SU822187A1 - Трехканальное резервированноеуСТРОйСТВО дл СиНХРОНизАции СигНАлОВ - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах повышенной надежности. Известно устройство дл  синхрони зации сигналов, содержащее три канал каждый из которых содержит триггеры записи, хранени  и выдачи информации , мажоритарный элемент, элементы И, НЕ и три шины тактовых импульсов 13 . . Недостатком этого устройства  вл  етс  возможность формировани  схемой этого устройства ложных выходных сигналов при поступлении на ее входы асинхронной информации. Кроме того, это устройство обладае недостаточной помехозащищенностью по отношени к импульсным, помехам, так как при их наличии срабатывают элементы пам ти, что может привести к ложной выдаче выходных сигналов. Известно устройство дл  синхронизации сигналов, содержащее три канала, причем каждый из каналов содержит триггеры записи, хранени , сравнени , сброса и знака информации элементы И, ИЛИ, НЕ, мажоритарные эл менты и четыре шины тактовых сигналов 2. Недостатком данного устройства  вл етс  большой объем оборудовани . Кроме того, оно обладает недостаточной надежностью по отношению к импульсным помехам. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  резервированное устройство дл  синхронизации сигналов, содержащее три канала, каждый из которых включает триггеры записи, хранени  и выдачи информации, элементы И и ИЛИ, мажоритарный элемент и три шины тактовых сигналов pj . Однако в таком устройстве вследствие несинхронного возникновени  сигналов информации на выходах мажоритарных элементов по отношению к тактовым импульсам, имеетс  возможность непрохождени  сигналов информации на один из его выходов. При / рассинхронизации между входными сигналами одного из каналов по отнс аению к двум другим большего/ чем длительность цикла (цикл - врем  между тактовыми импульсами, действующими по первой и третьей тине).указанное устройство имеет возможность формировать ложные выходные сигналыДанное устройство обладает понижен

ой надежностью при выходе из стро  дного из его каналов, так как в том случае из-за несинхронности о влени  сигналов на выходе мажоитарного элемента в двух исправных каналах по отношению к тактовым импульсам имеетс  возможность непроkoждeниeинформации на два из трех егЪ выходов.

Кроме того, известное устройство

обладает недостаточной надежностью по отношению к импульсным помехам. Так, срабатывание триггера записи от помехи хот  бы в одном из каналов может привести к выдаче устройством искаженной информации во врем  ее приема и обработки.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в каждый канал устройства введены инвертор, п тый и гиестой элементы И, входы п того элемента И соединены соответственно с единичным выходом триггера выдачи информации и нулевым выходом триггера хранени  информации, информационный вход которого соединен с выходом п того элемента И, а счетный вход подключен к второй шине тактовых импульсов, треть  шина тактовых импульсов соединена с третьем входом четвертого элемента И и первым входом шестого элемента И, выход которого подключен к выходу данного канала и к нулевому входу триггера записи информации через элемент ИЛИ, второй вход - к выходу мажоритарного элемента и входу инвертора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера выдачи информации и входом данного канала, а его выход - со .счетным входом триггера записи информации , единичный выход- которого подключен к второму входу третьего элемента И, нулевой вход триггера выдачи информации соединен с выходом второго элемента И, первый И второй входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера записи информации и первой шиной тактовых импульсов, единичный выход триггера выдачи информации соединен с соответствующими входами мажоритарных элементов других каналов, а выход четвертого

элемента И - с вторым входом элемента ИЛИ.

На фиг.1 приведена функциональна  схема трехканального резервированного устройства дл  синхронизации сигналов; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройства.

Схема устройства содержит однотипные каналы 1, 2 и 3. Каждый из каналов содержит триггер 4 записи

