SU746975A1 - Резервированный генератор - Google Patents

Description

Союз Советских Социалистических Республик

Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий

О П И С Г

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.04.78 (21) 2607906/18-21' с присоединением заявки № — (23) Приоритет —

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 10.07.80 а,)746975 (51)М. Кл.²

Н 05 К 10/00 (53) УДК 621.373 * (088.8) (72) Авторы изобретения В.Н. Балясников, Я.Б. Свердлов и С.А. Худяев (71)Заявитель — (54) РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Пр/Ьдлагаемое устройство относится к импульсной технике и предназначено для использования в радиотехнических устройствах различного назначения, например в стандартах частоты и времени.

Известно устройство, используемое в радиотехнических системах для переключения и синхронизации генераторов. Данное устройство имеет три канала, каждый из которых содержит схему контроля выходной частоты, схему переключения каналов, делители частоты, генератор ^1] .

Недостаток устройства — сложная схема контроля частоты, которая может работать только при наличии низкой частоты (поделенной наивысшей выходной частоты)., поэтому схема может быть использовайа лишь в многовыходных генераторах, содержащих делители частоты. Это снижает надежность устройства и сужает область его применения.

Наиболее близким к заявляемому является устройство ^2].

Устройство имеет три канала, Н каждом из которых содержится генератор, выход которого соединен с фазовращателем, ключи, управляющие фазовращателем, счетчик управления, выходы которого подключены-к входам ключей, времязадающая'цепь,' 'выход которой •подключен к первому входу счетчика, фазовый детектор, первый вход которого соединен с Выходом фазовращателя, а. второй с генератором соседнего канала, детектор нуля фазы, вход которого соединен с первым выходом фазового детектора и входом порогового детектора, а выкод — со вторым входом счетчика управления и со входом времязадающей цепи. Кроме того, имеется мажоритарная схема, входы которой соединены с выходами пороговых детекторов кахдого канала (каждый вход с одним выходом в одном канале) , логический элемент,.входы которого соединены со вторыми выходами фазовых детекторов, выходы логического элемента соединены с первыми’ входами выходных ключей, вторые входы ключей соединены с выходами генераторов (каждый со своим каналом), индикатор отказа, входы которого соединены с выходами мажоритарного элемента.

Недостаток схемы заключается в том, что при переключении генераторов появляется скачок фазы на выходе системы. Скачок появляется вследствие того, что сигналы на выходе берутся непосредственно с генераторов, которые не подстраиваются. Скачок фазы требует применения специальных мер, делающих дальнейшие системы нечувствительными к нему. Кроме того, скачок появляется не только при отказе, но и при нормальной работе генератора и это увеличивает фазовую нестабильность генератора, а применение каких-либо защитных устройств усложняет устройство, понижает его надежность.

Цель изобретения — повышение фазовой стабильности.

С этой целью в устройство, содержащее резервируемые каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор, фазовращатель, фазовый детектор, детектор нуля, времязадающую цепь, управляющий счетчик, ключи управления, подключенные ко второму входу фазовращателя, при этом выход детектора нуля подключен также ко второму входу управляющего счетчика, содержащий также пороговый элемент, включенный меж-, ду первым выходом фазового детектора и соответствующим входом мажоритарного элементе, выходы' которого соединены с индикатором отказов, второй выход фазового детектора Нодклкэчён к соответствующему Входу логического элемента, выходы которого соединены со входами соответствующих выходных ключей, выходы которых соединены с выходной шиной, в каждый канал введен коммутатор, первый и второй -вход которого подключены к выходам фазовращателей двух других каналов соответственно, а два других входа — к одноименным выходам мажоритарного элемента, выходы фазовращателей также соединены со вторыми входами соответствующих выходных ключей.

