного интервала отставания или опережения рассинхронизированных каналов. Многоканальное резервированное устройство для формирования тактовых импульсов содержит три канала, в каждом из которых имеются генератор импульсов, делитель частоты, мажоритарный элемент, формирователь одиночного импульса, два злемента НЕ, три регистра, элемент 2И-ИЛИ-НЕ, два элемента 2И-НЕ. элемент ИЛИгНЕ и три инвертора. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.(Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (31) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1 (21) 4839810/24 (22) 27.04.90 (46) 23,02.92. Бюл. М 7 . (71) Научно-производственное объединение Геофизика" (72) В.С.Махов, И,В.Долгов, Н.М.Морозова и А,В.Савичев (53) 681.374.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N.632108; кл. G. 06 F 11/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР . М 767764, кл, 6 06 F 1 1./00, Н 05 К 10/00, 1977. (54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение отноцлтся к вычислительной технике и может быть использовано при построении высокостабильных резервированных генераторов так1овых импульсов и делителей частоты.

Известно резервированное многоканальное устройство для формирования так- . товых 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.

Недостаток устройства состоит в том, что. если частоты задающих генераторов в каналах отличаются между собой, то канал, (я)5 6 06 F 11/18. Н 05 К 10/00 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для синхронизации резервированных делителей частоты. Цель изобретения — повышение стабильности частоты выходных сигналов путем установки (с сохранением знака рассогласования) нормированного интервала отставания или опережения рассинхронизированных каналов. Многоканальное резервированное устройство для формирования тактовых импульсов содержит три канала, в каждом из которых имеются генератор импульсов, делитель частоты, мажоритарный элемент, формирователь одиночного импульса. два элемента НЕ, три регистра, элемент 2И-ИЛИ-НЕ. два элемен. та 2И-НЕ, элемент ИЛИ-.НЕ и три инвертора.

1 э:и. ф-лы, 4 ил. частота которого выше, переводит в единичное состояние свой триггер раньше,. чем в других каналах, а делитель этого канала продолжает считать входные импульсы, за счет этого происходит нарушение синфазной работы делителей. После срабатывания мажоритарного элемента и формирователя одиночного импульса происходит синфазирование работ делителей частоты разных каналов, однако диаграмма работы делителя частоты канала, в котором частота задающего генератора была выше, будет искажена.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является резервированное многоканальное устройство для. формирования тактовых импульсов, содер. жащее в каждом канале автогенератор, сое1714607 диненный через элемент И-НЕ с делителем частоты, дешифратор, соединенный с информационным входом триггера памяти, мажоритарный элемент и формирователь импульсов, входы которого соответственно 5 соединены с выходом автогенератора и выходом мажоритарного элемента, триггеры привязки фазы, триггер обратной связи и элемент И-Н Е, Недостаток устройства состоит в том. 10 чта в процессе синфазирования работы каналов опережающий сигнал относительно . среднего становится отстающим. Средним выходным становится сигнал другого канала, что приводит к снижению стабильности 15 частоты выходного сигнала устройства.

Целью изобретения является повышение стабильности формирования частоты выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что 20 в резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых- импульсов, содержащее три канала, каждый из которых включает генератор импульсов, делитель частоты, мажоритарный элемент и 25 формирователь одиночного импульса, выход генератора импульсов соединен с тактовыми входами делителя частоты. и формирователя одиночного импульса, информационный вход которого подключен к 30 выходу мажоритарного элемента, в каждый канал введены элемент 2И-ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов подстройки. вход начальной установки канала соединен с входами сброса делителя частоты и фарми- 35 рователя импульса подстройки, управляющий вход рода работы которого подключен к выходу формирователя одиночного импульса, управляющий выход рода работы соединен с одноименным входом делителя 40 частоты, тактовый вход — с выходом генератора импульсов, а выход корректирующего сигнала подключен к информационному входу делителя частоты, первый информационный выход которога соединен с инфор- 45 мационным входом формирователя импульса подстройки, стробирующий вход которого подключен к второму информационному выходу делителя частоты, третий информационный выход которого соединен с 50 первым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму страбирующим входам канала, а выход соединен с выходом страбирующега сигнала 55 канала и первым входом мажоритарного элемента, второй и третий входы. которого подключены соответственна к информационным выходам других каналов, а выход является информационным выходом данного канала, причем формирователь импульсов подстройки содержит регистр сдвига, элемент НЕ, первый и второй элементы И-НЕ и элемент ИЛИ-Н Е, вход сброса регистра сдвига подключен к входу сброса формирователя импульсов подстройки, тактовый вход которого соединен с тактовым входом регистра сдвига, первый — четвертый информационные входы и управляющий вход направления сдвига кОторого подключены к шике логического нуля, первый вход управления сдвигом регистра сдвига соединен с шиной логической единицы, а второй вход управления сдвигом подключен к управляющему входу рода работы формирователя импульсов подстройки и первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен со стробирующим входом формирователя импульсов подстройки, а выход подключен к первому входу элемента

ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим выходом рода работы формирователя импульсов подстройки, информационный вход которого подключен к первому входу второго элемента И-НЕ и входу элемента НЕ, выход которого соединен с последовательным входом сдвиговаго регистра, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и выходом корректирующего сигнала формирователя импульсов подстройки, При этом делитель частоты содержит первый и второй регистры сдвига и первый и второй элементы НЕ, тактовый вход делителя частоты подключен к тактовым входам первого и второго регистров сдвига, входы сброса которых соединены с входом сброса делителя частоты, выход первого регистра сдвига подключен к последовательному входу второго регистра сдвига, первый выход которого соединен с первым информационным выходом делителя частоты, второй выход через первый элемент НЕ соединен с вторым информационным выходом делителя частотЫ и первым и вторым.информационными входами первого регистра сдвига, а третий выход подключен к третьему информационному выходу делителя частоты и через второй элемент НЕ к последовательному входу первого регистра сдвига, третий информационный вход которого соединен с информационным входом делителя. частоты, управляющий вход рода работы которога подключен к первым входам управления сдвигом первого и второго сдвиговых регистров, вторые входы управления сдвигом котоаых соединены с их управляющими входами направления сдвига, четвертым информационным входом первого регистра

1714607 сдвига, первым — четвертым информационными входами второго регистра сдвига и шиной логической единицы.

На фиг.1. приведена структурная схема одного канала многоканального устройства 5 формирования тактовых импульсов; на фиг.2 — 4 — эпюры напряжений в характерных точках устройства соответственно опережающего; отстающего и среднего каналов, где сплошной линией обозначен скорректиро- 10 ванный сигнал, пунктирной линией — опережающий и отстающий сигналы,ф — момент коррекции(параллельная запись в регистры делителя частоты).

Устройство содержит резервные кана- 15 лы, каждый из которых состоит из генератора 1 импульсов, соединенного с тактовым входом делителя 2 частоты, формирователя

3 импульсов подстройки и формирователя 4 одиночного импульса, выход которого сое- 20 динен с управляющим входом рода работы формирователя 3 импульсов подстройки,, информационный вход которого соединен с первым информационным выходом делителя 2 частоты, второй информационный вы- 25 ход которого соединен со стробирующим входом формирователя 3 импульсов подстройки, информационный выход которого соединен с параллельным информацион- . ным входом делителя 2 частоты, управляю- 30 щий вход родэ работы которого соединен с . управляющим выходом рода работы формирователя 3 импульсов подстройки, вход начальной установки устройства соединен с входами начальной установки делителя 2 35 частоты и формирователя 3 импульсов.подстройки, третий информационный выход делителя 2 частоты соединен с первым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ 5, второй и третий входы которого соединены с.входами уст- 40 ройства, а выход — с первым входом мажоритарного элемента 6 первого, второго и третьего каналов, второй и третий входы мажоритарного элемента 6 соединены с выходами элементов 2И-ИЛИ-НЕ 5 второго и 45 третьего каналов,. выход — с информационным входом формирователя 4 одиночйого импульса и выходом устройства. Информационный вход формирователя 3.импульсов подстройки через инвертор 7 соединен с 50 информационным входом сдвигового регистра 8 и первым входом элемента 2 И-НЕ 9, второй вход которого соединен с выходом четвертого разряда сдвигового регистра 8, первый вход элемента 2 И-НЕ 10 соединен 55 со стробирующим входом формирователя 3 импульсов подстройки, второй вход — с уп.равляющим входом рода работы сдвигового регистра 8 и является управляющим входом рода работы формирователя 3 импульсов подстройки, выход — с первым входом элемента 2 ИЛИ-НЕ 11, второй вход которого соединен с выходом элемента 2 И-НЕ 9 и является информационным выходом формирователя 3 импульсов подстройки, выход элемента 2 ИЛИ-НЕ 11 соединен с управляющим выходом рода работы формирователя

