Резервированный генератор синхроимпульсов

(19) (И)ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ ОБРЕТЕНИ л(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 767764, кл. О 06 К 11/00, 1977.2. Авторское свидетельство СССР М 743245, кл. Н 05 К 10/00, 1977.3Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2899006/24;кл. Н 05 К 10/00, 1980 (прототип). (54)(57) РЕЗЕРВИРОВАННЫМИ ГЕНЕРАТОР СИНХРОИМПУЛЬСОВ, содержащий в каж,дом канале задающий генератор и формирователь импульсов, счетный вход которого соединен с выходом задаюОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ З(51) Н 05 К 10/00; .6 06 Г 11/18; Н 03 К 3/64 щего генератора, а обменный выход -с соответствующими обменными входамиорьирователейимпульсовдругихканалов; о т л и ча ю щ и й с я тем,что, с целью повьааения надежности,в-каждый канал введены последовательно соединенные элемент 2 И;. счетчик,дещифратор и элемент задержки, элемент ЗИ-НЕ, высокочастотный генератор и одновибратор, вход которогосоединен с тактовым выхбдом Формирователя импульсов, выходс вторымвходом элемента ЗИ-НЕ, первый вход .,которого соединен с выходом элементазадержки, третий вход - с выходомвысокочастотного генератора и вторымвходом элемента 2 И, выход - с первым щвходом элемента 2 И.Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и може 1 ныйти применение в системах цифровой передачи информации, для организации синхронной работы цифровых устройств.Известно резервированное многоканальное устройство для формирования тактовых импульсов, содержащее в каждом канале задающий генератор, соединенный с делителем частоты и триггером памяти, подключенным к ма жоритарному элементу, схему привязки и логические элементы 1).Недостатком укаэанного устройства является большая нестабильность, частоты выходных импульсов. Пусть часто ты задающих генераторовотличаются друг от друга на некоторую малую величину, В связи с этим обозначим каналы как быстрый, средний и медленный. Когда быстрый и средний каналы насчи тают М импульсов (М - коэффициент деления), в каждом канале происходит установка делителя частоты в исходное состояние. Как только разность фазы между импульсом мажоритарного элемен та и импульсом триггера привязки Фазы медленного канала станет Т (Т период импульсов задающего генератора), делитель частоты будет приведен в исходное состояние раньше, чем на него пройдут М импульсов. При этом период выходных импульсов уменьшает. ся на Т, медленный канал выходит вперед и вместе с быстрым каналом определяет некоторое время работу мажоритарного элемента. За это время в среднем канале может возникнуть аналогичная ситуация и период выходных импульсов также уменьшится на Т. В быстром канале, наоборот, происходит увеличение периода выход ных импульсов на величину Т, так как он подстраивается то под средний, то под медленный канал за счет пропуска одного импульса, Таким образом, период выходных импульсов в 45 каждом канале меняется на величину Т по случайному закону, поэтому нестабильность частоты выходных импульсов получается значительно большей, чем нестабильность частоты им пульсов задающего генератора.Известен резервированный генератор импульсов,. содержащий три высокочастотных генератора, подключенных к соответствующим счетным входам 55 первого многоканального формирователя, второй многоканальный Формирователь, С-гейераторы по числу каналов, узлы блокировки и элементы ИЛИЬ 3.Недостатком данного устройства 60 является низкая надежность. Пусть на сигнальном выходе в любом канале возник отказ тина ф 1". В этом случае элементы ИЛИ всех каналов блокируются и фазирующие импульсы на второй 65 многоканальный Формирователь не проходят, С-генераторы выходят из синхрониэма и работают в автономном режиме. Подстройка каналов друг под друга происходит за счет увеличенияи уменьшения периода выходных импульсов на величину Т (Т - период импульсов С-генератора), т.