информации, триггер 5 хранени  информации , триггер 6 выдачи информации , элементы И 7-10 элемент ИЛИ 1 мажоритарный элемент 12, инвертор 13, элементы И 14 и 15, шины 16-18 тактовых импульсов, вход 19, выход 29, выход 21 мажоритарной св зи и входы 22 и 23 мажоритарных св зей.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы, поступающие на входы устройства  вл ютс  асинхронными . Рассинхронизаци  входных сигналов одного из каналов по отношению к входным сигналам двух других каналов может быть больше длительности цикла, но меньше периодэ следовани .тактовых импульсо Врем  между окончанием предыдущего входного импульса и началом очередного входного импульса должно составл ть не менее трех периодов следовани  тактовых импульсов. Перед началом работы все триггеры устройства наход тс  в нулевом состо нии . При поступлении на вход 19 каждого канала 1-3 информационного сигнала элемент И 9 пропускае этот сигнал на счетный вход триггера 4 записи информации. По окончании указанного сигнала триггер 4 переключаетс  в единичное состо ние , в результате чего на его единичном выходе по вл етс  высоки уровень потенциала, а на его нулевом выходе - низкий уровень потенциала . При этом происходит блокировка прохождени  ТИ 16 через элемент И 10 и разрешение прохождени  их через элемент И 7. Вследствие того, что информационные сигналы поступают на входы 19 устройства несинхронно по отношению к тактовым импульсам, то и врем  по влени  разрешающего сигнала на втором входе элемента И 7 по отношению к: ближайшему тактовому импульсу 16, действующего на первый вход элемента И 7, может быть различным . Поэтому длительность сигнала на выходе элемента И 7 зависит , от момента совпадени  указан- ных сигналов. Если длительность выходного сигнала элементами 7 достаточна дл  переключени  триггера выдачи информации 6, то процесс синхронизации продолжаетс , дальше. Если длительность выходного сигнала элемента И 7 в двух любых каналах недостаточна дл  переключени  триггера 6 этих каналов, то устройство ожидает поступлени  .следующего, очередного ТИ 16. В этом случае длительность сигнала на выхода И 7 равна длительности ;тактового импульса. Дл  срабатывани  мажоритарных элементов 12 и выдачи устройством выходных сигналов необходимо, чтобы произошло переключение в единичное состо ние триггеров 6 хот  бы в двух каналах Причем выходные сигналы триггеров должны во времени перекрывать друг друга и не.сниматьс  в течение заданного времени, необходиМОго дл  выработки устройством выходных сигналов. Рассмотрим несколько случаев пр ;ема асинхронной информации и ее прив зки к тактовым импульсам. Вре менные диаграммы работы устройства приведены на фиг. 2 и 3/ где обозначены: 16 - сигналы первой шины тактовых, импульсов; 17 - сигналы второй шины тактовых импульсов; 18 - сигналы третьей шины тактовых импульсов; - сигналы на входе 19 канала 1,2 и 3 соответст венно; - сигналы на единично выходе триггера 4 канала 1, 2 и 3 соответственно; - сигналы на единичном выходе триггера б кан 1, 2 и 3 соответственно; сигналы на нулевом выходе триггера канала 1, 2 и 3 соответственно; 20|-20 - сигналы на выходе 20 канала 1, 2 и 3 соответственно. На данных диаграммах показана информаци , состо ща  из одного им пульса. Информационный импульс поступае одновременно на входы 19 всех трех каналов устройства. При этом инфор мационный сигнал поступает до нача ла действи  тактового импульса 16, а заканчиваетс  до окончани  послед него (фиг.2) . В этом случ:ае на выходе элемента И 7 первого канала выдел етс  сигнал, длительность кот рого недостаточна дл  переключени  триггера выдачи информации б этого канала в 1, а на выходе эле мента И 7 второго и третьего канала выдел етс  сигнал, длительность кот рого достаточна дл  переключени  триггеров 6 э.тих каналов в 1. На нулевом выходе триггеров б второго и третьего каналов возникает низкий уровень потенциала, который действу ет на второй вход элемента И 9 и, таким образом, осуществл ет блокировку прохождени  через него помех (в случае их возникновени  на входах 19) на врем  отработки схемы от информационного сигнала. На единичном выходе три герой 6 указанных каналов возникает высокий уровень . потенциала, вследствие чего срабатывает мажоритарный элемент во adex Трех каналах, а во 2-м и 3-м канале - элемент И 14. По заднему фронт тактового импульса 17 триггеры 5 во 2-м и 3-м канале переключаютс  в единичное состо ние, в результате чего происходит блокировка прохожде ни  тактового импульса 18 через элемент И 8. По очередному заднему фронту ТИ 17 триггеры 5 пе.рекл1рчают с  в лулевое состо ние. Поскольку при срабатывании мажоритарных элементов 12 на втором входе элементов И 15 каналов 1, . 2 и 3 возникает разрешающий сигнал, то тактовый импульс с шины 18 проходит через указанный элемент на соответствующий выход 20 и через первый элемент ИЛИ 11 на нулевой вход триггера записи 4 соответствующего канала. В резуль тате триггеры 4 устанавливаютс  в исходное (нулевое) состо ние, а по очередному ТИ 16 триггеры 6 по 2-м и 3-м канале переключаютс  также в нулевое состо ние. Таким образом, устройство возвращаетс  в исходное состо ние и на всех его выходах выдел етс  информационный сигнал в независимости от того, что триггер б в одном из каналов на данном цикле обработки информации не срабатывает . Врем  по влени  и длительц .ос;т.ь выходных сигналов совпадает с тактовым импульсом 18. Информационные сигналы на входы 19 устройства поступают не одновременно . Причем задйий фронт входного сигнала (начало срабатывани  триггера 4) одного из каналов не попадает в зону действи  ближайшего ТИ 16, а в двух других каналах аналогичный входной сигнал, попадает в зону, ближайшего ТИ 16 . Опоздавший сигнал (фиг.2, пунктир) может по вл тьс  в любом месте между окончанием ближайшего ТИ 16 и началом очередного ТИ 16, т.е. рассинхронизаци  указанного сигнала по отношению к аналогичным сигналам других каналов может быть больше, чем длительность цикла. Устройство в этом случае работает аналогично тому, как это было описано выше. этом триггер записи информации 4 в одном из каналов по приходу опоздавшего сигнала не срабатывает , так как в это врем  от сигналов обмена двух других каналов на выходе мажоритарного элемента 12 выдел етс  положительный сигнал,который через инвертор 13 воздействует на первый вход элемента И 9 и производит блокировку прохождени  через него указанного сигнала. Информационный импульс поступает на входы 19 каналов 1, 2 и 3, в результате чего происходит,срабаты-. вание триггера выдачи информации 6 от ближайшего ТИ 16 только в первом канале (фиг.З), а срабатывание триггеров 6 в других каналах происходит по очередному ТИ 16(на втором цикле). Это может быть, когда входные сигналы поступают, одновременно или при наличии временного сдвига между входным сигналом первого канала и входными сигналами двух других каналов. Причем временной сдвиг