На чертеже изображена структурная схема устройства, которое содер-< жит в каждом канале генератор 1, фазовращатель 2, вход которого подключен к выходу генератора 1, ключи 3 управления, входы которых подключены к управляющему счетчику 4, авыходы к входам управления фазовращателя 2, времязадающую цепь 5, выход которой соединен со вторым входом счетчика 4 управления, коммутатор 6, первый и второй входы которого соединены с фазовращателями 2 срседних каналов, детектор 7 обнаружения нуля фазы, выход которого соединен с первым входом счетчика управления и с входом времязадающей цепи, мажоритарный элемент 8, выходы которого соединены с третьим и четвертым входами коммутатора 6, причем к данному каналу подключается два выхода мажоритарного элемента, которые соот ветствуют отказам соседних каналов. Пороговый Элемент 9, выход которого соединен с входом мажоритарного эле_ мента 8, к двум другим входам которого подключены пороговые детекторы двух других каналов, фазовый детектор 10, первый вход которого соединен с выходом фазовращателя 2, а . _ второй вход с выходом коммутатора 6, первый выход фазового детектора соединен с детектором 7 обнаружения нуля фазы и с пороговым элементом 9, второй выход соединен с первым входом логического элемента 11, второй 15 и третий входы логического элемента соединены с выходами фазовых детекторов двух других каналов, выходные ключи 12, первые входы которых соединены с выходами логического элемента 11, а вторые входы с выходами фазовращателя 2, индикатор J.3 отказа, входы которого соединены с выходами логического элемента 11, выходы ключей 12 соединены и подключе25 ны к выходной шине 14.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с генератора 1 поступает на фазовращатель 2, с выхода фазовра__ щателя на первый вход фазового детек** тора 10, на второй вход которого подается сигнал с коммутатора 6. Если вре три канала· исправны, то с мажоритарного элемента на коммутаторы по• ступают соответствующие сигналы (на’5 пример, логические единицы) и коммутаторы пропускают сигналы таким образом, что образуется система подст- . ройки частоты.

Когда наступает момент подстрой40 ки частоты, который определяется времязадающей цепью 5, счетчик 4 управления начинает работу и через управляющие ключи 3 изменяет с помощью фазовращателя 2 фазу сигнала, до тех пор, пока детектор 7'обнаружения нуля фазы не зафиксирует на первом выходе фазового детектора 10 совпадение сигналов, после чего детектор 7 обнаружения нуля останавливает счетчик 4 управления, и времязадаю^эи щая цепь 5 начинает отсчет нового периода подстройки. Второй выход фазового детектора - знаковый. На этом выходе, например в одном канале, сигнал равен а, если частота канала больше или равна частоте другого канала, и равен а, если частота этого канала меньше частоты другого канала. Сигналы со знаковых выходов фазовых детекторов 10 поступают на логичес¢0 кий элемент 11. Логический элемент .11 производит выбор того генератора, у которого частота лежит между двумя другими.

Генератор со средней частотой ¢5 будет рабочим, т.е. его выход будет '6 через выходной ключ 12 подключен на выходную шину 14 всей системы. Выходные ключи 12 управляются логическим элементом 11. .

Теперь рассмотрим работу схемы, когда один из генераторов неисправен.

Для определенности предположим, что отказал генератор 1 какого-либо канала и что до отказа он был средним. При этом, по мере ухода частоты генератора 1, он станет крайним, и произойдет переключение выхода системы на другой генератор. Если частота генератора выходит за пороговое значение, пороговый элемент 9 выдает . соответствующий сигнал на мажоритарный элемент 8. Фазового скачка при этом не происходит, так как генераторы к моменту переключения сведены.

Мажоритарный элемент 8 выдает сигнал на индикатор 13 отказов и на коммутаторы 6, после чего генератор’'1 канала, который ранее подстраивался под средний генератор, переключается с помощью коммутатора на другой канал и работа системы продолжается двумя каналами. После замены неисправного генератора его частота войдет в норму, сигнал отказа на выходе мажоритарной схемы будет снят, и работа системы восстановится. Поскольку переключение выхода при уходе частоты происходит на сфазированный генератор, то скачка фазы при переключении не происходит (или он не превышает допустимый, сведены с какой-то ляемой разрешающей зового детектора).

Если генератор'отказывает, то остаются два исправных синфазных генератора, которые начинают подстраиваться друг под друга, поэтому ухода частоты на выходе не возникает.

