Файл: Клебанский Р.Б. Преобразователи кода в напряжение.pdf

При декодировании последовательности Ff (.ѵ) можно обнару­ жить и локализовать ошибки, возникающие как в четных, так и в нечетных подтактах преобразования. Исключение составляют лишь ошибки, возникающие в одном разряде в четном и нечетном подтак­ тах, имеющие противоположные знаки.

Высказанные соображения позволяют считать, что можно осуществлять контроль и локализацию места ошибки по выходным показателям преобразователя, представленным в корректирующем коде F-;(х).

Структура преобразователя поразрядного уравнове­ шивания с контролем представлена па рис. 4-2.

Как видим, к типичной схеме преобразователя пораз­ рядного уравновешивания напряжения в код необходи­ мо добавить кодирующее устройство К, декодирующее устройство Д и устройство выделения положительных или отрицательных перепадов опорного напряжения УВП (см. рис. 4-2).

Кодирующее устройство К может использоваться либо для образования R^{x), т. е. для кодирования с

целью получения F^(x), либо »может использоваться для получения F {х). В этом случае по окончании преобра­ зования содержимое кодирующего устройства сумми­ руется с R {х), которое поступает на вход К.

Декодирующее устройство Д может применяться либо для декодирования последовательности К*а (х) (в этом

случае на его вход поступает по окончании декодирова­ ния Ra (х)), либо для декодирования последовательности

(х) (для этого на вход подается выходной сигнал блока К в виде последовательности R?(x)).

Применение кодовых методов контроля позволяет обнаружить и указать место ошибки в процессе преоб­ разования.

4-1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИХ КОДОВ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВА

Методы кодового контроля и исправления ошибок преобразования применяются при преобразовании кодов в напряжение, так как в ПКН обычно нет цепи обрат­ ной связи и проверку работы ПКН можно осуществлять только по эталонному напряжению.

81

Примером наиболее широко распространенного ПІШ является ПКН, стоящий в цепи обратной связи преоб­

лителя имлульсов, выдавая последовательно па схемы И разрешающие импульсы только с выходов схемы И', по­

устройство, на вход которого через схему И' поступает (после записи в триггере 1 информационных разрядов) код контрольных разрядов Rx(x). Схема И' открывает­ ся по сигналу последнего разряда распределителя импульсов 4. При этом с выходов а схемы 4 импульсов не должно быть. В схему ПКН с контролем в этом слу­ чае не входят, естественно, схемы ИЛ И 2 и устройство кодирования К.

Если информация на триггерный регистр 1 поступа­ ет в параллельной форме на входы установки единицы, то для образования последовательности на выходе схе­ мы можно подать импульсы с выходов схемы управле­ ния 4 на входы установки нуля У«0» (при этом с выходов схемы И' импульсов не поступает). Контроль­ ный код в виде Rx(x) поступает также в параллельной форме на вход Д. При этом декодирование в блоке Д осуществляется при последовательной установке в нуль триггерного регистра. Такая схема ПКН включает

всебя только блоки 1, 4, УВП, Д.

Втех случаях, когда последовательный сброс триг­ герного регистра приводит к значительному удлинению цикла преобразования, для контроля с целью • обна­ ружения места неисправности можно выделить специ- ~ альный цикл преобразования. На вход установки 1 триг­ геров 1 поступает код 11 ... 11, т. е. все триггеры уста­ навливаются в 1, после чего с выходов схемы управле­ ния 4 поступает последовательность импульсов и все триггеры устанавливаются в 0, что приводит к появле­

82

заранее задан и может 'быть введен в схему декодирую­ щего устройства Д. При декодировании ошибка может быть обнаружена и исправлена в зависимости от вы­ бранной корректирующей способности кода. Этот конт­ роль является разновидностью тестового контроля. В данном случае имеет смысл исправлять ошибки, т. е. сменить разряд преобразователя, при наличии . отказа элементов. Поэтому нужно предварительно убедиться, что в устройстве не произошел сбой, после чего произво­ дить исправление ошибки. Схема ПКН с контролем в этом случае включает те же блоки, что и при последо­ вательной установке в 0 разрядов ПКН. Отличие состо­ ит только в том, что на вход схемы Д поступает код Рі (х). Этот код может быть просто задан конструкцией декодирующего устройства Д.

Для выявления места неисправности или сбоя следу­ ет применять коды с исправлением ошибки. Например, для выявления места неисправности или сбоя в одном разряде преобразователя нужно использовать цикличе­ ский код Хемминга, порождающий 'многочлен для кото­ рого имеет вид

Р(х) =х'к+ х + 1.

Рассмотрим структурную схему ПКН с контролем и обнаружением места неисправности или сбоя (неисправ­ ный разряд ПКН) (рис. 4-3).

Схема состоит из распределителя импульсов РИ, триггерного регистра Тгі—Тгп, ключей (Кі— Ku), матри­ цы Р-2Р, УВП, декодирующего устройства Д. На вход триггерного регистра поступает код информационных

преобразования кода в напряжение перед установкой нового кода в ПКН с распределителя импульсов прихо­ дит последовательность на нулевые входы триггеров для установки ПКН в нуль. На выходе ПКН образуется последовательность перепадов выходного напряжения, соответствующая Q*p (х), которая выделяется с помо­ щью УВП. Эта последовательность поступает в декоди­ рующее устройство Д. В декодирующем устройстве образуется синдром, соответствующий месту ошибки. При возникновении одиночной ошибки каждый синдром однозначно отражает номер того разряда, в котором произошло искажение.