чем д

цикла. В этом случае (на первом цикле) по заднему фронту ТИ 17 срабатывает триггер 5 первого канал поскольку на его информационном входе .в это врем  присутствует высокий , уровень поте)циала, поступающий от единичного выхода триггера 6 через элемент И 14. Низкий.уровень потенциала триггера 5 воздействует на второй вход элемента И 8.и блокирует прохождение через него ТИ 18, что позвол ет не сбрасывать триггер 4 первого канала в «улевое состо ние, а по приходу очередного ТИ 16 не сбрасывать в исходное состо ние и триггер б данного канала. При этом триггер 6 во 2-м и 3-м канале по очередному ТИ 16-(на втором цикле) переключаютс  в единичное состо ние, в результате чего во. всех каналах срабатывают мажоритарные элементы 12. По заднему фронту очередного ТИ 17- триггер 5 первого канала переключаетс  в нулевое состо ние, а аналогичные триггеры во 2-м и 3-м канале переключаютс  в единичное состо ние. Поскольку на выходах мажоритарных элементов каналов 1-3 на втором цикле возникают положительные сигналы, то очередной ТИ 18, соответствующий данному циклу, проходит через элементы И 15 на выходы каналов и через элементы ИЛИ 11 на нулевой вход триггеров 4. В результате триггеры 4 устанавливаютс  в нулевое состо ние, а по очередным (в данном случае третьим) ТИ 16 и ТИ 17 в нулевое состо ние устанавливаютс  соответственно.триггеры б и 5 каналов 1, 2 и 3. Таким образом, устройство возвращаетс  в исходное состо ние и на всех его в.ыходах выдел етс  ин.формационный сигнал, прив занный к ТИ 18, в независимости от того, что .обработка информации в одном из каналов (в данном случае 1-м) начинаетс  раньш на первом цикле, а в двух других каналах - позже, на втором цикле.

Следует отметить,что при наличии временного сдвига между входными сигналами (фиг.З, соответствующие .сигналы показаны пунктиром) тригге ры 4 во 2-м и 3-м канале срабатывают соответственно по окончании указанных сигналов.