е. аналогичнотому, как и в предыдущем случае, Приэтом несинфазность одноименных импульсов разных каналов увеличивается до величины Т и происходит параметрический отказ устройства.Наиболее близким к предлагаемо-, му является резервированный генератор тактовых импульсов, содержащий в каждом канале задающий генератор и Формирователь импульсов, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора; а обменный выход .- с соответствующими обменнымивходами формирователей импульсов других каналов, формирователь импульсов каждого канала содержит последовательно соединенные счетчик, дешифратор и триггер памяти, выход которого образует обменный выход Формирователя импульсов, а также порого" вый (мажоритарный) элемент, входы которого образуют обменные входы Формирователя импульсов, второй и третий каналы содержат блоки контроля, элементы И и ИЛИ, а третий канал содержит дополнительно элемент 2 ИИЛИ 3.Недостаток известного устройства заключается в том, что в случае появления отказа типа "1" на выходе триггера памяти любого канала, период тактовых импульсов. каждого канала уменьшается на К Т, где К - некоторое целое число, а Т - период импульсов задающего генератора, т.е, происходит параметрический отказ устройства. Например, пусть на выходе триггера памяти первого канала возникает отказ типа "1". Блоки контроля второго и третьего каналов уменьшат коэффициент деления делителя частоты соответственно до (М-К) иМ. Так как пороговый элемент срабатывает при наличии двух "1" на вхо дах, то период тактовых импульсов равен (М-К)Т. Если отказ типа "1" возникает на выходе триггера памятивторого или третьего канала, то период тактовых импульсов определяетеякоэффициентом деления делителя частоты первого канала, который равен М-К. В этом случае период тактовых импульсов равен (М-К)Т. Таким образом, в любом случае период тактовых импульсов уменьшается на КТ, т,е. происходит параметрический отказ устройства. Цель изобретения - повышение надежности устройства.20 25 30 в формировании тактовых импульсов у не участвует, так как за время 2 Тего счетчик 16 не успевает насчитатьЗТд импульсов, поэтому он находитсяв горячем резерве. На этом этап формирования тактовых импульсов заканчивается.Начинается второй этап. Импульсы 40 высокочастотного генератора 13 посту.пают через элемент 2 И 8:иа счетчик 9.Начинается счет импульсов. Когдасчетчик 9 насчитает ". (К) импульсов,где К - емкость счетчика, на выходе 45 дешифратора 10 появится "1". К-мимпульсом счетчик 9 переполняетсяи на выходе дешифратора 10 вновь появится фО", а через К импулъсоввновь фОф и т.д. Таким образом, на 50 выходе дешифратора 10 формируютсяимпульсы, период которых равен КфТ,а длительность - Т, где Тпериодиьвульсов высокочастотного генератора 13 (эпюра 10 иа фиг. 3), На выходеэлемента 11 задержки формируются.задержанные на Т импульсы (эпюра 11на фиг. 3), которые поступают на первый вход и стробируются по третъемувходу элемента ЗИ-НЕ 12 импулъсамивысокочастотного генератора 13. На 60 вход одновибратора 14 поступают так.товые импульсы. Он формирует из нихимпулъсы, длителъиость которых больше или равна 0,5 Т (эпюры 14,з Этиимпулъсы поступают йа второй вход.65 элемента. ЗИ-НЕ 12. Для совпадения Поставленная цель достигается тем,что в каждый канал резервированногогенератора синхроимпулъсов введеныпоследовательно соединенные элемент2 И, счетчик, дешифратор и элементзадержки, элемент ЗИ-НЕ, высокочастотный генератор и одновибратор,вход которого соединен с тактовымвыходом формирователя импульсов, выход - с вторым входом элементаЗИ-НЕ, первый вход которого соединенс выходом элемента задержки, третийвход в . с выходом высокочастотногогенератора и вторым входом элемента2 И, выход - с первым входом элемента 2 И.На Фиг. 1 приведена блок-схемапредлагаемого генератора, на фиг. 2 структура Формирователя импульсов;на фиг. 3 - эпюры временных диаграммработы генератора.