3 импульсов подстройки, тактовый вход и вход начальной установки сдвиговых регистров 12 и 13 являются соответственно тактовым входом и входом начальной установки делителя 2 частоты, выход четвертого разряда сдвигового регистра 12 соединен с последовательным информационным входом сдвигового регистра 13, информационный выход которого соединен с третьим информационным выходом делителя 2 частоты и через инвертор 14 с последовательным информационным входом сдвигового регистра 12, выход седьмого разряда сдвиового регистра 13 через инвертор 15 соединен с первым и вторым параллельными входами сдвигового регистра 12 и вторым информационным выходом делителя 2 частоты, первый информационный выход которого соединен с выходом восьмого разряда сдвигового регистра 13, первый вход управления сдвигом, первый — четвертый информационные входы, управляющий вход направления сдвига регистра 13 сдвига соединены с первым входом управления сдвигом, четвертым информационным входом, управляющим входом направления сдвига регистра 12 сдвига и с шиной логической единицы. Информационный вход 0-триггера 16 соединен с информационным входом формирователя 4 одиночного импульса, прямой выход 0-триггера 16 соединен с информационным входом D-триггера 17 и первым входом элемента 2 И 18, второй вход которого соединен с инверсным выходом

D-триггера 17, тактовый вход D-триггеров

16 и 17 является тактовым входом формирователя 4 одиночного импульса, выход элемента 2И является выходом формирователя

4 одиночного импульса.

Устройство работает следующим образом.

В каждом канале при включении напряжения питания сигнал начальной установки устанавливает в нулевое состояние выходы регистров 12 и 13 делителя 2 частоты и выходы регистра 8 формирователя 3 импульсов подстройки для получения на выходах

"Вых.3" делителей 2 частоты трех каналов сигналов с одним периодом следования.

Сигналы генератора 1 импульсов поступают на тактовые входы регистров 12 и 13 и сдвигают сигнал логической единицы, поступающий на 0о-вход регистра 12 с выхода

1714607 чину, меньшую предельной. Следующая 30 коррекция происходит только после следующего превышения допустимого отклоне35

40 разом (фиг,2). Допустим, что в одном из каналов, например первом, на информационном выходе делителя 2 частоты "Вых.3" 45

55 инвертора 14. На вход последнего поступает сигнал "Лог.О" (после начальной установки) с информационного выхода "бр" регистра 13. При появлении логической единицы на информационном выходе "",. " регистра 13 íà Do-вход регистра 12 поступает уровень логического нуля, который сдвигается тактовыми импульсами генератора 1 импульсов. Таким образом, на информационном выходе ("Вых,3") делителя 2 частоты формируются сигналы с частотой, равной частоте генератора импульсов, деленной на

12, Рассмотрим различные случаи рассинхронизации каналов, которые могут возникнуть по любой причине, приводящей к изменению задержки между одноименными фронтами выходной частоты. Характерн ы ми моментами я вля ются два. Первый— фронт сигнала одного из каналов начал опережать фронты сигналов двух остальных каналов и второй — отставать, 8 основу работы устройства заложен следующий принцип: если опережение или отставание фронта сигнала начинает превышать заданную предельно допустимую величину, то осуществл яется коррекция, после которой корректируемый сигнал канала остается опережающим или отстающим, но на велиния. Таким образом, после коррекции средний канал остается средним и определяет частоту и стабильность выходного сигнала "В ых.1". Если сдвиг по фазе находится в пределах допуска, то коррекции не происходит.

Устройство в случае опережения работает следующим образом.

Синхронизация делителей 2 частоты разных каналов происходит следующим обсигнал опережает сигналы на информационных выходах делителей 2 частоты других каналов на величину, большую двух периодов импульсов генератора 1 импульсов своего канала. При этом на информационном выходе "Вых.1" формирователя 3 импульсов подстройки первого канала формируется уровень "Лог.0", на управляющем выходе рода работы "Вых,2" — уровень "Лог.1", которые поступают соответственно на третий информационный вход и управляющий вход рода работы "Вх,4" делителя 2 частоты.

Уровень "Лог.1" на "Вх.4" делителя 2 частоты соответствует установке режима паэаплельной перезаписи в регистры 12 и 13 по

25 переднему фронту частоты генератора до тех пор, пока не кончится положительный потенциал на "Bx,4", После этого при уровне "Лог,0" на "Вх.4" осуществляется последовательный сдвиг информации в регистрах

12 и 13.

