Резервированный многоканальный генератор импульсов

00103 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК сш Т СССРТНРЬПИЙ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ра сдвига, выхо ены с соответст входами ключей, ходами первого коющими ыходы, леАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 639165, кл. Н 05 К 10/00, 1977.2. Авторское свидетельство СССР 9 572952, кл. Н 05 К 10/00, 1975. (54)(57) 1. РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОРИМПУЛЬСОВ, содержащий по числу каналов резервируемые генераторы, выходы которых соединены соответственно с сигналь- ными входами ключей, и первый элемент ИЛИ, ныход которого соединен с выходом генератора, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности частоты следования импульсов генератора, в него, введены регистр сдвига, блок определения генератора средней частоты,вторбй элемент ИЛИ, элемент задержки и блок контроля частоты, при этом каждый вход блока определения генератора средней частоты соединен с выходом соответствующего резервируемого генератора, а каждый выход - с соответствующим входом записи регистра сдвига и входомвторого элемента ИЛИ, выход которого соединен с разрешающим входом регистра сднига и через элемент задержки - с уста-, новочным входом блока определения генератора средней частоты, а выход, первого элемента ИЛИ соединен с входом блока контроля частоты, вы-, ход которого соединен со сдвигаюшим и Н 05 К 10/00, Н 03 К 3/02; нходом регистторого соедин ву управляющими в соединены с в э мента ИЛИ.2. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок определения генератора средней частоты содержит пороговый элемент и по числу каналов триггеры и делители частоты, счетные входы которых соединены с входами блока, установочные входы - с установочным входом блока, а выходы - с пороговым элементом, выход которого соединен с информационными входами триггеров,синхровход каждого из которых соединен с выходом соответствующего делителя частоты, установочные входы триггеров соединены с устаноночным входом блока, а выход каждого триггера является одним из выходов блока.3. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок кон троля частоты содержит элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, триг. гер и формирователь импульса, динамический вход которого соединен с выходом блока и с синхровходом триггера, динамический вход которого соединен с прямым выходом Формирователя импульса, выход - с перным входом элемента ИЛИ, а инверсный вы. ход Формирователя импульса соединен с первым входом элемента И и через элемент задержки - с вторым входом И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока;Изобретение Относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника периодической после -дсвательности импульсов,Известен резервированный генератор импульсов, который содержит а каналов с элементами запрета в каждомканале. Вход канала соединен с выходами интеграторов других каналов,а выход - с управляющим входом ключаданного канала, выход кажцого ключа )Осоединен с шиной питания генератораимпульсов данного канала, а сигнальный вход - с источником питания (;13.Недостатком этого генератора является то, что работает только одинканальный генератор и уход его частоты за пределы допустимой погрешности не вызывает переключение уст-.ройства на другой канальный резервный генератор. Кроме ТОГО при Вклю 2чении резервного генератора, который находится в холодном резерве,возможна выдача нестабильной частотыза счет задержки в установлении режима генерации..25Наиболее близкой по техническойсущности к изобретению является система резервирования генераторов импульсов, содержащая и каналов сгенераторами горячего резерва, каждый из которых через первый переключатель ввода генераторов в канал соединен с устройством фазирования,двухвходовый элемент ИЛИ, соединенный через формирователь импульсовс выходной шиной системы (.23. 35Однако известное устройство необеспечивает требуемой стабильностиГЕНЕРИРУЕМЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ УХОДЕчастоты одного из работающих канальных генераторов в сторону увеличения частоты, а частота импульсовна выходе системы определяется частотой генератора, собственная частотакоторого больше частоты всех остальных генераторов системы. 45Целью изобретения является повышение стабильности частоты следова-.