Трехканальное резервированноеустройство для синхронизации сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцналнстическкх

Реслублнк

<»1822187

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 18.03..79 (21) 2739388/18-24 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹

G F 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретении и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150481. Бюллетень ЙВ 14

Дата опубликования описания 15. 04. 81 . (53) УДК881. 396 (088. 8) /

P, .Ì Бекеша.

„,/

/ (72) Авторы изобретения

А.Г. Андрущенко, В.И. Глушков, H.Н. Фролов и С.В. Шп (71) Заявитель (54) ТРЕХКАНАЛЬНОЕ РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ СИГНАЛОВ

30 лов $2(.

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах повышенной надежности.

Известно устройство для синхронизации сигналов, содержащее три канала, каждый из которых содержит триггеры записи, хранения и выдачи информации, мажоритарный элемент, элементы

И, НЕ и три шины тактовых импульсов (1J .

Недостатком этого устройства является воэможность формирования схемой этого устройства ложных выходных сигналов при поступлении на ее входы !5 асинхронной информации. Кроме того, это устройство обладает недостаточной помехозащищенностью по отношение к импульсным. помехам, так как при их наличии срабатывают элементы 20 памяти, что может привести к ложной выдаче выходных сигналов.

Известно устройство для синхронизации сигналов,.содержащее три канала, причем каждый из каналов содержит триггеры .записи, хранения,. сравнения, сброса и знака информацин, лементы И, ИЛИ, НЕ, мажоритарные элементы и четыре шины тактовых сигнаНедостатком данного устройства является большой объем оборудования.

Кроме того, оно обладает недостаточной надежностью по отношению к импульсным помехам.

Наиболее близким к.изобретению по технической сущности и достигаемому результату является резервированное устройство для синхронизации сигналов, содержащее три канала, каждый из которых включает триггеры записи, хранения и выдачи информации, элементы

И и ИЛИ, мажоритарный элемент и три шины тактовых сигналов 3 .

Однако в таком устройстве вследствие несинхронного возникновения сигналов информации на выходах мажоритарных элементов по отношению к тактовым импульсам, имеется возможность непрохождения сигналов информации на один из его выходов. При рассинхронизации между входными сигналами одного из каналов по отношению к двум другим большего, чем длительность цикла (цикл — время между тактовыми импульсами, действующими по первой и третьей шине),указанное устройство имеет возможность формировать ложные выходные сигналы, Данное устройство обладает понижвн»

822187 ной надежностью при выходе из строя одного из его каналов, так как в этом случае из-за несинхронности появления сигналов на выходе мажоритарного элемента в двух исправных каналах по отношению к тактовым импульсам имеется возможность непроождение информации на два из трех го выходов.

Кроме того, известное устройство обладает недостаточной надежностью по отношению к импульсным помехам.

Так, срабатывание триггера записи от помехи хотя бы в одном из каналов может привести к выдаче устройством искаженной информации во время ее приема и обработки.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в каждый канал устройства введены инвертор, 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 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 — co 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 вЂ” с вторым входом элемен- та ИЛИ.

На фиг.1 приведена функциональная схема трехканального резервированного устройства для синхронизации сигналов;на фиг.2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Схема устройства содержит однотипные каналы 1, 2 и 3. Каждый из каналов содержит триггер 4 записи информации, триггер 5 хранения информации, триггер 6 выдачи информации, элементы И 7-10 элемент ИЛИ 11 мажоритарный элемент 12, инвертор

13, элементы И 14 и 15 шины 16-18 тактовых импульсов, вход 19, выход

29, выход 21 мажоритарной связи и входы 22 и 23 мажоритарных связей.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы, поступающие на входы устройства являются асинхронными. Рассинхронизация входных сигналов одного из каналов по отношению к входным сигналам двух других каналов может быть больше длительности цикла, но меньше периода следования.тактовык импульсов.

Бремя между окончанием предыдущего входного импульса и началом очередного входного импульса должно сос20 тавлять не менее трех периодов следования тактовых импульсов. Перед началом работы все триггеры устройства находятся в нулевом состоянии. При поступлении на вход 19

g5 каждого канала 1-3 информационного сигнала элемент И 9 пропускает этот сигнал на счетный вход триггера 4 записи информации. По окончании указанного сигнала триггер 4 переключается в единичное состояние, в результате чего на его единичном выходе появляется высокий уровень потенциала, а на его нулевом выходе — низкий уровень потенциала. При этом происходит блокировка прохождения ТИ 16 через элемент И 10 и разрешение прохождения их через элемент И 7. Вследствие того, что информационные сигналы поступают на входы 19 уст4О ройства несинхронно по отношению к тактовым импульсам, то и время появления 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 совпадения указанных сигналов. Если длйтельность выходного сигнала элемента И 7 достаточна для переключения триггера выдачи информации б, то процесс синхронизации продолжается дальше. Если длительность выходного сигнала элемента И 7 в двух любых каналах недостаточна для переключения триггера 6 этих каналов, то устройство ожидает поступления следующего, очередного ТИ 16. В

