SU1008931A1 - Резервированный генератор синхроимпульсов - Google Patents

Abstract

РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР. |СИНХРОИМПУЛЬСОВ, содержащий в Кс1Ж1ДОМ канале задающий генератор и фор:мирователь илшульсов, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, а обменный выход с соответствуюощми обменными входами формирователей импульсов других кЬ- налов, отличающийс  тё|и, что, с целью повьшени  надежности, в-каждый канал введены последовательно соединенные элемент 2И,-, счетчик, дешифратор и элемент задержки, элемент ЗИ-НЕ, высокочастотный генератор и- одшовибратор, вход которого соединен с тактовым выходом формировател  импульсов, выход - с вторым входом элемента ЗИ-НЕ, первый вход , которого соединен с выходом элемента задержки, третий вход - с выходс г высокочастотного генератора и вторы14 входом элемента 2И, выход - с первыь Щ входом элемента 2И. (Л

Description

эо со :

Изобретение относитс  к вычислительной технике и автома.тике и може ныйти применение в системах цифровой передачи информации, дл  организации синхронной работы цифровых устройств

Известно резервированное многоканапьное устройство дл  формировани  тактовых импульсов, содержащее в каждом канале задающий генератор, соединенный с делителем частоты и триггером пам ти, подключенным к мажоритарному элементу, схему прив зки и логические элементы Ij.

Недостатком указанного устройства  вл етс  больша  нестабильностьiчастоты выходных импульсов. Пусть часто ты задающих генераторовотличаютс  друг от друга на некоторую малую величину . В св зи с этим обозначим каналы как быстрый, средний и медленны Когда быстрый и средний каналы насчи тают N импульсов (N - коэффициен делени ), в каждом канале происходит установка делител  частоты в исходно состо ние. Как только разность фазы между импульсом мажоритарного элемен та и импульсом триггера прив зки фазы медленного канала станет т (Т период импульсов задающего генератора ) , делитель частоты будет приведен в исходное состо ние раньше, чем на него пройдут N импульсов. При этом период выходных импульсов уменьшаетс  на Т. Медленный канал выходит вперед и вместе с быстрым каналом определ ет некоторое врем  работу мажоритарного элемента. За это врем  в среднем канале может возникнуть аналогична  ситуаци  и период выходных импульсов также уменьшитс  на Т. В быстром канале, наоборот, происходит увеличение периода выходных импульсов на величину Т, так как он подстраиваетс , то под средний , то под -медленный канал за счет пропуска одного импульса. Таким образом , период выходных импульсов в каждом канале мен етс  на величину Т по случайному закону, поэтому нестабильность частоты выходных импульсов получаетс  значительно большей , чем нестабильность частоты импульсов задающего генератора.

Известен резервированный генератор импульсов, содержащий три высокочастотных генератора, подключенных к соответствующим счетным входам первого многоканального формировател , второй многоканальный формирователь , LС-генераторы по числу каналов , узлы блокировки и элементы ИЛиИ

Недостатком данного устройства  вл етс  низка  надежность. Пусть на сигнальном выходе в любом канале возник отказ типа 1. В этом случае элементы ИЛИ всех каналов блокируютс  и фазирующие импульсы на второй

могоканапьный формирователь не проход т , LC-генераторы выход т из синхронизма и работают в автономном режиме. Подстройка каналов друг под друга происходит за счет увеличени  и уменьшени  периода выходных импульсов на величину Т (Т - период импульсов LC-генератора), т.е. аналогично тому, как и в предыдущем случае. При этом несинфаэность одноименных импульсов разных кангшов увеличиваетс  до величины Т и происходит параметрический отказ устройства.

Наиболее близким к предлагаемо- , му  вл етс  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 обменными входами формирователей импульсов других каналов, формирователь импульсов каждого канала содержит последовательно соединенные счетчик, дешифратор и триггер пам ти, выход которого образует обменный выход формировател  импульсов, а также пороговый (мажоритарный) элемент, входы которого образуют обменные входы формировател  импульсов, второй и третий каналы содержат блоки конт ол , элементы И и ИЛИ, а третий канал содержит дополнительно элемент 2И-2ИЛИ З.

