Контролируемое логическое устройство

(19) (11) 51)4 Н 03 К 19/00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ иал ско СССР1981СР микрос. 513,(57) КОНТРОЛИРУЕ ОЙСТВО, содержа входы которог онтролируемогоМОЕ ЛОГИЧЕСКОЕ ее циФровой элеявляются входаогического устмен ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(71) Стахановский фил Коммунго горно-металлургиче го инст у(56) Авторское свидетельство892729, кл, Н 03 К 19/086,Авторское свидетельство ССУ 410556, кл, Н 03 К 19/02, 1974.Авторское свидетельство СССРМф 822372, кл. Н 03 К 19/20, 1981.Авторское свидетельство СССРУ 900454, кл. Н 03 К 19/08, 1982.Букреев И,Н., Мансуров Б.М., Го-,рячев В.И, Микроэлектронные схемыцифровых устройств. - М,: Советскоерадио, 1975, с. 10-51.Справочник по интегральнымсхемам. - М.ф Энергия, 980,4 2 ройства, каждый из которых соединен с входом соответствующего дискриминатора, общий вход питания которого соЕдинен с общей шиной устройства, шина положительного питания которого соединена с входом положительного питания цифрового элемента, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введены элемент ИЛИ, ключ и элемент индикации, который включен между выходом ключа, который является выходом контролируемого логического устройства, и общей шиной, которая соединена с общим входом ключа, пер-вый и второй входы которого соединены соответственно с выходом цифрового элемента и выходом элемента ИЛИ, информационные входы которого соединены с выходами дискриминаторов, вхо- Я ды питания элемента ИЛИ соединены соответственно с шинами положитель- ного и отрицательного питания, которые соединены с соответствующими входами дискриминаторов, а шина отрицательного питания соединена также с общим входом цифрового элемента, 1181130 2Изобретение относится к автоматике,вычислительной технике и электроникеи может быть использовано при создании интегральных схем, цифровых блоков и систем с высоким коэффициентом 5готовности, .Цель изобретения - повьппение достоверности контроля за счет обнаруженияотказов типа обрывов входов и корот-ких замыканий с шиной питания, 101ЪНа фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - триггерс положительным порогом срабатыванияПаупер ю на фиг 3-гоже, сотрицатель- .":ным порогом срабатывания Уо ; на15фиг, 4 и 5 - функциональные обозначения триггеров Шмитта с положительным(+) и отрицательным (-) порогами срабатывания соответственно; на фиг. 6 -функциональная схема дискриминаторасигнала -; на фиг, 7 - схема ключа.Контролируемое логическое устройство содержит цифровой элемент 1,входы которого являются входами 225контролируемого логического устройства, каждый из которых соединен свходом соответствующего дискриминатора 3, общий вход питания которого соединен с общей шиной 4 устройства,шина 5 положительного питания которо-ЗОго соединена с входом положительногопитания цифрового элемента, элементИЛИ 6, ключ 7 и элемент 8 индикации,который включен между выходом ключа 7, который является выходом 9 35контролируемого логического устройства, и общей шиной 4, которая соединена с общим входом ключа 7, первыйи второй входы которого соединенысоответственно с выходом цифрового 40элемента 1 и выходом элемента ИЛИ 6,информационные входы которого соединены с выходами дискриминаторов 3,входы питания элемента ИЛИ 6 соединены соответственно с шинами положительного 5 и отрицательного 10 питания, которые соединены а соответствующими входами дискриминаторов 3,а шина 10 отрицательного питания соединена также с общим входом цифрового элемента 1.В качестве цифрового элементакоторый реализует некоторую двоичнуюфункцию, может быть взята любая известная микросхема, БИС или цифровой 55блок,Обычно в микросхемах уровень"Лог.1" - напряжению, близкому кнапряжению питания Е микросхем(П,- Е),Для работы устройства используются разнополярные пороговые уровнидвоичных сигналов. Это можно обеспечить питанием обычных микросхем. двухполярным напряжением Е 1 и Е 2 относительно общей шины таким образом, чтобы Е 1 + Е 2 =Е, Желательно, чтобы пороговые уровни напряжений, соответствующих "Лог.1" Щ ) и "Лог,О"(П) схемы с тремя состояниями, отличаясь по знаку, были примерно одинаковы, т,е, Ц"- ЦТаким образом, схема с тремясостояниями питается разнополярнымнапряжением +Е 1 и -Е 2. Она обеспечивает обработку кроме логических сигналов "1" и "0" еще и сигналов обозначаемых л (тильда), Причем "Лог. 1"соответствует напряжение П.,Щ 0,4У й Е,), сигналу "Лог.