ния импульсов на выходе системы.,Поставленная цель достигаетсятем, что в резервированный многоканальный генератор импульсов(далеегенератор), содержащий по числуканалов, резервируемые генераторы,выходы которых соединены соответственно с сигнальными входами ключей, и первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом генераторавведены регистр сдвига, блок определения генератора средней частоты,второй элемент ИЛИ, элемент задержки и блок контроля частоты, при этом 6каждый вход блока определения генератора средней частоты соединен свыходом соответствующего резервируемого генератора, а каждый выходс соответствующим входом записи 65 регистра сдвига и входом второго эле- мента ИЛИ, выход которого соединен с разрешающим входом регистра сдвига и через элемент задержки - с установочным входом блока определения генератора средней частоты, а выход первого элемента ИЛИ соединен с входом блока контроля частоты, выход которого соединен со сдвигающим входом регистра сдвига, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами ключей, выходы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ.Блок определения генератора средней частоты содержит пороговый элемент и по числу каналов триггеры и делители частоты, счетные входы которых соединены с входами блока, установочные входы. - с установочным входом блока, а выходы - с пороговым элементом, выход которого соединен с информационными входами триггеров, синхровход каждого из которых соединен с выходом соответствующего делителя частоты, установочные входы, триггеров соединены с установочным входом блока, а выход каждого триггера является одним из выходов блока.Блок контроля частоты содержит элемент И, элемент ИЛИ, элемент задержки, триггер и формирователь импульса, динамический вход которого соединен с выходом блока и с синхровходом триггера, динамический вход которого соединен с прямым выходом формирователя импульса, выход - с первым входом элемента ИЛИ, а инверсный выход формирователя импульса соединен с первым входом элемента И и через элемент задержки с вторым .входом элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока.На чертеже представлена блок-схема резервированного многоканального генератора импульсов. Резервированный многоканальный ге нератор импульсов содержит и резервируемых генераторов 1 горячего резерва, и ключей для ввода резервируемых генераторов в канал 2, первый элемент ИЛИ 3; регистр 4 сдвига, блок 5 определения генератора средней частоты, второй элемент ИЛИ 6, элемент 7 задержки, блок 8 контроля частоты.Выходом генератора является выходная шина 9.Блок 8 контроля частоты содержит формирователь 13 импульса, триггер 14, элемент ИЛИ 15, элемент 16 задержки, элемент И 17.Резервированный многоканальный ге нератор импульсов работает следующим образом.Регистр 4 сдвига устанавливаетсяв состояние, при котором только наодном из его выходов (1-том ) имеется сигнал "1", а на остальных "0".Выход регистра 4, на котором установлен сигнал "1", устанавливает1-тый ключ 2 в состояние, при кото-ром последний соединяет выход -того генератора с входом элементаИЛИ 3, а выходы регистра 4, на кото.рых имеется сигнал "О", отключаютостальные генераторы 1 от входовэлемента ИЛИ 3Таким образом, в любой момент времени на выход 9 передается сигналтолько одного из резервируемых генераторов.Блок 5 определения генераторасредней частоты периодически определяет частота какого из генераторов является средней частотойиз частот всех о генераторов.Например, имеется девять генераторовс номинальной частотой Ерм, а частоты каждого их генераторов отличаются от номинального значения следующим образомГ= Г + ЬГ;= но, - 3 Ь;Г, = К,+ 3,5 Ь;Гэ = Гном+ 0,5 ь Р,где Г 1 - собственная частоты 1-гогенератора,ЬР - единичная погрешность частоты.В этом случае первый генератор,у которого Ю = Ер + ЬГ имеет собственную частоту, которая больше,чем частота четырех генераторов, 4, Е 1, Гз и меньше, чем частота генераторов Е 2 Е 5 1 ь Ю 8является генератором, частота которого является средней частотой генераторов (средний по частоте генератор ). 35 40 45 50 55 60 65 Когда блок 5 определения генератора средней частоты определит генератор, частота которого является средней частотой, на соответствующем выходе блока появится сигнал "1", а до этого времени на всех выходах блока имеется сигнал "О". С появлением сигнала "1" на одном из выходов блока определения генератора 5 средней частоты появится импульс на выходе элемента ИЛИ б, который поступит на разрешающий вход регистра 4 сдвига, установит регистр в состояние, при котором на соответствующем выходе регистра установится сигнал "1", который подключит через ключ 2 и элемент ИЛИ 3 генера 5 10 15 20 25 ЗО тор, частота которого является средней частотой, к выходу 9Кроме того, импульс с выхода эле-. мента ИЛИ б поступает через элемент 7 задержки на установочный вход блока 5 определения генератора средней частоты, что приведет к установке блока в исходное состояние, и он вновь начнет определять частота какого генератора является средней час. тотой и установит сигнал "0" на всех своих выходах. Ключ 2 не изменит своего состояния до прихода сигнала "1" на управляюций вход.