Если отказывает крайний генератор, то он просто выводится в отказ мажоритарной схемой. На выходе системы это несказывается, поскольку генератор не подключен к выходу.

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства состоит в уменьшении фазовой нестабильности по сравнению с прототипом, Действительно, поскольку сигналы в устройстве — прототипе берутся с выходов несфазированных генераторов, то разность фаз между каналами может лежать в пределах СР-360° . Скачок фазы при переходе с канала на канал равен разности^фаз. В предлагаемом устройстве выходные сигналы берутся с выходов фазовращателей. Разность фаз между каналами определяется разрешающей способностью фазового детектора и фазовращателя и может быть · ,уменьшена до необходимого уровня.

поскольку каналы точностью, опредеспособностью фа40

В случае отказа одного из каналов фазовая нестабильность не ухудшается, поскольку генератор, который подстраивался под неисправный, с помощью коммутатора переключается на исправный, й фаза на его Выходе не изменяется.

При построении схем различных устройств, в частности хранителей времени, фазовая нестабильность играет первостепенную роль, поскольку цепочки делителей частоты при скачках фазы могут сбиваться. Это приводит к потере времени, что является недопустимым. Чтобы устранить такие явления, вводятся специальные схемы, которые усложняют устройство и уменьшают его надежность. ,

Введение коммутатора и изменение связей лишь незначительно усложняет устройство, так как коммутатор можно выполнить на одной интегральной микросхеме — мультиплексоре.

Claims (2)