О" - напряжение (-Е 2ПП р ), сигналур ) где .П р (По ор ) - пороговые уровни напряжений "Лог,1 (0)",Функционирование схемы с тремясостояниями с одним выходом и и входами сводится к тому, что она реализует некоторую Функцию г. = Г (х,х, , х), причем Г = 0(1),если Ч х; х;с (0,1)Д; если жех(х = л) то Й1 1 фФункционирование устройства с швыходами может быть описано посредством описания ш схем с тремя состояниями с одним выходом,Цифровая схема с тремя состояниямиработает следующим образом.Если на все входы 2 устройствапоступают сигналы, уровень напряженийкоторых соответствует "Лог,О" Щ, )либо "Лог.1" (0), то в таком режимедискриминаторы сигнала не срабатывают и на выходе элемента ИЛИ 6 имеетсясигнал, который обеспечивает прохождение через ключ 7 сигнала с выходацифрового элемента 1 на выход 9 устройства. Этот сигнал, в соответствиис функцией Г, может иметь уровеньнапряжения П либо 0, И в том, ив другом случае элемент 8 индикации(например, лампа накаливания) показывает правильное функционированиесхемы с тремя состояниями (лампа светится).3 11811Если хотя бы на одном из входов2 устройства появляется сигнал(это возможно при обрыве некотороговхода 1 либо при коротком замыканиилюбого входа 2 с общей шиной 4 питания), то срабатывает соответствующийдискриминатор 3 сигнала л и с негонапряжение через элемент ИЛИ 6 поступает на ключ 7. Последний закрывается, отделяет выход элемента 1 от выхо 1 Ода 9 устройства. Элемент 8 индикациине светит, что свидетельствует о наличии отказов в устройстве,Таким образом, если на входах 2устройства имеются сигналы заданных 15логических уровней, то сигнал логического уровня имеется и на выходеустройства, если же хотя бы на одномвходе схемы есть сигнал л, то такойже сигнал устанавливается и на выходе устройства, .Для функционирования устройстванеобходимо, чтобы в случае, еслинекоторый ее вход оборван, на этомже входе был сигнал л 25Дискриминатор 3 сигнала л содержитизвестные триггеры Шмитта, дополненные делителем на резисторах 11 и 12и стабилитроном 13 на входе,Если вход триггеров (фиг. 2 и 3)оборван, то напряжение на их входахблизко к нулю (лоГический сигнал ),Это объясняется тем, что атабилитроны 13 эакрьггы, Кроме того, транзистор14 закрыт, транзистор 15 открыт, анапряжение на выходе триггера соответствует цЛог.Оц (фиг, 2)Длятриггера, представленного на фиг, 3при оборванном входе, транзистор 14открыт, а транзистор 15 закрыт, напряжение на выходе соответствуетцЛог.1 ц. Такое.же состояние транзисторов триггера имеется при любом по величине отрицательном (положительном) напряжении для триггера, представленного на фиг. 2 (фиг. 3), так как стабилитроны 13 закрыты, Напряже30 4 ние стабилизации стабилитронов выбирается, исходя из условия Б,1 Е 2(0 .щЕ 1)1.Если напряжение на входе триггера (фиг. 2) превышает уровень Б. г, то стабилитрон 13 открывается и на выходе триггера устанавливается сигнал цЛог,1".Если напряжение на входе тригге ра (фиг. 3) ниже уровня - По пор е то стабилитрон 13 открывается и на выходе триггера устанавливается сигнал цЛог,О"Установка входного напряжения, при котором открывается стабилитрон 13, достигается как подборомего напряжения стабилизации, так и выбором параметров резисторов 11 и 12.Таким образом, на входах предла" гаемых триггеров Шмитта могут бьггь только цОц и ц 1 ц.Схема дискриминатора (фиг, 6) состоит из двух триггеров Шмитта и логического элемента 16 неравнозначности, Функционирование дискриминатора сигнала л представлено следующей таблицей, Входной Выход Выход Выходной сигнал тригге- тригге- сигнал ра ц+ц ра ц-цОКлюч содержит оптрон 17 и выпрямнтельный мост из диодов,Если на вход ключа не поступает сигнал цЛог.1", то светодиод не светится, фототранзистор заперт, а выход ключа отключен,Если на вход ключа поступает сигнал цЛог.1", то светодиод светится, следовательно, фототранзистор открыт и ключ включен.