резервированный генератор импульсов

Формула изобретения

Резервированный генератор импульсов, содержащий три мультивибратора, каждый из которых содержит два инвертора, времязадающую RC-цепь и мажоритарный элемент, выход которого в каждом мультивибраторе соединен с входом второго инвертора, при этом первые, вторые и третьи входы мажоритарных элементов всех мультивибраторов соединены между собой, а выход первого инвертора первого мультивибратора соединен с первым входом мажоритарного элемента, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора второго мультивибратора, третий вход мажоритарного элемента - с выходом первого инвертора третьего мультивибратора, отличающийся тем, что в каждый мультивибратор дополнительно введены третий инвертор и второй резистор, первый вывод которого соединен с входом третьего инвертора, выход которого соединен с входом первого инвертора, второй вывод второго резистора соединен со средней точкой времязадающей RC-цепи, включенной между выходами второго и первого инверторов соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники, автоматики и техники связи.

Известен резервированный генератор импульсов (см. а.с. СССР № 974554 от 02.04.80, МКИ Н 03 К 3/281, "Резервированный генератор импульсов", В.С. Генин, опубл. 17.11.82, Бюл. № 42), содержащий три мультивибратора, каждый из которых имеет трехвходовый мажоритарный элемент, два последовательно соединенных инвертора, конденсатор и резистор, подключенный одним выводом к выходу первого и входу второго инверторов, другим - к одной обкладке конденсатора. В каждом мультивибраторе вторая обкладка конденсатора подключена к выходу второго инвертора, общая точка резистора и конденсатора подсоединена к одному входу мажоритарного элемента, выход которого подключен к входу первого инвертора, причем остальные входы мажоритарного элемента подключены к общим точкам резисторов и конденсаторов остальных мультивибраторов.

Недостатком известного резервированного генератора импульсов является несинфазность работы трех его мультивибраторов, что ограничивает его функциональные возможности или требует использования дополнительных аппаратных средств для устранения несинфазности выходных сигналов. Несинфазность обусловлена разбросом порогового напряжения переключения отдельных мажоритарных органов, причем величина фазового сдвига выходных сигналов является случайной величиной.

Известен резервированный генератор импульсов (см. а.с. СССР № 1153390 от 16.11.83, МКИ Н 03 К 3/281, "Резервированный генератор импульсов", В.С. Генин, опубл. 30.04.85, Бюл.№ 16), содержащий три мультивибратора, каждый из которых содержит мажоритарный элемент, два инвертора и времязадающую RC-цепь, включенную между входом и выходом второго инвертора, конденсатором к выходу. Вход первого инвертора каждого мультивибратора соединен со средней точкой времязадающей RC-цепи, вход второго инвертора - с выходом мажоритарного элемента, а входы последнего - с выходами первых инверторов всех мультивибраторов.

Резервированный генератор импульсов является наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству и взят в качестве прототипа.

Основным недостатком прототипа является низкая надежность, обусловленная задержкой включения цепи положительной обратной связи через конденсаторы при переключении каждого из мультивибраторов. При этом возможно длительное протекание сквозного тока первого инвертора первого сработавшего мультивибратора (Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1990, с. 107, рис.2,33б)), вызывающего повышение вероятности отказа. Кроме того, при срабатывании второго мультивибратора возможно “зависание” первых инверторов и мажоритарных элементов в линейном режиме вследствие влияния цепи отрицательной обратной связи через резисторы, если пороги срабатывания первых инверторов отличаются от порогов срабатывания вторых инверторов. При этом срабатывание третьего мультивибратора только подтверждает линейный режим указанных элементов.

Необходимо отметить, что линейный режим также сопровождается протеканием сквозного тока логических элементов и повышает вероятность отказа.

Снижению надежности способствует также отсутствие ограничения входных токов инверторов на начальном участке перезаряда конденсаторов, протекающего через диоды их входных защитных цепей (Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. -Л.: Энергоатомиздат, 1986, с.65, рис.6-4).

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности работы резервированного генератора импульсов.