При отсутствии информационного сигнала на одном из входов данного устройства (вследствии сбо  одного из источников информации или соответствующей помехи в канале св зи) и наличии временного сдвига между сигналами информации от двух других источников устройство работает аналогично тому, как это описано выше. При этом в одном из каналов триггер 4-6 свои исходные состо ни  не мен ют. В этом случае выходные сигн1ь , д.к..рмируютсд на всех ь, «.одах уст-ройс .тва от сигналов об.мена двух работающих каналов вследствие того, что единичное .состо ние триггера выдачи информации 6 (сигнал обмена) в канале , где обработка информации начинаетс  раньше, не снимаетс  и продолжает сохран тьс  на все врем  :{цейстэи  аналогичного сигнала от другого (опоздавшего) канала (фиг.З). При выходе из стро  одного из каналов, данное устройство формирует сигналы.на выходах двух работающих каналов, ч.то позвол ет сох-ран ть работоспособность другого устройства (не показано), выполненного по схеме 2 из 3-х и подключенного к выходам данного устройства.

Данное устройство нечувствительно к импульсным помехам. Так, при сраб.атывании триггера записи информации 4 о.т помехи, возникающей на .входе 19 одного из каналов, не приводит к по влению ложных выходных сигналов цри последующем приеме сиг-налов информации, так как после отработки триггера 5 указанный триггер 4, азатем и триггер б сбрасываютс  в исходное со.сто ние ТИД8 и ТИ 16 через соответствующие элементы И 8 и И 10. Ири срабатывании о помех триггеров 5 и б они возвращаютс  в исходное состо ние соответствующими тактовыми импульсами 17 и 16. .

. Таким образом, трехканальное резервированное , устройство дл  синхронизации сигналов по сравнению с известными устройствам-и обладает повышенной надежностью за счет исключени  потери выходных сигналов и ложного их по влени , а также ликвидации последствий сбоев при возникновении импульсных помех.

Формула . изобретени 

Трехканальное резервированное устройство дл  синхронизации сигналов ,- содержащее вкаждом канале триггер записи информации, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ,мажоритарный элемент и шины так говых сигналов, перва  из ко.торых через .третий элемент И подключена к единичному входу триггера выдачи информации , единичный выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен tf нулевому выходу триггера хранени  информации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности устройства, в каждый канал введены инвертор и п тый и шестой элементы И, входы п того элемента И соединены соответственно с единичным выходом триггера выдачи информации и нулевым

выходом триггера хранени  информации , информационный вход которого соединен с выходом п того элемента И, а счетный вход подключен к второй шине тактовых импульсов, треть  шина тактовых импульсов соединена с третьим входом четвертого элемента И .и первым входом шестого элемента И, (выход которого подключен к выходу данного канала и к нулевому входу триггера записи.информации через элемент ИЛИ, второй вход - к выходу мажоритарного элемента и входу инвертора , ыход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера выдачи информации и входом данного канала, а его выход со счетным входом триггера записи информации/ единичный выход которого подк 1ючен к второму входу третьего

элемента И, нулевой вход триггера выдачи информации соединенс выходом второго элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера записи информации и первой шиной тактовых импульсов, единичный выход триггера выдачи информации соединен с соответствующими входами мажоритарных элементов других каналов , а выход четвертого элемента И 0

с вторым входом элемента ИЛИ.

I

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 378830, кл. : 06 F 1/04, 1971.

5

2 Авторское свидетельство СССР № 519698, кл. G 06 F 1/04, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР № 520593, кл. G 06 F 11/00, 1974 (прототип).

0

риг. /

Л.

п.

Claims (1)

1. Формула . изобретения Трехканально.е резервированное устройство для синхронизации сигналов,- содержащее в каждом канале триггер записи информации, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ,мажоритарный элемент и шины тактовых сигналов, первая из которых через третий элемент И подключена к единичному входу триггера выдачи ин-, формации, единичный выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу триггера хранения информации, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в каждый канал введены инвертор и пятый и шестой элементы И, входы пятого элемента И соединены соответственно с единичным выходом триггера выдачи информации и нулевым выходом триггера хранения информации, информационный вход которого соединен с выходом пятого элемента И, а счетный вход подключен к второй шине тактовых импульсов, третья шина тактовых импульсов соединена с третьим входом четвертого элемента И и первым входом шестого элемента И, {выход которого подключен к выходу данного канала и к нулевому входу триггера записи.информации через элемент ИЛИ, второй вход - к выходу мажоритарного элемента и входу инвертора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера выдачи информации и входом данного канала, а его выход со счетным входом триггера записи информации, единичный выход которого подколочен к второму входу третьего элемента И, нулевой вход триггера выдачи информации соединен с выходом второго элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с нулевым выходом триггера записи информации и первой шиной

   5 тактовых импульсов, единичный выход триггера выдачи информации соединен с соответствующими входами мажоритарных элементов других каналов, а выход четвертого элемента И *0 с вторым входом элемента ИЛИ.

   I