Каскадный коммутатор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСО 1 ИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 132245 3 К 170 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ель- томтике туре пре- раз- тенОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМ,/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 0 1005308, кл. Н 03 К 17/02, 15.03.83Каган Б. М. Электронные вычислиные машины и системы. - М., Энергоаиздат, 1985, с. 80, рис. 3. 19, г.(57) Изобретение относится к автомаи может быть использовано в аппараконтроля и измерения для коммутацииимущественно сигналов низкого уровняличных датчиков, например, термопар,зометров и т.п. Устроиство содержит выходной коммутатор 1, выход 2, сигнальные шины 3.1 - 3. (и - 1), групповые коммутаторы 4.1 - 4. (и - 1), формирователь 5 в каждом канале, элементы ИЛИ 6 и 7, счетчики 8 и 9, блоки 10 и 11 предустановки, блок 12 запуска, элемент 13 задержки, блок 14 стробирования, шину 15 тактовых импульсов. Каждый групповой коммутатор 4 содержит элементы И 16 и 17, инвертор 18, формирователь 19, счетчик 20, коммутатор 21 и усилитель 22. Изобретение обеспечивает повышение быстродействия коммутатора путем предварительной коммутации цепей в коммутаторах первых каскадов многокаскадного коммутатора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в аппаратуре контроля и измерения для коммутации преимущественно сигналов низкого уровня различных датчиков, например термопар, 5 тензометров и других.Цель изобретения - повышение быстродействия коммутатора путем предварительной коммутации цепей в коммутаторах первых каскадов многокаскадного коммутатора.На чертеже представлена функциональная схема каскадного коммутатора.Каскадный коммутатор содержит выходной коммутатор 1, выход которого соединен с выходом 2 каскадного коммутатора 1, сигнальные шины 3.1 - 3. (п - 1) которого соединены с сигнальными входами групповых коммутаторов 4.1, 4.24. (п - 1), выходы которых соединены с сигнальными входами выходного коммутатора 1. Кроме того, каскадный коммутатор содержит формирователь 5, первый 6 и второй 7 элементы ИЛИ, первый 8 и второй 9 счетчики, первый 10 и второй 11 блоки предустановки, блок 12 пуска, элемент 13 задержки, блок 14 стробирования, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 5, вход которого соединен с шиной 15 тактовых импульсов и со счетным входом счетчика 8, первый выход которого через элемент 13 задержки соединен со счетным входом счетчика 9, выходы которого соединены с одноименными входами блока 11 предустановки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 7, выход которого соединен с входом обнуления счетчика 9, выход блока 12 пуска соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 6 и 7, первый вход элемента ИЛИ 6 соединен с выходом блока 10 предустановки, входы которого соединены с одноименными выходами счетчика 8, первыми входами одноименных групповых коммутаторов 4.1 - 4. (п - 1) и входами блока 1440 стробирования, выходы которого соединены с управляющими входами выходного коммутатора 1, выход элемента ИЛИ 6 соединен с входом обнуления счетчика 8, первый выход счетчика 9 соединен с вторыми входами групповых коммутаторов. Каждый групповой коммутатор 4 содержит элементы И 16 и 17, инвертор 18, формирователь 19, счетчик 20, коммутатор 21, выход которого через усилитель 22 соединен с выходом группового коммутатора 4, первый вход которого через формирователь 19 соединен с первыми входами элементов И 16 и 17, а второй вход группового коммутатора 4. соединен с вторым входом элемента И 17 и через инвертор 18 с вторым входом элемента И 16, выход которого соединен со счетным входом счетчика 20, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, сигнальные входы которого соединены с соответствуюгцими сигнальными входами группового коммутатора 4.1, выход элемента И 17 соединен с входом обнуения счетчика 20.Каскадный коммутатор работает следующим образом.Все счетчики устройства представляют сооой счегчики ио модулю десять с дешифрацией выходного состояния. Счетчики вьиголиены на основе сдвигающего регисгра, что исключает сбои, связанные с дешифрацией. Элемент 3 задержки срабатывает ио положительному фронту сигнала, и время его задержки равно половине периода следования тактовых импульсов.Назначение блока 12 пуска - блокировать работу счетчиков 8 и 9 в иредпусковом состоянии коммутатора. Блок 10 предустановки представляет собой набор элементов И с монтажным элементом ИЛИ на выходе и набор уставок, ири этом каждый элемент И одним входом соединяется с одноименным выходом счетчика 8, вторым - с выходом одной из уставок.Аналогичен по устройству блок 11 предустановки. Блок 10 предустановки ограничивает число групповых коммутаторов 4. Блок1 предустановки ограничивает число каналов групповых коммутаторов 4.Перед началом работы счетчики 8 и 9 блокируются в нулевом состоянии сигналом с выхода блока 12 пуска через элементы ИЛИ 6 и 7. Г 1 ри пуске блокировка снимается.