Логическое устройство, исключающее ложный логический сигнал на выходе

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах железнодорожной автоматики. Сущность изобретения: устройство содержит элементу ИЛИ-НЕ, каждый из которых выполнен на четырёх оптоэлектронных ключах , четырех выпрямителях и двух управляемых генераторах. выпрямители выполнены в виде схемы удвоения напряжения , второй вентиль которых является светодиодныМ; 1 табл., 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5U 1798916 А1 (я)з Н 03 К 19/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4149041/21 (22) 19.11.86 (46) 28.02.93. Бюл. М 8 . (71) Ленинградский институт инженеров же.лезнодорожного транспорта им. акад.

В.Н.Образцова (54) ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЛОЖН6!Й ЛОГИЧЕСКИЙ СИГНАЛ НА ВЫХОДЕ (57) Изобретение относится к импульсной технике. и может быть использовано в устройствах железнодорожной автоматики, Сущность изобретения . устройство содер{72) О,К.Дрейман, Д.В.Гаазов и А.Ю.Нагайцеаа

{56) Авторское свидетельство СССР

М 915238, кл. Н 03 К 19/02, 1982.

Доманицкий С.M. Построение надеж-. ных логических устройств. M.: Энергия, 1971, с. 154, рис. 5.8а, жит элементы ИЛИ-НЕ, каждый из которых выполнен на четырех оптоэлектронных ключах, четырех выпрямителях и двух управляемых генераторах. В ы п ря мители выполнены в виде схемы удвоения напряжения, второй вентиль которых является светодиодным. 1 табл., 3 ил.

Изобретение отйосится к импульсной . нены с входами первого управляемого генетехйике и может быть использовано в раз- ратора, выходы BToporo и четвертого выпряличных устройствах дйскретной автомати- мителей соединены друг q другом и с входом второго управляемого генератора, выходы ки.

Целью изобретения является повыцпьуправляемых генераторов соединены с выиие .надежнОсти и расширение функцио- ходами устройства, выпрямители выполненалъных вОзможностей. -. ны в виде несимметричной схемы удвоения Цель достигается тем, что в устройстве, .: напряжения, второй диод которой выполсодержащем первый, второй и третий логи- нен светодиодным; ческие элементы, входы первого и второго Выполнениелогическихэлементовсonэлементов подключены к входам устройсттоэлектронными ключами позволяет разлива,выходытретьегоэлейентапо ключенык чать полярность поступающих на вход выходам устройства,дополнительнблагичЕ- устройства ймпульсных сигналов, легко изменять функцию логического элемента переключейием полярности входного светодиода оптоэлектройно""о ключа (на скиеэаемейты выполнены с разделительными входами и выхОдами -логических

"сигналов "1" и "0", причем выходы "1" и "0" первогоивторогоэлементовсоединенйсо- фиг.2 элемент реализует функцию 2ИЛИНЕ. если соединить с общим йроводом входы 15, 17, 19, 21 и функцию 2И, если отеетственно с первыми и вторыми входами

"1" и "0" третьего элемента, и содержат пер. вый; второй, третий и четвертый оптоэлект- соединить с общим проводом входы 14, 16, ронные ключи, входы которых йодключены 18, 20). Кроме того. за счет применения опк входам элемента, а выходы соединены с тронов логический элемент имеет более вы еходами соответственйо первого, второгО, сокую помехоустойчивость и возможность тре1ьегои четвертого выпрямителей, выхо- гальванической развязки блоков и узлов. ды первого и третьего выпрямителей соеди- Выполнение выпрямителей по несиммет1798916

15

25

35

45

55 ричной схеме удвоения напряжения позволяе контролировать работу оптоэлектронного ключа при поступлении на его вход импульсов определенной полярности, преобразуя их в постоянное напряжение противоположной полярности. Одновременно. благодаря тому, что второй диод выполнен светодиодным, он излучает свет. При прекращении импульсной работы оптоэлектронного ключа светодиод не горит, даже если поврежден (пробит) первый конденсатор выпрямителя, Таким образом, при выполнении выпрямителя по схеме удвоения напряжения с использованием светодиода получаем надежную индикацию импульсной работы элементов устройства и преобразование импульсов одной полярности в постоянное напря>кение другой полярности только при исправности всех элементов, Это дает возможность повысить надежность и контролепригодность устройства, Все высоконаде>кные устройства дискретной автоматики, исключающие ложный сиг- нал на выходе и выполненные на интегральных микросхемах или микропроцессорах (например,. устройства железнодорожной автоматики. и телемеханики), работают в импульсном режиме и их выходные сигналы имеют вид последовательности импульсов. Заявляемое устройство легко стыкуется с такими устройствами дискретной автоматики и может играть роль контрольного элемента в различных случаях дублирования и резервирования аппаратуры.