Недостаток известного устройства заключаетс  в том, что в случае по влени  отказа типа 1 на выходе триггера пам ти любого канала, период тактовых импульсов каждого канала уменьшаетс  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 пам ти первого канала возникает отказ типа 1. Блоки контрол  второго и третьего каналов уменьшат коэффициент делени  делител  частоты соответственно до (N-K) и N. Так как пороговый элемент срабатывает при нгшичии двух 1 на входах , то период тактовых импульсов равен (N-K)T. Если отказ типа 1 возникает на выходе триггера пам ти второго или третьего канала, то период тактовых импульсов определ етс  коэффициентом делени  делител  -частоты первого канала, который равен N-K В этом случае период тактовых импульсов равен (N-K)T. Таким образом, в любом случав период тактовых импульсов уменьшаетс  на К.Т, т.е. происходит параметрический откаэ устройства.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем что в ка адый канал резервированного генератора синхроимпульсов введены последовательно соединенные элемент 2И, счетчик, дешифратор и элемент задержки, элемент ЗИ-НЕ, высокочастотный генератор и одновибратор, вход которого соединен с тактовым выходом формировател  импульсов, выход - с вторым входом элемента ЗИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, третий вход - с выходом высокочастотного генератора и вторым входом элемента 2и, выход - с первым входом элемента 2И. На фиг. 1 приведена блок-схема пр едлагаемого генератора, на фиг. 2 структура формировател  импульсов; на фиг. 3 - эпюры временных работы генератора . Генератор (на фиг. 1) содержит в каждом канале задающий генератор 1 и формирователь 2 импульсов, содержащий счетный вход 3, соединен ный с выходом задакице го генератора 1, обменные входы 4 и 5, обменный выход б, соединенный с обменным входом 4 и обменным входом 5 формирова Телей 2 импульсов других каналов, а также тактовый выход 7. Кроме того, кгикдый канал устройства содержит последовательно соединенные элемент 2И 8, счетчик 9, дешифратор 10 и элемент 11 задержки, элемент ЗИ-НЕ 1 первый вход которого соединен с выходом элемента 11 задержки а выход с первым входом элемента 24 8, а так же высокочастотный генератор 13 и одновибратор 14, вход которого соединен с тактовым выходом 7 формировател  2 импульсов, а выход - с вторым входом элемента Зи-НЕ 12, третий вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора 13 и вто рым входом элемента 2и 8. Выход любо го разр да счетчика 9  вл етс  выходом 15 генератора. Формирователь импульсов (фиг. 2) содержит последовательно соединеннЁ1 счетчик 16 и дааифратор 17, триггер 18пги4 ти, вход установки в единицу которого соединен с выходом дешифратора 17, а также мажоритарный элемент 19, первый вход которого соеда неи с выходом триггера 18 пам ти и обменным выходом б, а д.ва других соответственно с обменными входами 4 и.5. Выход мажоритарного элемента 19соединен с тактовым выходом 7 и с входами установки в ноль.триггера пам ти и счетчика 16, вход которого соединен со счетным входом 3. Генератор работает следующим образом . На первом этапе формируютс  тактовые импульсы. Импульсы задак а/аго генератора 1 соответствующего канала через счетный вход 3 формировател  2 импульсов поступают на счетчик 16. Начинаетс  счет импульсов. В первом канале дешифратор 17 настроен на N, во втором - на 2N, в третьем - на 3N импульсов. Когда счетчик 16 первого канала насчитает N импульсов, сработает дешиф- ратор 17 и установит триггер 18 пам ти в единичное состо ние. Счетчик 16 второго канала считает 2N импульсов , после чего срабатывает дешифратор 17 и устанавливает триггер 18 пам ти второго кангша в единичное состо ние. При этом на выходе мажоритарного элемента 19 каждого канала по витс  1, котора  обнулит счетчик 16 и возвратит . триггер 18 в нулевое состо ние. На, выходе мажоритарного элемента 19 каждого канала вновь образуетс  О. Таким образом, на выходе мажоритарного элемента 19 каждого канала формируютс  тактовые импульсы, длительность которых определ етс  суммарным временем срабатывани  триггера .18 пам ти и мажоритарного элемента 19. Период этих о мпульсов равен 2NTp , где Т, - период импульсов задающего генератора 1, т.е. второй канал становитс  ведущим. После установки счетчика 16 каждого канала в исходное состо ние начинаетс  новый такт и т.д. Третий канал в формировании тактовых импульсов не участвует, так как за врем  21,, . его счетчик 16 не успевает насчитг1ть ЗТ0 импульсов, поэтому он находитс  в гор чем резерве. На этом этап формировани  тактовых импульсов заканчиваетс . Начинаетс  второй этап. Импульсы высокочастотного генератора 13 поступают через элемент 2И В -.на счетчик 9. Начинаетс  счет импульсов. Когда счетчик 9 насчитает . {К--1) импульсов, где К - емкость счетчика, на выходе дешифратора 10 по витс  1. К-м импульсом счетчик 9 переполн етс  и на выходе дешифратора 10 вновь по витс  О, а через К импульсов вновь О и т.д. Таким образом, на выходе дешифратора 10 формируютс  импульсы, период KOTOIXJX равен , а длительность - Т, где Т - период импульсов высокочастотного генератора 13 (эпкфа 10 на фиг. 3). На выходе элемента 11 задержки формируютс  задержанные на Т импульсы (эпюра 11 на фиг. 3), которые поступают на пер,вый вход и стробируютс  по третьему входу элемента ЗИ-НЁ 12 импульсами высокочастотного генератора 13. На вход одновибратора 14 поступают так .товые импульсы. Он формирует из них импульсыг длительность которых больше или равна: 0,5Т (эпюры .,з.). Эти импульсы поступают на второй вход элемента ЗИ-НЕ 12. Дл  совпадени 

