Резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов

( 9)1) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 07 К 10/00 5 6 06 Е 11/18 обьединение .М.Морозова СССР977.СССРОГО КАНАЛ ЬМИРОВАНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ(54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ МННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРТАКТОВ ЫХ ИМПУЛ Ь СОВ Изобретение относртся к вычислительной технике и может быть использовано припостроении высокостабильных резервированных генераторов так 1 овых импульсов иделителей частоты,Известно резервированное многоканальное устройство для формирования так- .товых импульсов, содержащее в каждомканале задающий генератор; соединенныйчерез делитель частоты, элемент И, триггерс мажоритарными. элементами, выходы которых через формирователь импульсов установки и элементы задержки соединены свходом установки в "0" соответствующеготриггера,Недостаток устройства состоит в том,что, если частоты задающих генераторов вканалах отличаются между собой, то канал,(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 2 И-ИЛИ-НЕ, два элемен. та 2 И-НЕ, элемент ИЛИ-.НЕ и три инвертора.1 3: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, содержащее в каждом канале автогенератор, сое,Вых. 14 ИПВых.2 ФИП едактор И.Горна акэз 694 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 1 роизводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 5 о 1 р 2 р Пр 12 р Составитель В.МоховТехред М.Моргентал Корректор И.Мускадиненный через элемент И-НЕ с делителемчастоты, дешифратор, соединенный с информационным входом триггера памяти,мажоритарный элемент и формировательимпульсов, входы которого соответственно 5соединены с выходом автогенератора и выходом мажоритарного элемента, триггерыпривязки фазы, триггер обратной связи иэлемент И-НЕ,Недостаток устройства состоит в том. 10что в процессе синфазирования работы каналов опережающий сигнал относительно. среднего становится отстающим. Среднимвыходным становится сигнал другого канала, что приводит к снижению стабильности 15частоты выходного сигнала устройства.целью изобретения является повышение стабильности формирования частотывыходного сигнала,Поставленная цель достигается тем, что 20в резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее три канала, каждый изкоторых включает генератор импульсов, делитель частоты, мажоритарный элемент и 25формирователь одиночного импульса, выход генератора импульсов соединен с тактовыми входами делителя частоты. иформирователя одиночного импульса, информационный вход которого подключен к 30выходу мажоритарного элемента, в каждыйканал введены элемент 2 И-ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов подстройки. вход начальной установки канала соединен свходами сброса делителя частоты и формирователя импульса подстройки, управляющий вход рода работы которого подключенк выходу формирователя одиночного импульса, управляющий выход рода работысоединен с одноименным входом делителя 40частоты, тактовый вход - с выходом генератора импульсов, а выход корректирующегосигнала подключен к инФормационномувходу делителя частоты, первый информационный вцход которого соединен с информационнцм входом формирователяимпульса подстройки, стробирующий входкоторого подключен к второму информационному выходу делителя частоты, третий информационный выход которого соединен с 50первым входом элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, второй и третий входы которого подключенысоответственно к первому и второму стробирующим входам канала, а выход соединен с выходом стробирующего сигнала 55канала и первым входом мажоритарногоэлемента, второй и третий входы. которогоподключены 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 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 сдвигового 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 последовательномувходу первого регистра сдвига, третий информационный вход которого соединен с информационным входом делителя. частоты, управляющий вход рода работы которого подключен к первым входам управления сдвигом первого и второго сдвиговых регистров, вторые входы управления сдвигом котооых соединены с их управляющими входами направления сдвига, четвертым информационным входом первого регистрасдвига, первым - четвертым информацион- подстройки, выход - с первым входом зл- ными входами второго регистра сдвига и мента 2 ИЛИ-НЕ 11, второй вход которого шиной логической единицы. соединен с выходом элемента 2 И-НЕ 9 иНа фиг.1 приведена структурная схема является информационным выходом фородного канала многоканального устройства 5 мирователя 3 импульсов подстройки, выход формирования тактовых импульсов; на элемента 2 ИЛИ-НЕ 11 соединен с управляфиг.2 - 4 - эпюры напряжений в характерных ющим выходом рода работы формирователя точках устройства соответственно опережа импульсов подстройки, тактовый вход и ющего; отстающего и среднего каналов, где вход начальной установки сдвиговых реги- сплошной линией обозначен скорректиро строе 12 и 13 являются соответственно такванныйсигнал,пунктирнойлинией-опере- товым входом и входом начальной жающий и. отстающий сигналы,ф - момент установкиделителя 2 частоты, выходчетверкоррекции(параллельная запись в регистры того разряда сдвигового регистра 12 соедиделителя частоты), нен с последовательным информационнымУстройство содержит резервные кана входом сдвигового регистра 13, информацилы, каждый из которых состоит из генерато- онный выход которого соединен с третьим ра 1 импульсов, соединенного с тактовым информационным выходом делителя 2 часвходом делителя 2 частоты, формирователя таты и через инвертор 14 с последователь импульсов подстройки и формирователя 4 ным информационным входом сдвигового одиночного импульса, выход которого сое регистра 12, выход седьмого разряда сдвидинен с управляющим входом рода работы ового регистра 13 через инвертор 15 соедиформирователя 3 импульсов подстройки нен с первым и вторым параллельными информационный вход которого соединен с входами сдвигового регистра 12 и вторым первым информационным выходом делите- информационным выходом делителя 2 часля 2 частоты, второй информационныйвы тоты, первый информационный выход котоход которого соединен со стробирующим рого соединен с выходом восьмого разряда входом формирователя 3 импульсов под- сдвигового регистра 13, первый вход управ- стройки, информационный выход которого ления сдвигом, первый - четвертый инфорсоединен с параллельным информацион- мационные входы, управляющий вход ным входом делителя 2 частоты, управляю направления сдвига регистра 13 сдвига сощий вход родэ работы которого соединен с . единены с первым входом управления сдвиуправляющим выходом рода работы форми- гом, четвертым информационным входом, рователя 3 импульсов подстройки, вход на- управляющим входом направления сдвига чальной установки устройства соединен с регистра 12 сдвига и с шиной логической входами начальной установки делителя 2 35 единицы. Информационный вход О-триггечастоты и формирователя 3 импульсов.