Выполнение логических элементов с раздельными входами и выходами логических сигналов "1" и "0" повышает защищенность устройства от ложных сигналов на выходе при повреждении элементов и сообщении проводов. Известен логический элемент по а.с. M 915238, кл. Н 03 К 19/02. Но данный элемент рассчитан на входные сигналы постоянного напряжения и поэтому

его нельзя использовать в качестве контрольного органа при дублировании высоконадежных устройств автоматики, работающих в импульсном режиме. Кроме того, данное устройство имеет возможность появления ложного сигнала на выходе устройства при сообщении входов элемента с шинами питания, т,к. выход элемента, предшествующего рассматриваемому, имеет значительно большее внутреннее сопротивление (определяемое разделительными резисторами 14, 15), чем внутреннее сопротивление источников питания положительной или отрицательной полярности, В устройстве-прототипе при появлении на его входах комбинаций 01 или 10 должен работать генератор 1, но это не может произойти, т,к. разнополярные сигналы на входах устройства скомпенсируются на резисторах 18 и 19, и на конденсаторе генератора 1 будет напряжение 0 В. Генератор

1 будет работать только при комбинации на входе 00 (то есть на обоих входах положительное напряжение).

Таким образом, заявляемое устройство благодаря новой совокупности признаков позволило легко изменять логическую функцию, повысить помехоустойчивость, надежность и контролепри годность логического элемента, облегчить стыковку его с дискретными устройствами автоматики, не допускающими ложный сигнал на выходе, В соответствии с вышеизложенным, отличительные признаки заявляемого устройства являются существенными, и положительный эффект, заключающийся в расширении функциональных возможностей и повышении надежности устройства, достигается при использовании всей совокупности существенных признаков изобретения, На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства, состоящего из логических элементов 1, 2, 3. Входы элементов 1, 2 подключены к входам устройства, а их выходы соединены с входами элемента 3, выходы которого подключены к выходам устройства.

Устройство исключает возможность ложных сигналов на выходе, т.е. возможность перехода логического "0" в "1" и, наоборот, в случае использования двухполярных импульсных сигналов, например, когда логической "1" поставлены в соответствие импульсные сигналы отрицательной полярности, логическому "0" — импульсные сигналы положительной полярности. Повреждение элементов устройства приводить лишь к пропаданию логического сигнала на выходе (отсутствию импульсов или появлению постоянного напряжения), что является сигналом аварии и от которого последующие элементы не работают.

На фиг,2 представлена принципиальная схема логического элемента, состоящего из оптоэлектронных ключей 4-7, входы которых являются входами устройства, а выходы соединены с входами выпрямителей 8 — 11, выходы выпрямителей 8, 10 соединены с входами первого управляемого генератора

12, выходы выпрямителей 9, 11 соединены друг с другом и с входом второго управляемого генератора 13. выходы 37 и 39 соответственно первого генератора 12 и второго

1798916

10

15 гического элемента

25

35

50 генератора 13 являются выходами устройства.

Устройство {фиг.1) реализует функцию Y

= (x)VxQ) (x3Vx4), если входы 15, 17, 19, 21 логических элементов 1, 2, 3 соединить с общим проводом. Входы 14 и 18 логических элементов 1, 2, 3 являются в этом случае входами "О", входы 16, 20 входами "1", выход 37 — выходом "1", а выход 39 — выходом

"О". При соединении входов 14, 16, 18, 20 . логических элементов 1, 2, 3 с общим проводом устройство реализует функцию Y =- x>. х2 Чхз х4 (фиг.3), Устройство (фиг.1) работает следующим образом, На входы 14 или 16. 18 или 20 элементов

1, 2 поступают логические сигналы х1, хг, хз, х4. При поступлении на входы 14 и 18 импульсных сигналов положительной полярности (О) транзисторы. оптоэлектронных ключей 4, 6 открываются, а в паузах между импульсами закрываются. Когда транзисторы оптоэлектронных ключей 4, 6 закрыты— заряжаются конденсаторы 22, 29 выпрямителей 8; 10, а когда транзисторы ключей 4, 6 открываются — конденсаторы 22, 29 через светодиоды 24; 31 заряжаются на конденсаторы 25, 32. При периодическом переключении ключей 4, 6 и исправности выпрямителей 8, 10 горят светодиоды 24, 31, Таким образом, выпрямители 8, 10 преобразуют импульсные сигналы положительной полярности в постоянное напряжение отрицательной полярности. При этом возбуждается генератор 12, на его выходе 37 появляются импульсные сигналы отрицательной полярности ("1") относительно общего провода 38. Если на одном из входов

14 или 18 отсутствует сигнал "0" — генератор

12 не возбуждается, и на его выходе 37 отсутствуют импульсы отрицательной полярности. При этом на одном из входов 16 или 20 оптоэлектронных ключей 5, 7 появляются импульсные сигналы отрицательной полярности. При периодическом переключении транзисторов. ключей 5, 7 горят светодиоды 28 или 35 выпрямителей 9, 11, и на конденсаторе 36 формируется и ол о>кител ьное напряжение. При этом возбуждается генератор 13, на его выходе 39 появляются импульсные сигналы положительной полярности ("О") относительно общего провода

38. Таким образом, каждый из логических элементов 1, 2, 3 реализует функцию 2ИЛИНЕ.