1. (54) РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР ПEfeдлaгaeнoe устройство относитс  к импульсной технике и предназначено дл  использовани  в радиотехнических устройствах .рс.зличного назначени , например в стандартах частоты и времени. Известно устройство, используемое в радиотехнических системах дл  переключени  и синхронизации генераторов . Данное устройство имеет три канала , каждый из которых содержит схему контрол  выходной частоты, схе му переключени  каналов, делители частоты, генератор 1. Недостаток устройства - сложна  схема контрол  частоты, котора  может работать только при наличии низкой частоты (поделенной наивысшей вы ходной частоты), поэтому схема может быть использовайа лишь в многовыходных генераторах, содержащих делители частоты. Это снижает надежность устройства и сужает область его применени . Наиёолеё близким к за вл емому  в л етс  устройство . Устройство имеет три канала, ТВ ка дом из которых содержитс  генератор, выход которого соединён с фазовращателем , К.7ТЮЧЙ, управл к цие фазовращателем , счетчик управлени , выходы которого подключены-к входам к.гйочей, врем задающа цепь,выход которой подключен к первому входу счетчика, фазовый детектор, первый вход которого соединен с йыходом фазовращател , a второй с генератором соседнего канала, детектор нул  фазы, вход которого соединен с первым выходом фазового детектора и входом порогового детектора, a выгсод - со вторым входом счетчика управлени  и со входом врем задающей цепи. Кроме того, имеетс  мажоритарна  схема, входы которой соединены с ВЕлходами пороговых детекторов каждого канала (каждый вход с одним выходом в одном канале ), логический элемент,.входы которого соединены со вторыми выходами фазовых детекторов, выходы логического элемента соединены с первыми входами вь)ходных ключей, вторые входы к.точей соединены с выходами генераторов (каждый со своим каналом), индикатор отказа, входы которого соединены с выходами мажоритарного элемента . Недостаток схемы заключаетс  в том, что при переключении генераторов по вл етс  скачок фазы на выход системы Скачок по вл етс  вследствие того, что сигналы на выходе берутс  непосредственно с генераторов которые не подстраиваютс . Скачок ф зы требует применени  специа хьных мер, делающих дальнейшие системы не чувствительными к нему. Кроме того, скачок по вл етс  не только при отказе , но и при нормальной работе ге нератора и это увеличивает фазовую нестабильность генератора, а применение каких-либо защитных устройств усложн ет устройство/ понижает его нащежность. Цель изобретени  - повышение фазовой стабильности. С этой целью в устройство, содержащей резервируемые каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор,, фазовращатель , фазовый детектор, детектор нул , врем задающую цепь, управл ющий счетчик, ключи управлени , подключенные ко второму входу фазовращател , при этом выход детектора нул  подключен также ко второму входу управл ющего счетчика, содержащий также порогдвый элемент, включенный меж ду первым выходом фазового детектора и соответствующим входом мажоритарного элемента, -выходы которого соеди нены с индикатором отказов, второй выход фазового детектора йодклйчён к ооответствующему ёходу логического элемента, выходы которого соединены со входами соответствующих выходных ключей, выходы которых соединены с выходной шиной, в каждый канал введен коммутатор, первый и второй -вход которого подключены к выходам фазовращателей двух других каналов соответственно , а два других входа - к одноименным выходам мажоритарного элбменгта, выходы фазовращателей также соединены со вторыми входами соответствующих выходных ключей. На чертеже изображена структурна  схема устройства, которое содержит в каждом канале генератор 1, фазовращатель 2, вход которого подключен к выходу генератора 1, ключи 3 управлени , входы которых подключены к упра л ющёму счетчику 4, а выходы к входам управлени  фазовращател  2, врем задающую цепь 5, выход которой соединен со вторым входом счетчика 4 управлени , коммутатор б первый и второй входы которого соеди нены с фазовращател ми 2 срседн х ка налов , детектор 7 обнаружени  Нул  фазы, выход которого соединен с первь1М входом счетчика управлени  и с входом врем задающей цепи, мажоритарный элемент 8, выходы которого соединены с третьим и четвертым вхоДс1ми коммутатора б, причем к данному Каналу подключаетс  два выхода мажоритарного элемента, которые соот ветствуют отказам соседних каналов. Пороговый Элемент 9, выход которого соединен с входом мажоритарного элемента 8, к двум другим входам которого подключены пороговые детекторы двух других каналов, фазовый детектор 10, первый вход которого соединен с выходом фазовращател  2, а второй вход с выходом коммутатора 6, первый выход фазового детектора соединен с детектором 7 обнаружени  нул  фазы и с пороговым элементом 9, второй выход соединен с первым -входом логического элемента 11, второй и третий входы логического элемента 11 соединены с выходами фазовых детекторов двух других каналов, выходные ключи 12, первые входы которых соединены с выходами логического элемента 11, а вторые входы с выходами фазовращател  2, индикатор ДЗ отказа , входы которого соединены с выходами логического элемента 11, выходы ключей 12 соединены и подключены к выходной шине 14. Устройство работает следующим образом . Сигнал с генератора 1 поступает на фазовращатель 2, с выхода фазовращател  на первый вход фазового детектора 10, на второй вход которого подаетс  сигнал с коммутатора 6. Если вре три канала- исправны, то с мажоритарного элемента на коммутаторы поступают соответствующие сигналы (например , логические единицы) и коммутаторы пропускают сигналы таким образом , что образуетс  система подст- . ройки частоты. Когда наступает момент подстройки частоты, который определ етс  врем задающей цепью 5, счетчик 4 управлени  начинает работу и через управл ющие ключи 3 измен ет с помощью фазовращател  2 фазу сигнала, до тех пор, пока детектор 7обнаружени  нул  фазы не зафиксирует на первом выходе фазового детектора 10 совпадение сигналов, после чего детектор 7 обнаружени  нул  останавливает . счетчик 4 управлени , и врем задающа  цепь 5 начинает отсчет нового периода подстройки. Второй выход фазового детектора - знаковый. На .