Трехканальный резервированный генератор

 

Устройство относится к технике связи и может быть использовано, в частности в устройствах резервирования тактового генератора узла связи, и может применяться при выборе опорного сигнала синхронизации цифровой сети связи. Изобретение решает задачу повышения точности выходного сигнала резервированного генераторного оборудования. Трехканальный резервированный генератор содержит в каждом канале генератор тактовой частоты, блок фазовой автоподстройки частоты, элемент ИЛИ, двоичный счетчик, преобразователь прямого кода в дополнительный и блок допускового контроля частоты, а также коммутатор и таймер. Трехканальный резервированный генератор позволяет осуществить автоматическое переключение из трех резервированных генераторов на генератор, имеющий заданную нестабильность частоты, без изменения фазы. 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано, в частности, в устройствах резервирования тактового генератора узла связи, и может применяться при выборе опорного сигнала системы синхронизации цифровой сети связи.

Для радиотехнических устройств и аппаратуры дискретной связи требуется высоконадежный источник опорной частоты, от которого во многом зависит надежность работы системы связи.

Целью изобретения является повышение точности выходного сигнала резервированного генератора.

Суть изобретения: используемые три генератора, находящиеся в горячем резерве, синхронизируются с помощью устройств фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и поэтому переключение на резервный генератор осуществляется синфазно, без изменения фазы.

На фиг.1 представлена функциональная схема трехканального резервированного генератора; на фиг.2 функциональная схема коммутатора; на фиг.3 функциональная схема блока допускового контроля частоты.

Трехканальный резервированный генератор содержит в каждом канале генератор тактовой частоты 1, блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) 2, элемент ИЛИ 3, счетчик 4, преобразователь прямого кода в дополнительный 5 и блок допускового контроля частоты 6, а также коммутатор 7 и таймер 8.

Коммутатор 7 (фиг. 2) содержит два элемента И 9, 10, два элемента И-НЕ 11, 12, элемент И-НЕ 13, элемент И 14 и элемент ИЛИ 15.

Блок контроля 6 (фиг. 3) содержит дешифраторы 16, 17, R-S триггер 18, двоичный сумматор 19 и преобразователь дополнительного кода в прямой 20.

Схема коммутатора 7 представляет собой схему мажоритарного голосования. Схема мажоритарного голосования осуществляет выбор опорного сигнала по состоянию регистрирующих R-S триггеров 18 блоков допускового контроля частоты 6.

В качестве устройства фазовой автоподстройки частоты 2 целесообразно использовать известное цифровое устройство (Осипов В.Г. Воронов В.А. Телеграфные аппараты и аппаратура передачи данных. "Радио и связь", 1984 г. с. 301, рис.10.41).

Устройство работает следующим образом.

Двоичные сумматоры 19, которые находятся в блоке допускового контроля 6 частоты, подключены к двум счетчикам 4. Одни входы блока допускового контроля частоты 6 подключены поразрядно к первому счетчику 4, а вторые входы сумматора 19 подключены поразрядно к второму счетчику 4 последующего канала через преобразователь 5 прямого кода в дополнительный. Счетчик 4, в котором формируется двоичный код путем прямого счета импульсов, является счетчиком уменьшаемого, а двоичный счетчик 4 последующего канала является счетчиком вычитаемого. Таким образом, с помощью сумматора 19 вычисляется разность кодов двух счетчиков.

Такое построение блоков допускового контроля частоты на основе двух двоичных счетчиков и элемента вычитателя на сумматоре 19 используется для того, чтобы результат вычитания был всегда с правильным знаком (Титце У. Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М. "Мир", 1982 г. с.350, 351, 495, 496).