Генератор (на фиг, 1) содержитв каждом канале задающий генератор1 и Формирователь 2 импульсов, содержащий счетный вход 3, соединенный с выходом задающего генератора1, обменные входы 4 и 5, обменныйвыход 6, соединенный с обменным входом 4 и обменным входом 5 формирователей 2 импульсов других каналов, атакже тактовый выход 7. Кроме того,каждый канал устройства содержит по,следовательно соединенные элемент2 И .8, счетчик 9, дешифратор 10 иэлемент 11 аадержки, элемент ЗИ-НЕ 12первый вход которого соединен с выходом элемента 11 задержки, а выходс первым входом элемента 2 Ч 8,.а также высокочастотный генератор 13 иодиовибратор 14,. вход которого соединен с тактовым выходом 7 формирователя 2 импульсов; а выход - с вторым входом элемента ЗИ-НЕ 12, третийвход которого соединен с выходомвысокочастотного генератора 13 и вторым входом элемента 2 И 8. Выход любого разряда счетчика 9 является выходом 15 генератора,формирователь импульсов (фиг. 2,)подержит последовательно соединеннйесчетчик 16 и дешифратор 17, триггер18 памяти, вход установки в единицукоторого соединен с выходом дешифратора 17, а также мажоритарный .элемент 19, первый вход которого соединен с выходом триггера 18 памяти-и обменным выходом 6, а два другихсоответственно с обменными входами4 и 5, Выход мажоритарного элемента19 соединен с тактовым выходом 7 ис входами установки в ноль.триггерапамяти и счетчика 16, вход которогосоединен со счетным .входом 3.Генератор работает следующим образом.На первом этапе формируются так-.товые импульсы. Импулъсы задающегогенератора 1 соответствующего канала через счетный вход 3 ормнрователя 2 импульсов поступают на счетчик 16. Начинается счет импульсовВ первом канале дешифратор 17 настроен на й, во втором - на.2 й, втретьем - на Зй импульсов. Когдасчетчик 16 первого канала насчи-.тает й импульсов, сработает дешифратор 17 и установит триггер 18 памяти в единичное состояние. Счетчик О 16 второго канала считает 2 й импульсов, после чего срабатывает дешифра.тор 17 и устанавливает триггер 18памяти второго канала в единичное. состояние. При этом на выходе мажо ритарного элемента 19 каждого канала появится "1",которая обнулитсчетчик 16 и возвратит триггер 18 фв нулевое состояние. На.выходе мажоритарного элемента 19 каждого каналавновь образуется фОф. Таким образом,на выходе мажоритарного элемента 19каждого канала формируются тактовые .импульсы, длительностькоторых определяется суммарным временем срабатывания триггера,18 памяти и мажоритарного элемента 19. Период этих,импульсов равен 2 йТе, где Та - период импульсов задающего генератора 1,т.е. второй канал становится ведущим. После установки счетчика 16 каждого . канала в исходное состояние начинается новый такт и т.д. Третий канал10 Пусть на тактовом выходе 7 первого канала возникает ложный "О" в тот момент, когда на тактовом выходе 7 каждого канала только что возникает импульс. Пусть счетчик 16 первого канала установился в "0", а одновибратор. 14 не сработал. Пусть также счетчик 16 второго и третьего канала установились в "О" и одновибратор 14 сработал. Очередной тактовый импульс в первом канале появится через время равное 4 МТ, За это время первый ка." нал выйдет из синхронизма и в нем начнется переходный процесс поиска фазы тактового импульса, при этом два других канала работают синхронно и синфазно. Когда поиск фазы закончится, первый канал вновь войдет в синхронизм. импульсов на входах этого элемента" необходимо обеспечить дрейф импульсов дешифратора 10 относительно тактовых импульсов, т.