В соответствии с входными сигналами на входах 37 или 39 элементов 1, 2 появляются логические сигналы, которые поступают на входы 14 или 16, или 20 элементов 3, на выходах 37 или 39 которого формируется логический сигнал соответственно функции

Y = (х1Чх2) (xzVx4), реализуемой всем устройством.

Выпрямители 8, 9, 10, 11 содержат конденсаторы 25, 32, 36 с четырьмя выводами, которые необходимы для того, чтобы при обрыве любого из его выводов пропадало постоянное напряжение нэ выходе выпрямителей. Таким образом, обрыв конденсаторов 25, 32, 36 не вызовет, как в случае применения обычного конденсатора, прохождения высокочастотных составляющих сигналов выпрямления на выход схемы лоПовреждение элементов устройства приводит к срыву высокочастотных колебаний генераторов 12, 13 и, как следствие; к пропаданию импульсных сигналов на выходе логического элемента. При неисправности ключей 4, 5, 6, 7 (прекращение импульсной работы) или пробое конденсаторов 22, 26, 29, 33 и обрыве диодов 23, 27, 30, 34 выпрямителей 8, 9, 10, 11 светодиоды

24, 28, 31, 35 не горят, т.к. они включены в обратном направлении по отношению к питающим оптоэлектронные ключи источникам питания. То есть, при повреждении. оптоэлектронных ключей 4, 5, 6, 7 или выпрямителей 8, 9, 10, 11 отсутствует свстодиодная индикация состояния входов элемента, что повышает контролепригодность элемента.

Таким образом, ни одно из повреждений схемы не приводит к появлению нэ выходе вместо сигнала "1" сигнала "О" и наоборот.

Рассмотренная схема одного из 1, 2, 3 логических элементов 2 ИЛ И-Н Е может быть в результате незначительных изменений преобразована в схемы других логических элементов. Действительно, изменение полярности входных диодов оптоэлектронных ключей 4, 5, 6, 7. (входы 14, 16, 18, 20 соединить с общим проводом) преобразует логический элемент ИЛИ-НЕ в И.

При объединении входов 14 и 18, 16 и 20 логический элемент ИЛИ-НЕ преобразуется в элемент НЕ. Замена транзисторов в оптоэлектронных ключах 4, 5, 6, 7 и в генераторах 12, 13 на транзисторы с другим типом проводимости (n-p-и нэ р-и-р и наоборот) и изменение полярности включения диодов выпрямителей приводит к преобразованию элемента ИЛИ-НЕ в ИЛИ, Если, кроме того, изменить полярность подключения диодов оптоэлектронных ключей 4-7, то элемент

ИЛИ-HE преобразуется ь И-НЕ.

1798916

Таблица исправности элемента 2ИЛИгНЕ (для укаэанных видов логических сигналов) имеет вид:

Использование изобретения предполагается в устройствах ж.д. автоматики, не допускающих появления ложных сигналов и обеспечивающих безопасность движения поездов. 5 предлагаемое устройство надежнее и имеет более. широкие функциональные возможности (выше помехоустойчивость, контролепригодность, облегчено изменение логической функции элемента, легче осуще- 10 ствйть стыковку с дискретными устройства- .: ми автоматикй, йе допускающими ложный сигнал на выходе}, чем устройство-прототип.

Формула изобретения

Логическое устройство, исключающее ложный логический сигнал на выходе, содержащее первый, второй и третий логиче- ские элементы, входы первого и второго 20 элементов подключены к входам устройства, выходы третьего элемента подключены к выходам устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью п6вышения надежности функционирования и контролепригодности, логические элементы выполнены с раздельными входами и выходами логических сигналов "1" и "0", причем выходы "1" и "0" первого и второго элементов соединены соответственно с первыми и вторыми входами

"1 "и "О" третьего элемента; и содержат первый, второй, третий и четвертый оптоэлектронные ключй, входы которых подключены к входам элемента, а выходы соединены с входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого выпрямителей, выходы первого* и третьего выпрямителей соединены с входами первого управляемого генератора, выходы второго и четвертого выпрямителей соединены друг с другом и с входом второго управляемого генератора, выходы первого и второго генераторов являются выходами элементами, выпрямители выполнены в виде несимметричной схемы удвоения напряжения, второй вентиль которых выполнен светодиодным.

1798916

2/ = л%

Составитель О.Дрейман

Техред М.Моргентал Корректор А,.Козориз

Редактор

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

Заказ 779 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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