импульсов на входах этого элемента необходимо обеспечить дрейф импуль сов дешифратора 10 относительно тактовых импульсов, т.е. выполнить неравенство , ON: I (МТд-КТ) Т, где / 1,2 или 3 в зависимости от тог какой канал  вл етс  ведущим. Это неравенство и есть условие захвата частоты. Оно означает, что фазовый сдвиг между импульсами после I циклов переполнени  :счетчика 9 должен быть больше нул , но меньше Т. Таким образом, дрейф приведет к тому, что на выходе элемента ЗИ-НЕ 12 по-  в тс  импульсы обратной пол рности, перекрывающие импульсы высокочастотного генератора 13 (эпюра 12). Длительность этих импульсов постепенно увеличиваетс , а длительность импульсов на выходе элемента 2и 8 уменьшаетс , и наступит момент, когда. счетчик 9 не воспримет очередной импульс, т.е. произойдет задержка счета на Т. В следующем цикле совпадение импульсов на входах элемента ,ЗИ-НЕ 12 не будет и естественный счет импульсов не нарушаетс . Но через некоторое врем  дрейф вновь сведет импульсы вместе и пр(оизойдет очередна  коррекци  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 становитс  кратным частоте тактовых импульсов. Точность прив зки выходных.импульсов к-тактовым не превышает Т, значит, и несинфазность одноименных импульсов разных каналов не превышает этой величины .

При возникновении отказа типа 1 или О в формирователе 2 импульсов любого канала период тактовых импульсов может стать, равным Т или ЗТо . Поскольку эти величины удовлетвор ют указанному неравенству ( дл  первого и I 3 дл  третьего канала), то условие захвата частоты не нарушитс , поэтому .номинал частоты выходных импульсов не изменитс , синхронно - синфазна  работа каналов сохранитс .

Отказ типа О или 1 на выходе мажоритарного элемента 19 какоголибо канала, приводит к тому, что этот канал выходит из синхронизма. Но два других канала продолжают синхронно-синфазную работу с заданным номиналом частоты по любому выходу .

При возникновении ложной 1 на обменном выходе 6 первого канала работа устройства не изменитс , так как в этот момейт времени 1.на обменном выходе 6 второго канала еще не повилась. Период тактовых импульсов сохран етс  и 2NT0.

При возникновении ложного О . на обменном выходе б устойчива  работа устройства может быть нарушена. Пусть О возник в тот момент, когда на обменном выходе б второго канала только что по вилась 1. На выходе мажоритарного элемента 19 каждого канала по витс  импульс неопределенной длительности. Пусть этот импульс в каждом канале обнулит счетчик 16, а одновибратор 14 при этом не сработает. Очередной тактовый импульс в каждом канале по витс  тогда, когда на обменном выходе б первого и второго канала по витс  1, а это произойдет за врем  4NTj, после предыдущего тактового импульса. За это врем  дрейф импульса элемента 11 задержки будет настолько большим, чт.о он окажетс  переди тактового импульса и будет него удал тьс . С этого момента начинаетс  переходный процесс поиска фазы тактового импульса, который .продолжаетс  в течение , За это/ врем  одноименные импулщстл разных . каналов.расход тс  на величину IBcfТК + Т, где iff,- относительна  нестабильность периода высокочастотного генератора 13. После этого импульсы начинают вновь сходитьс . Если задана допустима  величина несинфазности , то можно определить величину сГ ; ° ражение вместе с условием захвата частоты определ ет допустимые параметры устройства (Т, (fY ) ПР которых оно функционирует надежно при любых отказах типа О или 1, или случайных сбо х.

: 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 установилс  в О, 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 по витс  через врем  равное 4NT0. За это врем  первый канал выйдет из синхронизма и в нем начнетс  переходный процесс поиска фазы тактового импульса, при этом два других канала работают синхронно и синфазно. Когда поиск фазы закончитс , первый канал вновь войдет в синхронизм.

Возникновение ложной 1 на тактовом выходе 7 вызывает ложное сра:батывание одновибратора 14. Но по|ск6льку в этот момент времени им:;пульс элемен.та 11 задержки еще не

по вилс , счетчик 9 прбдолжает ес;тественный счет импульсов. Таким образом , ложна  1 не вли ет на ус:тойчивую работу канала.

Применение предлагаемого устройства повьвиает надежность его функционировани  за счет нечувствительности к перечисленным видам отказов.

15 :

/r-f Н 1 К1 К 1 fff /f f Н-1 К -1 /tl Н 1

Claims (1)

1. РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР. СИНХРОИМПУЛЬСОВ, содержащий в каждом канале задающий генератор и формирователь импульсов, счетный вход 'которого соединен с выходом задающего генератора, а обменный выход — •с соответствующими обменными входами (формирователей импульсов других ЮТналов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в -каждый канал введены последовательно соединенные элемент 2И,·. счетчик, дешифратор и элемент задержки, элемент ЗИ-НЕ, высокочастотный генератор и- одновибратор, вход которого соединен с тактовым выходом формирователя импульсов, выход - с вторым входом элемента ЗИ-НЕ, первый вход , которого соединен с выходом элемента задержки; третий вход - с выходом высокочастотного генератора и вторым входом элемента 2И, выход - с первымί входом элемента 2И.

   а» 1008931