Для тога, чтобы скачок фазы выходного сигнала (который возможен при переключении генераторов из-за разности их частот), не приводил к оцутимому изменению частоты выходного сигнала, период определения генерато- ра средней частоты или период переключения регистра должен быть равен такому числу периодов выходных генерируемых импульсов, которое в свою очередь должно быть не менее, чем на порядок больше величины, обратной Ожидаемой нестабильности.Например, при ожидаемой нестабиль ности 1 10 ьпериод определения генератора средней частоты должен быть порядка 10периодов повторенияим-, пульсов на выходе.)ФТаким образом, из ) генераторов к выходу периодически подключается генератор, частота которого является средней частотой.В реальных условиях частоты отдельных генераторов за счет дестабилизирующих факторов (шумы, изменение температуры термостатов, нестабильность питания и т,п. ) не равны между собой и с течением времени постоянно меняются по нормальному закону, приводя к случайной погрешности частоты.В реальных условиях часть генераторов имеют отклонение частоты в сторону уменьшения, часть - в сторону увеличения от номинального значения. Поэтому в предложенном генераторе, к выходу которого подключен генератор средней частоты, стабильность частоты выходных импульсов вьпае стабильности частот отдельных генераторов.Кроме того, отдельный генератор, частота которого в результате повреждения (выход из строя термостата, стабилизатора питания,. генерации на кратных гармониках) отклоняется больше допустимого значения, не может оказать влияния на стабильность частоты импульсов на выходе, так как его частота не может оказаться средней частотой.Для случая, когда в течение периода определения генератора среднейчастоты выйдет из строя генератор,подключенный к выходу, предусмотренооперативное его отключение при помощи блока 8 контроля частоты.Блок 8 подключен к выходу 9, икогда частота импульсов на выходе 5.изменится на величину более допустимого предела, на выходе сформируетсяимпульс аварии, который поступаетна сдвигающий вход регистра 4 сдви 10В последнем произойдет сдвигсигналов, и сигнал "1" появитсяна другом выходе, что приведет кподключению на выход другого генератора. Если он окажется неисправным, вновь аналогичным образом произойдет сдвиг регистрапока не подключится исправный генератор.Блок 5 определения генераторасредней частоты работает следующим образом.Каждый делитель 10 частоты делитчастоту импульсов своего генератора на К, Поскольку делители былисброшены в одно и то же время,тот делитель который делит частотуимпульсов генератора большей частоты, выдаст на своем выходе сигнал "1" раньше, чем делитель, который делит частоту импульсов генератораменьшей частоты. Сигналыс .выходов делителей частоты поступают на вход порогового элемента11, сигнал на выходе которого принимает значение "1" только тогда, З 5когда число сигналов на его входе,имеющих значение "1", равно или больше . числа ю, При этом, если приналичии 9 входов (9 делителей и 9генераторов ) у порогового элемента 4011 выбрано равным 4, сигнал на еговыходе примет значение "1", когда4 делителя 10 частоты отсчитаютимпульсов генераторов. Когда навыходе. пятого делителя 10 частоты 45появится сигнал "1", он взведетв "1" соответствующий триггер,12.Следовательно, триггер, который.первым установится в состояние "1"и будет определять генератор, частота которого является среднейчастотой. С появлением сигнала"1" на входе элемента ИЛИ б на еевыходе появится импульс, которыйпоступит на разрешающий вход регистра 4 сдвига, и последний установится в состояние, при которомпоявится "1" на том его выходе,который соответствует генераторусо средней частотой, С задержкой,определяемой элементом 7 задерж- Ыоки, делители 10 частоты и триггер12 блока 5 установятся в исходноесостояние, и процесс определениягенератора средней частоты повторится. Коэффициент деления частоты 65 К следует выбирать иэ условия требуемого периода определения гене. ратора средней частоты. При длительности элемента 7 задержки менее одного периода повторения частоты генераторов, выход элемента ИЛИ б может быть использован как выход генератора с периодом повторения выходных импульсов в к раз большим, чем период повторения импульсов на выходе 9, Кроме того, генератор обладает дополнительным преимуществом, которое заключается в том, что легко определяется (без дополнительных контрольных устройств отклонение частоты каждого генератора от