под- ра 16 соединен с информационным входом стройки,третийинформационныйвыходде- формирователя 4 одиночного импульса, лителя 2 частоты соединен с первым входом прямой выход О-триггера 16 соединен с инэлемента 2 И-ИЛИ-НЕ 5, второй и третий формационным входом О-триггера 17 и первходы которого соединены С.входами уст вым входом элемента 2 И 18, второй вход ройства, а выход - с первым входом мажо- которого соединен с инверсным выходом ритарного элемента 6 первого, второго и О-триггера 17, тактовый вход О-триггеров третьего каналов, второй и третий входы 16 и 17 является тактовым входом формиромажоритарного элемента 6 соединены с вы- вателя 4 одиночного импульса, выход элеходами элементов 2 И-ИЛИ-НЕ 5 второго и 45 мента 2 И является выходом формирователя третьего каналов,. выход - с информацион одиночного импульса.ным входом формирователя 4 одиночного Устройство работает следующим обраимпульса и выходом устройства. Информэ- зом.ционный вход формирователя З.импульсов В каждом канале при включении напряподстройки через инвертор 7 соединен с 50 жения питания сигнал начальной установки информационным входом сдвигового реги- устанавливает в нулевое состояние выходы стра 8 и первым входом элемента 2 И-НЕ 9, регистров 12 и 13 делителя 2 частоты и вывторой вход которого соединен с выходом ходы регистра 8 формирователя 3 импульчетвертого разряда сдвигового регистра 8, сов подстройки для получения на выходах первый вход элемента 2 И-НЕ 10 соединен 55 "Вых.З" делителей 2 частоты трех каналов со стробирующим входом формирователя 3 . сигналов с одним периодом следования. импульсов подстройки, второй вход - с уп.- Сигналы генератора 1 импульсов поступают равляющим входом рода работы сдвигового на тактовые входы регистров 12 и 13 и сдвирегистра 8 и является управляющим входом гают сигнал логической единицы, поступаю- рода работы формирователя 3 импульсов щий на Оо-вход реистра 12 с выходачину, меньшую предельной, Следующая 30коррекция происходит только после следующего превышения допустимого отклоне 35 40 разом (фиг,2). Допустим, что в одном из каналов, например первом, на информационном выходе делителя 2 частоты "Вых.З" 45 50 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 на Оо-вход регистра 12 поступает уровень логического нуля, который сдвигается тактовыми импульсами генератора 1 импульсов. Таким образом, на информационном выходе ("Вых,З") 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, Характерными моментами являются два. Первый - фронт сигнала одного из каналов начал опережать фронты сигналов двух остальных каналов и второй - отставать, В основу работы устройства заложен следующий принцип: если опережение или отставание фронта сигнала начинает превышать заданную предельно допустимую величину, то осуществляется 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 "Вых,1". Если сдвиг по фазе находится в пределах допуска, то коррекции не происходит.Устройство в случае опережения работает следующим образом. Синхронизация делителей 2 частотыразных канадов 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.О", 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 парадлельной перезаписи в регистры 12 и 13 по 5 10 15 20 25 переднему фронту частоты генератора до тех пор, пока не кончится положительный потенциал на "Вх,4", После этого при уровне "Лог,О" 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.З" делителя 2 частоты осуществляется следующим образом.Сигнал с выхода восьмого разряда "Вых.1" делителя .2 частоты поступает на первый вход элемента 2 И-НЕ 9 и через инвертор 7 на Оо.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-НЕ 9 формирует на выходе последнего сигнал логического нуля, который поступает на третий информационный вход делителя 2 частоты и на второй вход элемента 2 ИЛИ-Н Е 11. На первый вход последнего поступает сигнал "Лог. 1", так как на "Вых.2" делителя 2 частоты имеется "Лог.О", 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 импульсой 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 фна 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 импуль20 25 30 35 40 50 55 сов генератора. При опережении сигналаменьше, 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 логической 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 переднего фронта тактового импульса генератора 1 обнуляет регистр 8.Сформированный короткий импульс задержан относительно передчего фронта ма-. жоритированного сигнала на величину задержки .переднего фронта сигнала генератора 1 импульсов того канала, в котором формируется короткий импульс относительно переднего фронта мажоритированногосигнала. 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 делителячастоты 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 НЕпервый 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, 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 ивходу 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 вы ход через первый элемент НЕ соединен свторым информационным выходом делителя частоты и первым и вторым информационными входами первого регистра сдвига, а третий выход подклочен к третьему инфор мационному выходу делителя частоты и через второй элемент НЕ к последовательному входу первого регистра сдвига, третий информационный вход которого соединен с информационным входом делите ля частоты, управляющий вход рода работыкоторого подключен к первым входам управления сдвигом первого и второго сдвиговых регистров, вторые входы управления сдвигом которых соединены с их управляю щими входами направления сдвига, четвертым информационным входом первого регистра сдвига, первым - четвертым информационными входами второго регистра сдвига и с шиной логической единицы.25