е, выполнить неравенство, 0 с(МТ, -КТ)Т, где Ю = 1,2 или 3 в зависимости от того, 5 какой канал является ведущим. Это неравенство и есть условие захвата частоты. Оно означает, что фазовый сдвиг между импульсами после 1 циклов переполнения:счетчика 9 должен быть больше нуля, но меньше Т. Таким образом, дрейф приведет к тому, что на выходе элемента ЗИ-НЕ 12 по явятся импульсы обратной полярности, перекрывающие импульсы высокочастот " 15 ного генератора 13 (эпюра 12). Длительность этих импульсов постепенно увеличивается, а длительность импуль- сов на выходе элемента 2 и 8 уменьшается, и наступит момент, когда, счетчик 9 не воспримет очередной импульс, те. произойдет задержка счета на Т. В следующем цикле совпадение импульсов на входах элемента ,ЗИ-НЕ 12 не будет и естественный счет импульсов ненарушается. Но че" рез некоторое время дрейф вновь све-, дет импульсы вместе и произойдет очередная коррекция фазы счетчика 9 и т.д. Таким образом, происходит периодическое удлинение периода всех импульсов счетчика 9 на Т, и за счет этого частоты импульсов на выходе 15 генератора становится кратным частоте тактовых импульсов. Точность привязки выходных. импульсов к так- З 5 товым не превышает Т, значит, и несинфазность одноименных импульсов разных каналов не превыаает этой величины.При возникновении отказа типа 40 "1" или "О" в формирователе 2 импульсов любого канала период такто" вых импульсов может стать, равным Тд или ЗТ 0 , Поскольку эти величинй удовлетворяют укаэанному неравен ству ( = 1 для первого и= 3 для третьего канала), то условие захвата частоты не нарушится, поэтому ,номинал частоты выходных импульсов не изменится, синхронно - синфазная работа каналов сохранится.Отказ типа "Оф или ф 1 ф на выходе мажоритарного элемента 19 какого- либо канала приводит к тому, что этот канал выходит иэ синхронизма. Но два других канала продолжают синхронно-синфазную работу с заданным номиналом частоты по любому выходу еПри возникновении ложной "1" на обменном выходе б первого канала 60 работа устройства не изменится, так как.в этот момент времени "1 ф,на обменном выходе б второго канала еще не повилась. Период тактовых им" пульсов сохраняется и равен 2 ЙТ. 65 При возникновении ложного "0" на обменном выходе 6 устойчивая работа устройства может быть нарушена. Пусть "0" возник в тот момент, когда на обменном выходе б второго канала только что появилась "1", На выходе мажоритарного элемента 19 каждого канала появится импульс неопределенной длительности. Пусть этат импУльс в каждом канале обнулит счетчик 16, а одновибратор 14 при этом не сработает. Очередной тактовый импульс в каждом канале появится тогда, когда на обменном выходе 6 первого и второго канала появится ф 1", а это произойдет за время 4 ЙТэ после предыдущего тактового импульса. За это время дрейф импульса элемента 11 задержки будет настолько большим, что он окажется впереди тактового импульса и будет от него удаляться. С этого момента начинается переходный процесс поиска фазы тактового импульса, который .продолжается в течение 9 КТ, За это, ,время одноименные импульсы разных каналов. расходятся на величину 18 сР. ТК + Т, где Дт - относительная нестабильность периода высокочастотного генератора 13. После этого импуль" сы начинают вновь сходиться. Если задана допустимая величина несинфазностиБнес, то можно определить ве- личинудТ 3 ОТес -ТЭто выражение вместе с условием захвата частоты определяет допустимые параметры устройства (Т, 0 ), при которых оно функционирует надежно при любых отказах типа "0" или "1", или случайных сбоях. Возникновение ложной "1" на так- товом выходе 7 вызывает ложное срабатывание одновибратора 14, Но по;скольку в этот момент времени им,пульс элемента 11 задержки еще непоявился, счетчик 9 прддолжает естественнйй счет импульсов. Таким образом, ложная ф 1 ф не влияет на ус-;тойчивую работу канала. Применение предлагаемого устрой-. ства повьзаает надежность его фун-. кционирования за счет нечувствительности и перечисленным видам отказов.1008931 ИК 7 фИРГ Ф аль Ф и 9 Ъа 3 ФаЬЮ ПодписССР Тираж 843Государственного комитета Селам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская иаб.,4 ВЕ 4 ВЮЮЮ 4 вейВФЮ тентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 иал П Редактор Н. КойеЗаказ 2362/69ВНИИПИпо д113035,Составитель В. Максимоалева .ТехредМ.Гергель Корректор А. Дзятк