Формирование сигнала "Лог.1" на втором управляющем входе рода работы "Вх.4" и на третьем информационном входе "Вх.3" делителя 2 частоты осуществляется следующим образом.

Сигнал с выхода восьмого разряда

"Вых.1" делителя .2 частоты поступает на первый вход элемента 2 И-HE 9 и через инвертор 7 íà 0о-вход регистра 8 формирователя 3 импульсов подстройки. С выхода формирователя 4 одиночного импульса на второй управляющий вхоД рода работы регистра 8 поступает сигнал логического нуля и разрешает сдвиг входной информации.

Уровень логической единицы с выхода двенадцатого разряда сдвигового регистра 8 поступает на второй вход элемента 2 И-НЕ

9, Наличие логической единицы на обоих входах элемента 2 И-HE 9 формирует на выходе последнего сигнал логического нуля, который поступает на третий информационный вход делителя 2 частоты и на второй вход элемента 2 Mill Í Е 11. На первый вход последнего поступает сигнал. "Лог. 1", так как на "Вых.2" делителя 2 частоты имеется

"Лог.0", который инвертируется элементом

2 И-НЕ 10 и разрешает прохождение сигнала с второго входа элемента 2 ИЛИ-НЕ 11 на его выход. При этом на выходе элемента

2 ИЛИ-НЕ 11 формирователя 3 импульсоа подстройки первого канала формируется положительный сигнал, который определяет режим параллельной перезаписи регистров делителя 2 частоты, в результате чего обеспечивается задержка заднего фронта и соответственно последующего переднего фронта опережающего сигнала и тем самым синфазирование сигнала первого канала (точка @на фиг.2).

Сочетание логических нулей и единиц на информационных входах сдвигового регистра 12 делителя 2 частоты при наличии уровня "Лог.1" на управляющем входе рода работы "Вх.4" сдвиговых регистров 12 и 13 определяет нормированный интервал опережения опережающего сигнала. Нормированный интервал опережения сигнала равен одному периоду частоты тактовых импульсов генератора 1 импульсов, Если интервал опережения сигнала начинает превышать два периода тактовых импульсов генератора, то происходит задержка переднего фронта опережающего сигнала до величины одного периода тактовых импуль1714607

30

40

55 сов генератора. При опережении сигнала меньше, чем на два периода тактовых импульсов генератора, задержка опережающего сигнала не происходит.

Информационный сигнал опережающего канала с выхода делителя 2 частоты поступает через элемент 2 И-ИЛИ-НЕ 5 на один из входов мажоритарного элемента.б, который срабатывает после появления логи- 10 ческой единицы на выходе элемента 2 И-.

ИЛИ-НЕ 5 доугого канала. При этом формирователь 4 одиночного импульса вырабатывает по переднему фронту тактовой частоты генератора 1 импульсов короткий импульс длительностью, равной периоду импульсов генератора 1 импульсов, который поступает на второй управляющий вход рода работы регистра 8 формирователя 3 импульсов подстройки и при совпадении

1 переднего фронта тактового импульса генератора 1 обнуляет регистр 8.

Сформированный короткий импульс задержан относительно переднего фронта ма-. жоритированного сигнала на величину задержки .переднего фронта сигнала генератора 1 импульсов того канала, в котором формируется короткий импульс относительно переднего фронта мажоритированного ° сигнала. Короткий импульс, формируемый фбрмирователем 4 одиночного импульса, не влияет на работу опережающего канала. Если фаза сигнала на информационном выходе делителя 2 частоты в одном из каналов отстает от переднего фронта мажоритированного сигнала, то вырабатываемый формирователем 4 одиночного импульса короткий импульс обнуляет сдвиговый регистр 8 формирователя 3 импульсов подстройки и разрешает параллельную запись входной информации в сдвиговые регистры

12 и 13 в соответствии с потенциалами на их параллельных информационных входах и тем самым приближает передний фронт. отстающего сигнала к переднему фронту мажоритированного сигнала до одного периода частоты генератора 1 импульсов.

Диаграммы работы среднего канала приведены на фиг.4.