Текущее значение разности кодов через преобразователь дополнительного кода в прямой 20 поступает в два дешифратора 16, 16, 17. Первый дешифратор 17 фиксирует нулевую разность и переводит в нулевое состояние R-S триггер 18 по входу R. Второй дешифратор 16, который также определяет разность кодов, является цифровым элементом. Он устанавливает порог цифровыми методами, т.е. допусковую зону, в пределах в которой уход частоты одного генератора по отношению к другому находится в допусковых пределах. Значение порога можно менять в зависимости от точности выбора опорного сигнала. Сигнал с выхода дешифратора 16 в случае превышения порога устанавливает R-S триггер 18 в "1" состояние.

На выходе разрядов сумматора 19 фиксируется код разности. Текущее значение разности на его выходе может быть как в прямом, так и в дополнительном коде отрицательного числа. В дополнительном коде отрицательного числа разность появляется в том случае, когда абсолютное значение кода вычитаемого больше абсолютного значения кода уменьшаемого. В случае формирования дополнительного кода отрицательного числа его необходимо перевести в прямой код. Для этой цели служит преобразователь дополнительного кода в прямой 20. Сигналом разрешения является признак дополнительного кода отрицательного числа, который формируется в виде единичного уровня сигнал переноса сумматора 19 ("Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем", под ред. Ю.М. Казаринова, М. "Высшая школа", 1985 г. с.22, 26).

Таким образом, состояние R-S триггера 18 в блоке допускового контроля 6-1 определяет соотношение частот между генераторами 1-1 и 1-2 за определенный промежуток времени. Аналогичным образом осуществляется соотношение частот между генераторами 1-2 и 1-3 триггером 18 в блоке контроля 6-2. В блоке контроля 6-3 осуществляется сравнение частот между генераторами 1-3 и 1-1, которое регистрируется также R-S триггером 18.

На выходе двоичных сумматоров 19 формируются кодовые к последовательности разности полных фаз двух генераторов.

Формирование сигнала разности частот, по которым срабатывает пороговое устройство, достигается нормированием полных фаз относительно единого интервала времени путем периодического обнуления счетчиков 4 последовательностью единичных интервалов, вырабатываемых таймером 8.

Выходы регистрирующих R-S триггеров 18 всех блоков контроля подключены ко входам устройства коммутации. В качестве схемы коммутации выбрана схема мажоритарного голосования 7. Схема мажоритарного голосования осуществляет выбор опорного сигнала по состоянию регистрирующих R-S триггеров 18. Как известно, минимальное число сравниваемых сигналов для реализации схемы мажоритарного голосования должна быть равна трем. При этом возможно локализовать один сигнал, частота которого находится в установленном допуске, определяемом цифровым методом.

Состояние выходов трех регистрирующих триггеров 18 в зависимости от соотношения частот генераторов могут иметь 8 комбинаций, как указано в табл. 1.

Анализируя каждое состояние регистрирующих R-S триггеров, осуществляем отбраковку частот (один генератор из трех). Для 1-го состояния выбираем частоту генератора f1 (все R-S триггеры находятся в "0" состоянии). Для 2-ого состояния триггер 18-1 имеет "1" состояние, остальные нулевое. В этом случае произошло изменение из допустимого значения частоты генератора 1-1 или 1-2, поэтому их отбраковываем и выбираем генератор 1-3. Для 3-его состояния триггер 18-2 имеет "1" состояние, остальные нулевое. В этом случае произошло изменение из допустимого значения частоты генератора 18-2 или 18-3, поэтому их отбраковываем и выбираем генератор 1-1 и т.д.

На основании логического анализа составляют табл.2 по отбраковке частот.

Обозначим выходы R-S триггера 18 блока контроля 7-1 через Х и , соответственно выходы триггера блока контроля 7-2 через Y, , через Z, выходы триггера блока контроля 7-3.

На основании табл.1 и 2 составим логические функции. Для A= + y (+y) A= z + y z z(+y) z A= x + x z + x y (+y) + x z x + x z На основании полученных функций собрана схема мажоритарной логики (фиг. 2). Выходы частот f1, f2 и f3 с элементов схем И 9, И 10, И 14 подключены на выход устройства через элемент ИЛИ 15.