Первый цикл. Первый тактовый импульс, поступающий с шины 15 тактовых импульсов после пуска, устанавливает счетчик 8 ио счетному входу во второе состояние. При этом на первом выходе счетчика 8 устанавливается низкий уровень сигнала, а на втором - высокий. С шины 15 тактовых импульсов импульсы поступают также на вход формирователя 5 стробирующего сигнала, и в момент переключения счетчика 8 с выхода формирователя 5 стробирующего сигнала на управляющий вход блока 14 стробирования поступает запрещающий импульс, Во время его действия запрещается прохождение сигналов с выхода счетчика 8 через блок 14 стробирования на управляю щие входы выходного коммутатора 1. Сигнал с первого выхода счетчика 8 поступает на вход элемента 13 задержки, на вход формирователя 19 первого группового коммутатора 4.1 и на первый вход блока 14 стробирования.Элемент 13 задержки срабатывает только на положительный фронт сигнала, поэтому состояние счетчика 9 не изменяется. Формирователь 19 первого группового коммутатора 4. формирует иа отрицательном фрон. те сигнала первого выхода счетчика 8 положителЬный импульс, который поступает на первые входы элементов И 16 и 17 первогогруппового коммутатора 4.1. На второй вход элемента И 7 поступает высокий уровень сигнала с первого выхода счетчика 9, поэтому на выходе элемента И 7 формируется положительный им пульс, который сбрасывает счетчик 20 первого группового коммутатора 4.1. На второй вход элемента И 16 сигнал с первого выхода счетчика 9 поступает через инвертор 18 низким уровнем, поэтому элемент И 16 закрыт.На первом выходе счетчика 20 первого груп нового коммутатора 4.1 уста на вливается высокий уровень сигнала. Он поступает на управляющий первый вход коммутагора 21, и в результате коммутируется его первый канал.Измеряемый сигнал с сигнальной шины 3.1 через открытый первый канал коммутатора 21 поступает на вход усилителя 22, и с его выхода усиленный сигнал поступает на первый сигнальный вход выходного коммутатора 1. Низкий уровень сигнала с первого выхода счетчика 8 через блок 14 стробирования поступает на первый управляющий вход выходного коммутатора 1 и закрывает первый канал. Высокий уровень сигнала с второго выхода счетчика 8 через блок 14 стробирования поступает на второй управляющий вход выходного коммутатора 1 и открывает его второй канал. С второго выхода счетчика 8 сигнал поступает также на вход формирователя 19 второго группового коммутатора 4.2, но на положительный фронт сигнала формирователь 19 не срабатывает.Второй импульс тактовой шины 15 устанавливает счетчик 8 в третье состояние, при котором на втором выходе счетчика 8 устанавливается низкий уровень сигнала, а на третьем - высокий. Низкий уровень сигнала второго выхода счетчика 8 через блок 14 стробирования поступает на второй управляющий вход выходного коммутатора 1 и закрывает его второй канал, а высокий уровень сигнала третьего выхода открывает третий канал. На отрицательном фронте сигнала второго выхода счетчика 8 формирователь 19 второго группового коммутатора 4.2 формирует положительный импульс, который через открытый элемент И 17 устанавливает по К-входу счетчик 20 группового коммутатора 4.1 в нулевое состояние, на первом выходе которого устанавливается высокий уровень сигнала. Он поступает на управляющий первый вход коммутатора 21 и открывает его первый канал. Измеряемый сигнал сигнальной шины 3.2. через первый канал коммутатора 21 второго группового коммутатора 4.2. поступает на вход усилителя 22, а с его выхода усиленный сигнал поступает на второй сигнальный вход выходного коммутатора 1. И так далее. и-м импульсом пгпны 5 тактовых пмпльсов на (п - 1)-м выходе счетчика 8 уланавливается низкий уровень сигнала, которым закрывается (и 1)-й капал выходно го коммутатора 1, а отрицательным фронтом сигнала коммутатора 4. (п - 1) устанавливается в нулевое состояние и открывается первь,й канал коммутатора 2руппового коммутатора 4. (и 1). Одновременно 10 на п-м выходе счетчика 8 устанавливаетсявысокий уровень сигнала. Он поступает на вход п блока 10 предустановки. Г 1 ри совпадении с сигналом уставки на выходе блока 10 появляется положительный импульс, который через элемент ИЛИ 6 устанавливает счетчик 8 в первое состояние. На выходе последнего форм и рустся пм пульс помехи.Блок 14 стробирования исключает эту помеху. На первом выходе счетчика 8 устанавливается сигнал высокого уровня. Он от крывает первый канал выходного коммутатора 1, на выходе которого устанавливае- ся измеряемый сигнал, подключенный с сигнальной шины 3.1 к первому сигнальному входу коммутатора 21 первого группового 5 коммутатора 4.1. На положительном фронтесигнала с первого выхода счетчика 8 запускается элемент 13 задержки.Таким образом, после прохождения п-готактового импульса все счетчики групповых коммутаторов находятся в первом состоя нии, и измеряемые сигналы с сигнальнойшины 3.1, подключенные к первым сигнальным входам коммутаторов 21, подаются на сигнальные входы выходного коммутатора 1.Нулевой цикл предназначен для уста новки счетчиков групповых коммутаторовв нулевое состояние, при этом информация в первом после пуска цикле с выхода 2 не определена и регистрирующим устройством не принимается (либо игнорируется).4 О Второй цикл. Спустя полпериода следо.