Технический результат достигается тем, что в резервированном генераторе импульсов, содержащем три мультивибратора, каждый из которых содержит два инвертора, времязадающую RC-цепь и мажоритарный элемент, выход которого в каждом мультивибраторе соединен с входом второго инвертора, при этом первые, вторые и третьи входы мажоритарных элементов всех мультивибраторов соединены между собой, а выход первого инвертора первого мультивибратора соединен с первым входом мажоритарного элемента, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора второго мультивибратора, третий вход мажоритарного элемента - с выходом первого инвертора третьего мультивибратора, новым является то, что в каждый мультивибратор дополнительно введены третий инвертор и второй резистор, первый вывод которого соединен с входом третьего инвертора, выход которого соединен с входом первого инвертора, второй вывод второго резистора соединен со средней точкой времязадающей RC-цепи, включенной между выходами второго и первого инверторов соответственно.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить надежность работы резервированного генератора импульсов.

На чертеже приведена принципиальная схема резервированного генератора импульсов.

Резервированный генератор импульсов состоит из трех мультивибраторов, каждый из которых содержит мажоритарный элемент 1, три инвертора 2, 3, 6, резистор 4, а также резистор 7 и конденсатор 5 времязадающей RC-цепи.

В каждом из трех мультивибраторов времязадающая RC-цепь включена между выходами инверторов 3 и 2, а ее средняя точка подключена к одному выводу резистора 4, другой вывод которого соединен с входом инвертора 6 всех мультивибраторов, выход которого соединен с входом инвертора 2, вход инвертора 3 соединен с выходом мажоритарного элемента 1, первые, вторые и третьи входы мажоритарных элементов 1 всех мультивибраторов соединены между собой, а выход инвертора 2 первого мультивибратора соединен с первым входом мажоритарного элемента 1, второй вход которого соединен с выходом инвертора 2 второго мультивибратора, третий вход мажоритарного элемента 1 - с выходом инвертора 2 третьего мультивибратора. Выходы инверторов 3 являются выходами устройства.

Резервированный генератор импульсов работает следующим образом. При включении напряжения питания на выходах инверторов 2 устанавливаются уровни напряжения, соответствующие логическому “0” или “1”. Предположим, по большинству (2 из 3) сигналов на выходах мажоритарных элементов 1 устанавливаются уровни логического “0”. Тогда на выходах инверторов 3 устанавливаются уровни логической “1”, и начинается заряд конденсатора 5 через резистор 7 в тех мультивибраторах, где на выходе инвертора 2 присутствует уровень логического “0”. Это вызывает повышение напряжения на входах инверторов 6 и протекание тока через диоды их схем защиты (Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л.: Энергоатомиздат, 1986, с.65, рис.6-4), величина которого ограничена резистором 4. С достижением напряжения на входах инверторов 6 порогового уровня они поочередно изменяют состояние - на их выходах образуется уровень логического “0”, что приводит к появлению уровня логической “1” на выходах инверторов 2. При этом все три мультивибратора устанавливаются в одинаковое состояние - на выходах всех мажоритарных элементов 1 образуется уровень логической “1”, а на выходах инверторов 3 - уровень логического “0”, после чего конденсаторы 5 начинают перезаряжаться через резистор 7, а напряжение на входах инверторов - понижаться и так далее.

Из описания работы видно, что при срабатывании любого из мультивибраторов происходит процесс регенеративного переключения независимо от состояния остальных мультивибраторов, что приводит к уменьшению времени протекания сквозного тока инвертора 6 и исключает возможность “зависания” инверторов 2, 6 и мажоритарных элементов 1 в линейном режиме, поскольку цепь отрицательной обратной связи подключается после срабатывания цепи положительной обратной связи.

Одновременно в схеме реализовано ограничение входных токов инверторов 6, протекающих через диоды их входных защитных цепей.

Мажоритарный элемент 1 может быть выполнен на микросхеме 564ЛП13, а инверторы 2, 3, 6 - на микросхемах 564ЛН2. В качестве резисторов 4, 7 могут быть использованы резисторы типа С2-33, а в качестве конденсатора 5 - конденсатор типа К10-17с.

Изготовлен лабораторный макет резервированного генератора импульсов, выполненный по схеме чертежа, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.