83

то структурная схема ПКН с резервированием имеет вид, показанный на рис. 4-4. Резервный триггер Тгр и резервные ключи Кр могут быть подключены вместо лю­ бого из k неисправных триггеров и любых двух из 2/г неисправных ключей, относящихся к одному разряду. Подключение резервного разряда осуществляется с по­ мощью ключей Кі—Kh, управляемых с выхода дешиф-

V / ’ ап

Рис, 4-3, Структурная схема ПКН с контролем и обнару­ жением места неисправности млн сбоя.

ратора. С выхода дешифратора управляется также груп­ па схем И, на входы которых поступают сигналы инфор­ мационных разрядов. С выходов схем И' через схему ИЛИ поступает только один сигнал, соответствующий тому разряду триггера, который резервируется.

При осуществлении резервирования необходимо пред­ варительно убедиться в том, что в процессе декодиро­ вания обнаружен не сбой, а отказ. Для этого .процесс декодирования для одного и того же кода можно повто­ рить несколько раз. При получении одинакового резуль­ тата можно осуществлять резервирование.

В . процессе декодирования могут быть обнаружены ошибки, возникшие не только в отдельном разряде триггерного регистра, но также ошибки, вызванные сбо­ ями или неисправностью распределителя импульсов, управляющего декодированием.

Выделить ошибку распределителя импульсов можно только после резервирования. Если при подключении

84

резервного элемента ошибка возникает на том же месте, то неисправность может быть в распределителе импуль­ сов нлп в резервном разряде (при однократном декоди­ ровании нельзя определить, имеет ли место неисправ­ ность или сбой в резервном разряде).

Нерезервируемыми элементами в ПКН будут источ­ ник эталонного напряжения, для повышения надежно­ сти которого применяют специальные меры [Л. 46, 47], и матрица сопротивлений, которая значительно надеж­ нее всех остальных элементов.

Количество избыточной аппаратуры при резервиро­ вании следует оценивать в предположении, что декоди-

Рис. 4-4. Схема резервирования ПКН с одним резервным разрядом.

рующее устройство Д , за исключением триггерного реги­ стра и дешифратора, может входить в состав ЦВМ, на­ правляющей информацию в ПКН.

Следовательно, преобразователь с резервированием имеет 2k избыточных ключей (два ключа на разряд), k

85

схем И (одна на разряд), триггерный регистр (для су­

ществующих преобразователей максимум пять тригге­ ров), дешифратор (не более чем на 32 выхода) резерв­ ного разряда ПКН.

Приближенная оценка аппаратурных затрат для 10-разрядного ПКН показывает, что преобразователь с резервированием имеет вдвое больше аппаратуры, чем преобразователь без резервирования.

Использование же обычных методов резервирования приводит к утроению аппаратуры без учета схемы управления и мажоритарного элемента.

Если в процессе работы преобразователя возникает несколько одиночных ошибок в различное время и в раз­ личных разрядах, то в качестве резерва можно исполь­ зовать /г разрядов, подключенных по схеме рис. 4-5.

В тех случаях, когда не предъявляется высоких тре­ бований к надежности преобразователей, а требуется

Рис. 4-6. Устройство контроля ПКН с использова­ нием схемы УВП .

повысить достоверность выходной информации преобра­ зователей, можно использовать более простые методы контроля ПКН с применением корректирующих кодов [Л. 65].

Наиболее экономичны схемы контроля преобразова­ телей при использовании простейшего циклического кода — кода с контролем по четности. Порождающий многочлен этого кода имеет вид:

Р ( х ) —х + 1.

87

ся прохождение значительных сквозных токов через переключатель і[Л. 25] из-за задержки запирания откры­ того транзистора, выражающееся в том, что в какой-то момент времени оба транзистора оказываются открытымы, что влияет как на сам процесс, так и на работу источников питания.

Мерой, позволяющей снизить сквозные токи для переключателей, содержащих однотипные транзисторы, является сдвиг фронтов управляющих уровней, что при­ водит к увеличению времени переключения пли ускоре­ нию запирания открытого триода (Л. 25].

Как указывается, эффективным является применение диодов (рис. 4-7,а), шунтирующих сопротивления в цепи базы транзисторов, причем диоды открываются при за­ пирании транзисторов, что способствует их быстрому за­ пиранию. Применение диодов уменьшает сквозные то­ ки примерно в 5 раз.

Однако при наличии задержки переднего фронта положительного управляющего импульса (для транзи-

6)

а)

Рис. 4-7. Схема разрядного элемента ПК.Н (а ); схема, исключающая сквозные токи (б).

сторов типа р-п-р) эти меры оказываются малоэффек­ тивными, что приводит к пробою транзисторов и выхо­ ду из строя источника эталонного напряжения.

Существует схема разрядного элемента ПКН, исклю­ чающая сквозные токи через переключатель в момент переключения [Л. 61].

Схема такого разрядного элемента приведена на рис. 4-7,6. Отличие его от существующих состоит в том, что вместо одного сопротивления 2R (рис. 4-7,а) исполь-