вания тактовых импульсов после прохождения п-го импульса на выходе элемента 3 задержки формируется положительный импульс. Он устанавливает по счетному входу счетчик 9 во второе состояние, на первом 45 выходе которого устанавливается низкийуровень сигнала, который закрывает элементы И 17 и открывает элементы И 16 всех групповых коммутаторов 4. для импульсов с выхода формирователей 19 групповых коммутаторов 4.1. С приходом (п+1)-го тактового импульса с шины 5 тактовых импульсов счетчик 8 устанавливается во второе состояние. Низким уровнем сигнала с его первого выхода закрывается первый кан 4 л выходного коммутато ра 1, а на отрицательном фронте этого сигнала формирователем 19 первого группового коммутатора 4.1 формируется положительный импульс. Импульс через открытый элемент И 16 по счетному входу устанав1322451 Формула изобретения Составитель А. ЧаковскийРедактор И. Горная Техред И. Верее Корректор М. ДемчикЗаказ 2877/54 Тираж 901 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д,. 4/5Производственно. полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ливает счетчик 20 первого группового коммутатора 4.1. во второе состояние. В результате первый канал коммутатора 20 закрывается, и открывается второй канал. На втором выходе счетчика 8 устанавливается высокий уровень сигнала, которым открывается второй канал выходного коммутатора 1. В результате на выходе 2 устанавливается сигнал измеряемого канала с сигнальной шины 3.1, подключенной к первому входу коммутатора 21 первого группового коммутатора 4.1. И так далее до прихода и-го импульса. В этом такте работы коммутатора счетчик 8 опять устанавливается в первое состояние, а второй счетчик 9 - в третье. Далее циклы повторяются до (К - 1) -го 15 включительно. В конце (К - 1)-го цикла и-м тактовым импульсом с шины 15 тактовых импульсов счетчик 8 устанавливается в п-е состояние.Блок 10 предустановки вырабатывает им 20 пульс, который через элемент ИЛИ 6 сбрасывает счетчик 8. На первом выходе последнего устанавли вается высокий уровень сигнала. Он открывает первый канал выходного коммутатора 1 и на выходе 2 по является измеряемый сигнал, подключенный с сигнальной шины 3 к (К - 1)-му сигнальному входу коммутатора 21 первого группового коммутатора 4.1. Положительный фронт сигнала первого выхода счетчика 8 запускает элемент 13 задержки, и спустя полгериода следования тактовых импульсов с его выхода счетчик 9 устанавливается в состояние, при котором на его К-м выходе появляется высокий уровень сигнала. В блоке 11 предустановки происходит сравнение сигнала уставки К и сигнала выхода со счетчика. На выходе блока 11 предустановки появляется импульс, который через элемент ИЛИ 7 по К-входу устанавливает счетчик 9 в первое состояние. В результате коммутатор приведен в исходное состояние, 40 в котором он находился до прихода первого тактового импульса. 451. Каскадный коммутатор, содержащий выходной коммутатор, выход которого соединен с выходом каскадного коммутатора, сигнальные шины которого соединены с сигнальными входами групповых коммутаторов, выходы которых соединены с сигнальными входами выходного коммутатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены формирователь, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй счетчики, первый и второй блоки предустановки, блок пуска, элемент задержки, блок стробирования, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов и со счетным входом первого счетчика, первый выход которого через элемент задержки соединен со счетным входом второго счетчика, выходы которого соединены с одноименными входами второго блока предустановки, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом обнуления второго счетчика, выход блока пуска соединен со вторыми входами элементов ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого блока предустановки, входы которого соединены с одноименными выходами первого счетчика, с первыми входами соответствующих одноименных групповых коммутаторов, и входами блока стробирования, выходы которого соединены с управляющими входами выходного коммутатора, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом обнуления первого счетчика, первый выход второго счетчика соединен со вторыми входами групповых коммутаторов.2. Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что каждый групповой коммутатор содержит первый и второй элементы И, инвертор, формирователь, счетчик, коммутатор, выход которого через усилитель соединен с выходом группового коммутатора, первый вход которого через формирователь соединен с первыми входами элементов И, а второй вход группового коммутатора соединен с вторым входом второго элемента И и через инвертор с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с соответствующими управляю- шими входами коммутатора, сигнальные входы которого соединены с соответствую- шими сигнальными входами группового коммутатора, выход второго элемента И соединен с входом обнуления счетчика.