Для проверки работоспособности каждого канала на входы "2" и "3" устройства подаются сигналы, имитирующие на выходе элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 5.отказ канала, эквивалентный "Лог.1" или "Лог.0" перед мажоритарным элементом. Таким образом, если в двух других каналах. имеется отказ, эквивалентный "Лог.1" или "Лог.О", то сигнал (частота) на выходе "1" устройства отсутствует.

Формула изобретения

1. Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее три канала, каждый из которых включает генератор импульсов, делитель частоты, мажоритарный элемент и формирователь одиночного импульса, выход генератора импульсов соединен с тактовыми входами делителя частоты и формирователя одиночного импульса, информационный вход которого подключен к выходу мажоритарного элемента, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности формирования частоты выходного сигнала, в каждый канал введены элемент 2 И-ИЛИ-КЕ и формирователь импульсов подстройки, вход начальной установки канала соединен с входами сброса делителя частоты и формирователя импульса подстройки, управляющий вход рода работы которого подключен к выходу формирователя одиночного импульса, управляющий выход рода работы соединен с одноименным входом делителя частоты, тактовый вход — с выходом генератора импульсов, а выход корректирующего сигнала подключен к информационному входу делителя частоты, первый информационный выход которого соединен с информационным входом формирователя импульса подстройки, стробирующий вход которого подключен к второму информационному выходу делителя частоты, третий информационный выход которого соединен с первым входом элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму стробирующим входам канала, а выход соединен с выходом стробирующего сигнала канала и первым входом мажоритарного элемента, второй и третий входы которого подключены соответственно к информационным выходам других каналов, а выход является информационным выходом данного канала, причем формирователь импульсов подстройки содержит регистр сдвига, элемент НЕ„первый и второй элементы И-НЕ и элемент ИЛИ-НЕ, вход сброса регистра сдвига подключен к входу сброса формирователя импульсов подстройки, тактовый вход которого соединен с тактовым входом регистра сдвига, первый— четвертый информационные входы и управляющий вход направления сдвига которого подключены к шине логического нуля, первый вход управления сдвигом регистра сдвига соединен с шиной логической единицы, а второй вход управления сдвигом подключен к управляющему входу рода работы формирователя импульсов подстройки и первому входу первого элемента И-НЕ, вто1714607 рой вход которого соединен со стробирующим входом формирователя импульсов подстройки, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим выходом рода работы формирователя импульсов подстройки, информационный вход которого подключен к первому входу второго элемента И-НЕ и входу элемента НЕ, выход которого соединен с последовательным входом сдвигового регистра, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-Н Е и выходом корректирующего сигнала формирователя импульсов подстройки.

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что делитель частоты содержит первый и второй регистры сдвига и первый и второй элементы НЕ, тактовый входделителя частоты подключен к тактовым входам первого и второго регистров сдвига, входы сброса которых соединены с входом сброса делителя частоты, выход первого регистра сдвига подключен к последовательному входу второго регистра сдвига, первый выход которого соединен с первым информационным выходом делителя частоты, второй вы5 ход через первый элемент НЕ соединен с вторым информационным выходом делителя частоты и первым и вторым информационными входами первого регистра сдвига, а третий выход подкл очен к третьему инфор10 мационному выходу делителя частоты и через второй элемент НЕ к последовательному входу первого регистра сдвига, третий информационный вход которого соединен с информационным входом делите15 ля частоты, управляющий вход рода работы которого подключен к первым входам управления сдвигом первого и второго сдвиговых регистров, вторые входы управления сдвигом которых соединены с их управляю20 щими входами направления сдвига, четвертым информационным входом первого регистра сдвига, первым — четвертым информационными входами второго регистра сдвига и с шиной логической единицы.

1714607

171 4б07

3 l !

„з

1 L

l

1 ( (° Р» Р» Р» С4 Р» Р» S4 Р» Р»

»-4 Ж С Э Ф lA CO W СО Д менвк оле1пнакейеио чиехииеД

1 3

I б

1.

3 I

1 !

l „з г 1

Г 1

1

I ! г

l !

1714607

ВИХ. ГИ

Ь с

СЪ (:

I

I

Г

+Т

IQl 4

Вих.У(И ) 1 I

6ЫХХ ЯИ

1714607 ппп.л

Зр

4р

5р бр

9р

Юр

Вых. I(>

Вых. ФОИ.Вых. ЛИП

Вых.2 ФИП

Составитель В.Мохов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Редактор И.Горная

Заказ 694 Тираж Подписное

BНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Д о

Хр

2р

Пр

I2p! ! !

I ! !!