60 этом случае длительность сигнала на выходе И 7 равна длительности

; тактового импульса. Для срабатывания мажоритарных элементов 12 и выдачи устройством выходных сигналов необходимо, чтобы произошло

822187

Информационный импульс поступает на входы 19 каналов 1, 2 и 3, в результате чего происходит.срабаты-. вание триггера выдачи информации б от ближайшего ТИ 16 только в первом канале (фиг.3), а срабатывание триггеров б в других каналах происходит по очередному ТИ 16 (на второМ цикле). бО то может быть, когда входные сигналы поступают, одновременно или при наличии временного сдвига между входным сигналом первого канала и входными сигналами двух других

65 каналов. Причем временной сдвиг переключение н единичное состояние триггеров 6 хотя бы в двух каналах.

Причем выходные сигналы триггеров 6 должны во времени перекрывать друг друга и не, сниматься в течение заданного времени, необходимого для выработки устройством выходных сигналов.

Рассмотрим несколько случаев при:ема асинхронной информации и ее привязки к тактовым импульсам. Временные диаграммы работы устройства приведены на фиг. 2 и 3, где обозначены: 16 — сигналы первой шины тактоных импульсов; 17 — сигналы второй шины тактовых импульсов;

18 — сигналы третьей шины тактовых, импульсов; 19 -193 — сигналы на входе 19 канала 1, 2 и 3 соответственно; 4 -4 3 — сигналы на единичном выходе триггера 4 канала 1, 2 и 3 соответственно; 6 -б — сигналы . 20 на единичном выходе триггера б канала

1, 2 и 3 соответственно; 54-5.З— сигналы на нулевом выходе триггера 5 канала 1, 2 и 3 соответственно;

20 -203 — сигналы на выходе 20 канала 1, 2 и 3 соответственно.

На данных диаграммах показана информация, состоящая из одного импульса .

Информационный импульс поступает одновременно на входы 19 всех трех каналов устройства. При этом информационный сигнал поступает до начала действия тактоного импульса 16, а заканчивается до окончания послед. него (фиг.2). В этом случае на выходе элемента И 7 первого канала выделяется сигнал, длительность которого недостаточна для переключения триггера выдачи информации б этого канала в "1", а на выходе эле-. 40 мента И 7 второго и третьего канала выделяется сигнал, длительность которого достаточна для переключения триггеров б этих каналов в "1". На нулевом выходе триггеров б второго и третьего каналов возникает низкий уровень потенциала, который действует на второй вход элемента И 9 и, таким образом, осуществляет блокировку прохождения через него помех щ (в случае их возникновения на входах 19) на время отработки схемы от информационного сигнала. На.единичном выходе триггеров б укаэанных каналов возникает высокий уровень потенциала, вследствие чего сраба- тывает мажоритарный элемент во всех трех каналах, а во 2-м и 3-м кана-. ле — элемент И 14. По заднему фронту тактоного импульса 17 триггеры 5 во .

2-м и 3-м канале переключаются в единичное состояние, в результате чего происходит блокировка прохождения тактового импульса 18 через элемент И 8. По очередному заднему фронту ТИ 17 триггеры 5 переключаются в нулевое состояние. Поскольку при срабатывании мажоритарных элементов 12 на втором входе элементон

И 15 каналов 1, . 2 и 3 возникает разрешающий сигнал, то тактовый импульс с шины 18 проходит через укаэанный элемент на соответствующий выход 20 и через первый элемент ИЛИ

11 на нулевой вход триггера записи

4 соответствующего канала. В резуль(тате триггеры 4 устанавливаются н исходное (нулевое) состояние, а по очередному ТИ 16 триггеры 6 по 2-м и 3-м канале переключаются также в нуленое состояние. Таким образом, устройство возвращается в исходное состояние и на всех его выходах выделяется информационный сигнал в независимости от того, что триггер

6 в одном из каналов на данном цикле обработки информации не срабатывает. Время появления и длительность выходных сигналов совпадает с тактовьм импульсом 18.

Информационные сигналы на входы

19 устройства поступают не одновременно. Причем задний фронт входного сигнала (начало срабатывания триггера 4) одного из каналов не попадает в зону действия ближайшего ТИ 16, а в двух других каналах аналогичный входной сигнал попадает в зону ближайшего ТИ. 16. "Опозil давший сигнал (фиг. 2, пунктир) может появляться в любом месте между окончанием ближайшего ТИ 16 и началом очередного ТИ 16, т.е. рассинхронизация 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.

При этом триггер записи информации

4 в одном из каналов по приходу

"опоздавшего" сигнала не срабатывает, так как в это время от сигналов обмена двух других каналов на выходе мажоритарного элемента 12 выделяется положительный сигнал,который через инвертор 13 воздействует на первый вход элемента И 9 и производит блокировку прохождения через него указанного сигнала.