этом выходе, например в одном канале, сигнал равен д, если частота канала больше или равна частоте другого канала , и равен а, если частота этого канала меньше частоты другого канала. Сигналы со знаковых выходов фазовых детекторов 10 поступают на логический э лемент 11. Логический элемент 11 производит выбор того генератора, у которого частота лежит между двум  другими. Генератор со средней частотой будет рабочим, т.е. его выход будет через выходной ключ 12 подключен на выходную шину 14 всей системы. Выходные ключи 12 управл ютс  логическим Элементом 11. , Теперь рассмотрим работу схемы, когда один из генераторов неисправен Дл  определенности предположим, что отказал генератор 1 какого-либо канала и что до отказа он был средним . При этом, по мере ухода частоты генератора 1, он станет крайним и произойдет переключение выхода сис темы на другой генератор. Если часто та генератора выходит за пороговое значение, пороговый элемент 9 выдает соответствующий сигнал на мажоритарный элемент 8. Фазового скачка при этом не происходит, так как генераторы к моменту переключени  сведены. Мажоритарный элемент 8 выдает сиг нал на индикатор 13 отказов и на ком мутаторы 6, после чего генератор канала, который ранее подстраивалс  под средний генератор, переключаетс  с помощью коммутатора на другой канал и работа системы продолжаетс  двум  каналами. После замены неиспpateHoro генератора его частота войдет в норму, сигнал отказа на выходе мажоритарной схемы будет сн т, и работа системы восстановитс . Поскольку переключение выхода при уходе час тоты происходит на сфазированный генератор , то скачка фазы при переключении не происходит (или он не превышает допустимый, поскольку каналы сведены с какой-то точностью, опреде л емой разрешающей способностью фазового детектора). Если генераторотказывает, то остаютсГ  два исправнь1х синфазных генератора , которые начинают подстраиватьс  друг под друга, поэтому ухода частоты на выходе не возникает. Если отказывает крайний генератор , то он просто выводитс  в отказ мажоритарной схемой. На выходе систе мы это несказываетс , поскольку ген ратор не подключен к выходу. Положительный эффект от использовани  предлагаемого устройства состоит в уменьшении фазовой нестабиль ности по сравнению с прототипом. Действительно, поскольку сигналы в устройстве - прототипе берутс  с выходов несфазированных генераторов, то разность фаз между каналами может лежать в пределах сР-360° . Скачок фазы при переходе с канала на канал равен разности фаз. В предлагаемом устройстве выходные сигналы берутс  с выходов фазовращателей. Разность фаз между каналами определ етс  разрешающей способностью фазового детектора и фазовращател  и может быть , у-меньшена до необходимого уровн . В случае отказа одного из каналов фазова  нестабильность не ухудшаетс , поскольку генератор, который подстраивалс  под неисправный, с помощью коммутатора переключаетс  на исправный , и фаза на его .быходе не измен етс . При построении схем различных устройств, в частности хранителей времени, фазова  нестабильность играет первостепенную роль, поскольку цепочки делителей частоты при скачках фазы могут сбиватьс . Это приводит к потере времени, что  вл етс  недопустимым . Чтобы устранить такие  влени , ввод тс  специальные схемы, которые усложн ют устройство и уменьшают его надежность. , Введение коммутатора и изменение св зей лишь незначительно усложн ет устройство, так как коммутатор можно выполнить на одной интегральной микросхеме - мультиплексоре. Формула изобретени  Резервированный генератор, содержащий резервируемые каналы, каждый, из которых содержит последовательно соединенные генератор,фазовращатель, фазовый детектор, детектор нул , врем эадающую цепь, управл ющий счетчик, ключи упра)влени , подключенные ко второму вход5 фазовращател , при этом выход детектора нул  подключен также ко второму входу управл ющего счетчика, содержащий также пороговый элемент, включенный между первым выходом фазового детектора и соответствующим входом мажоритарного элемента, выходы которого соединены с индикатором отказов, втЬрой выход фазового детектора подключен к соответствующему входу логического элемента, выходы которого соединены со входами соответствующих выходных ключей,- выходы .которых соединены с выходной шиной , отличающийс  тем, что, С целью повышени  фазовой стабильности , в каждый канал введен коммутатор , первый ивторой вход которого подключены к выходам фазовращателей двух других каналов соотвественно , а два других входа - к одноименным выходам мажоритарного элемента, выходы фазовращателей также соединены со вторымивходами соответствующих выходных ключей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 409404, кл. Н 05 К 10/00, 1972.
2. 2. Патент США №3502976, кл. 324-82, опублик. 1970.

   n - .

   ./.

   .. , 746975 . ,% «. -

   li