частоты сигналов на выходе, таким образом позволяет предупреждать аварийное состояние резервных генераторов. Это достигается тем, что состояние 1-того делителя 10 к моменту появления импульса на выходе схемы ИЛИ б на столько отличается от состояния делителя, сформировавшего импульс, на сколько больше или мень-. ше число периодов 1-того генератора, чем у генератора средней частоты, Так, например, если пятый генератор вызвал появление импульса на выходе элемента ИЛИ б, то дели,тель 10 частоты этого генератора находится в момент появления этого импульса в состоянии К , а остальные делители уже превысили или еще не дошли до состояния К, Отношение отклонения состояния счетчиков от числа К к числу К и есть относительное отклонение частоты.Блок контроля частоты работает следующим образом.Каждым фронтом выходного импульса запускаются формирователь 13 импульса, который может быть выполнен в виде одновибратора, Длительность импульса на выходе Формирователя выбирается равной минимально допустимому значению периода повторения фронтов выходного сигнала. Фронтом выходного сигнала одновременно с запуском Формирователя импульса разрешается установка триггера 14. Триггер устанавливается в состояние, соответствующее значению сигнала на его информацион; ном входе (например, триггер В. Если период повторения фронтов выходного сигнала больше длительности импульсов Формирователя 13, то всякий раз, с приходом фронта выходного сигнала на информационном входе триггера 14 импульса не будет и триггер будет оставаться в состоянии "0".Если период повторения фронтов входного сигнала станет меньше длительности импульса формирователя 13, триггер 14 установится в состояние"1", и с его выхода сигнал "1", пройдя через элемент ИЛИ 15 (сигнал аварии ), вызовет сдвиг регистра . 4 сдвига, который, как было описано выше, переключает генераторы.На инверсном выходе формирователя импульсы появляются с длительностью равной разности длительностй периода повторения фронта выходного сигнала и длительности сформированного импульса на прямом выходе, Таким образом, чем больше становится период повторения фронта выходного сигнала генератора, тем больше длительность импульсов на инверсном выходе формирователя 13, Время задержки элемента 16 задержки выбирается равным максимально допустимому значению длительности импульса на инверс- ном выходе формирователя 13 импульсов,.При этом, если период повток рения фронтов выходного сигнала не превышает допустимого значения, на входах схемы 17 никогда не совпадают две фединицы", так как пока сигнал придет через элемент 16 задержки, окончится сигнал на выходе формирователя 13 импульсов. Если период повторения фронтов выходного сигнала станет больше допустимого значения, на входах элемента И 17 совпадут две "единицы", и на выходе элемента И 17 также появится сигнал "1" (сигнал ава- рииЛ, который через элемент ИЛИ 15 приведет, как описано выше, к сдвигу регистра сдвига и переключению генераторов.Предлагаемый многоканальный резервированный генератор обладает следующимй техническими преимуществами:обеспечивает формирование на выходе импульсов, период повторе 5 10 15 20 25 30 ния которых стабильнее периода повторения отдельных генераторов,не требует дополнительных устройств контроля для определения стабильности .частоты отдельных генераторов;обеспечивает оценку отклонения частоты любого генератора от частоты выходного сигнала с любой степенью точности (для этого необходимо выбрать соответствующий коэффициент деления,К;формирует более стабильную и враз меньшую, чем средняя частота генераторов, так как скачки фаз при переключении генераторов не оказывают никакого влияния;отклонение частоты любого отдельного генератора выше установленных; пределов не ухудшает стабильности частоты выходных импульсов;упрощение настройки и повышение ремонтопригодности генератора в связи с наличием возможности оперативной оценки ( без дополнительных средств )отклонения частоты резервных генераторов от среднего значения, что позволяет получить также упредительную и аварийную сигнализацию о необходимости профилактического ремонта. При использовании предлагаемого многоканального резервированного генератора импульсов возникает экономический эффект, так как заданная стабильность частоты следования импульсов обеспечивается более простыми средствами в сравнении с известными устройствами, т.е.генераторами, стабильность частоты которых менее заданной, т.е. более дешевыми, а также уменьшаются зат-, раты на настройку и ремонт.1062905Составитель Ю.БойчукРедактор Г.Волкова Техред Т,Фанта Корректор М.ДемчикЗаказ 10269/60 Тираж 845 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4