822 187

1ь., Рмируются на всех:, .одах устройства от сигналов обмен:. двух работающих каналов всл дстние того, что единичное .состояние триггера выдачи информации 6 (сигнал обмена) н канале, где обработка информации начинается раньше, не снимается и продолжает сохраняться на все время (действия аналогичного сигнала от другого (" опоздавшего" ) канала (фиг.3).

При выходе из строя одного из каналов данное устройство формирует сигналы на выходах двух работающих каналов, что позволяет сох-. ранять Работоспособность другого устройства (не показано), выполненного по схеме 2 из 3-х . подключенного к выходам данного устройства.

Данное устройство нечувствительно к импульсным помехам. Так, при срабатывании триггера записи инфор2О мации 4 от помехи, возникающей на входе 19 одного из каналов, не приводит к появлению ложных выходных сигналов при последующем приеме сигналон информации, так как после отработки триггера 5 указанный триггер 4, а затем и триггер б сбрасываются в исходное состояние ТИ.18 и ТИ 16 через соответствующие элементы И 8 и И 10. Ири срабатывании от помех триггеров 5 и б они возвращаются в исходное состояние соответствующими тактовыми импульсами 17 и

16.. Таким образом, трехканальное резервированное. устРойство для синхронизации сигналов по сравнению с известными устройствами обладает повышенной надежностью за счет исключения потери выходных сигналов и ложного их появления, а также лик4() видации последствий сбоев при возникновении импульсных помех.

Формула . изобретения

SS цикла. В атом случае (на первом цикле) по заднему фронту ТИ 17 срабатывает триггер 5 первого канала, поскольку на его информационном входе в ато время присутствует высокий уровень потенциала, поступаю-, щий от единичного выхода триггера 6 через элемент И 14. Низкий, уровень потенциала триггера 5 воздействуе на второй вход элемента И 8 и блокирует прохождение через него

ТИ 18, что позволяет не сбрасывать триггер 4 первого канала н нулевое состояние, а по приходу очередного

ТИ 16 не сбрасЫвать в исходное сос тояние и триггер 6 данного канала.

При этом триггер б во 2-м и 3-м канале по очередному ТИ 16 (на втором цикле) переключаются в единичное состояние, в результате чего во всех каналах срабатывают мажоритарные элементы 12. По заднему фронту очередного ТИ 17 триггер 5 первого канала переключается в нулевое состояние, а аналогичные триггеры во 2-м и 3-м канале переключаются н единичное состояние. Поскольку на выходах мажоритарных элементов каналов 1-3 на втором цикле возникают положительные сигналы, то очередной

ТИ 18, соотнетстнующий данному циклу, проходит через элементы И 15 на выходы каналов и через элементы

ИЛИ 11 на нулевой вход триггеров 4.

В результате триггеры 4 устанавливаются н нулевое состояние, а по очередным (в данном случае третьим)

ТИ 16 и ТИ 17 в нулевое состояние устанавливаются соответственно триггеры б и 5 каналов 1, 2 и 3. Таким образом, устройство возвращается в исходное состояние и на нсех его выходах выделяется информационный сигнал, привязанный к ТИ 18, в независимости от того, что .обработка информации н одном из каналов {н данном случае 1-м) начинается раньше, на первом цикле, а в двух других . каналах — позже, на втором цикле.

Следует отметить,что при наличии временного сдвига между входными сигналами (фиг.3, 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 сбоя одного из источников информации или соответствующей помехи в канале связи) и наличии временного сдвига между сигналами информации от двух других 60 источникОв устройство работает аналогично тому, как это описано выше.

При этом в одном из каналов триггеры

4-6 свои исходные состояния не меняют. В этом случае выходные сигна- 55

Трехканальное .резервированное устройство для синхронизации сигналов, содержащее в каждом канале триггер записи информации, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ,мажоритарный элемент и шины так новых 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 ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, н каждый канал введены инвертор и пятый и шестой элементы И, входы пятого элемента И соединены соответственно с единичным выходом триг. гера выдачи информации и нуленым

822187 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

10 мажоритарного элемента и входу инвертора, .выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с нулевым вы- 15 ходом триггера выдачи информации и входом данного канала, а его выход— со счетным входом триггера записи информации, единичный выход которого .подключен к второму входу третьего

I 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.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 378830, кл. 06 F 1/04, 1971..

2 Авторское свидетельство СССР

Р 519698, кл. G 06 F 1/04, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

9 520593, кл. G 06 F 11/00, 1974 (прототип).

822187

16

re

19, 192

193

6Ъг. г

1б

17

f9

19

19, г-а

Ц г

"з

Риг. 3 б

Редактор М. Недолуженко

Заказ 1857/74

6 г

6 у

Zg1

Иг

Кг

9, J3

Х1

61

6 г и га, юг

Юу

9т .9г

Составитель Н. Фролов

Техред И.Голинка Корректор Е. Рошко

Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4