Выходы трех частот коммутатора 7 через логические схемы ИЛИ 3-1, 3-2 и 3-3 каждого канала и блок фазовой автоподстройки частоты 2 подключены к управляющим входам опорных частот.

Выбранная опорная частота на одном из выходов коммутатора 7 (фиг.2) осуществляет синхронизацию двух других генераторов, т.е. один из генераторов является ведущим, а остальные два ведомые.

Итак, выбранная опорная частота f1 на выходе коммутатора осуществляет принудительную синхронизацию двух других генераторов 1-2 и 1-3 через логические элементы ИЛИ 3-2, 3-3 с помощью устройств ФАПЧ 2-2 и 2-3.

Принудительная синхронизация генераторов 1-1 и 1-3 осуществляется с выхода коммутатора частотой f2 через логические схемы ИЛИ 3-1, 3-3 с помощью устройств ФАПЧ 2-1 и 2-3, а генераторов 1-1, 1-2 с выхода коммутатора f3 через логические элементы ИЛИ 3-1, 3-2 с помощью устройств ФАПЧ 2-1 и 2-2.

Таким образом, трехканальный резервированный генератор позволяет осуществить автоматическое переключение из трех резервированных генераторов на генератор, имеющий заданную нестабильность частоты, без изменения фазы.

Формула изобретения

ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР, каждый канал которого содержит генератор тактовой частоты, соединенный выходом со счетным входом счетчика, отличающийся тем, что в устройство введены коммутатор и таймер, а в каждый канал введены блок допускового контроля частоты, преобразователь прямого кода в дополнительный, блок фазовой автоподстройки частоты и элемент ИЛИ, подключенный выходом к управляющему входу блока фазовой автоподстройки частоты, соединенного выходом с входом генератора тактовый частоты, подключенного выходом к частотному входу блока фазовой автоподстройки частоты и соответствующему частотному входу коммутатора, выход таймера соединен с входом обнуления счетчика каждого канала, подключенного разрядными выходами к группе входов соответствующего преобразователя прямого кода в дополнительный и к первой группе информационных входов соответствующего блока допускового контроля частоты, вторые группы информационных входов блоков допускового контроля частоты первого, второго и третьего каналов подключены к группе выходов преобразователей прямого кода в дополнительный соответственно второго, третьего и первого каналов, первый и второй выходы блоков допускового констроля частоты связаны с соответствующими управляющими входами коммутатора, подключенного выходом первой опорной частоты к первым входам элементов ИЛИ второго и третьего каналов, выходом второй опорной частоты к второму входу элемента ИЛИ третьего канала и первому элементу ИЛИ первого канала, а выходом третьей опорной частоты к вторым входам элементов ИЛИ первого и второго каналов, информационный выход коммутатора является информационным выходом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения отказоустойчивых управляющих и вычислительных систем, в которых резервные каналы функционируют асинхронно вследствие альтернативной реализации алгоритмов выполнения задачи

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для разработки отказоустойчивых многомашинных вычислительных комплексов, (МВК) используемых для приема и обработки поступающей из каналов связи (КС) информации

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в системах связи при построении высоконадежных резервируемых комплексов связи

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в высоконадежных управляющих системах, работающих в жестком режиме реального времени

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения высоконадежных ЭВМ, комплексов и систем управления объектами и технологическими процессами

Изобретение относится к области операционной системы мультипроцессорных отказоустойчивых вычислительных систем

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для построения резервированных систем высокой надежности

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении надежных вычислительно-управляющих систем

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля частоты вращения рабочего колеса турбины

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться, в частности, в распределенных вычислительных системах
Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам резервирования полупроводниковых объектов, работающих под действием ионизирующего излучения

Изобретение относится к вычислительной технике и к многоагентным системам (MAC) и может быть использовано для автоматического прерывания задач, находящихся в цикличности

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в высоконадежных вычислительных и управляющих системах различного назначения
Наверх