Анализ функциональной структуры и синтез дискретных устройств: Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Теория дискретных устройств». Часть IV, страница 8

Назовем собственными  о ш и б к а м и ЛЭ ошибки на его выходе, вызванные повреждениями деталей внутренней структуры элемента, а входными ошибками — искажения сигналов на входе из-за повреждений деталей в предыдущих каскадах устройства или повреждений соединительных линий. Каждый ЛЭ в избыточной схеме с многократными связями должен обладать свойствами логического элемента для выполнения логических функций и восстанавливающего органа для восстановления правильного сигнала коррекцией входных или собственных ошибок.

Резервированный элемент НЕ с двойными связями (рисунок 8) состоит из двух отдельных элементов НЕ, в которых осуществлено параллельное резервирование транзисторов.

Рисунок 8 — Условное обозначение резервированного элемента НЕ с двойными связями

Входные и выходные сигналы элемента передаются по двум линиям. В исправном состоянии х(1)= х(2) и у(1) = у(2). Схема, построенная на соединенных между собой элементах с двойными связями (рисунок 9) работает правильно при любых одиночных повреждениях деталей ЛЭ и обрыве одной из параллельных линий, связывающих между собой два элемента.

Рисунок 9 — Схема последовательного соединения элементов НЕ

с двойными связями

Хорошие результаты по повышению надежности дают схемы с тройными связями, в которых для исправления ошибок используется мажоритарная функция (рисунок 10). Сигналы передаются по пучку из трех линий. На входах элемента сначала осуществляется исправление сигналов элементами , а затем реализация логической операции. Элемент корректирует входные ошибки обоих типов, собственные одиночные ошибки исправляются на входах последующего каскада. Такие элементы строят на резистивно-транзисторных схемах, в которых мажоритарная функция реализуется на входных резисторах элементов.

Рисунок 10 — Схема логической структуры резервированного элемента И с тройными связями

В схемах с двойными и тройными связями эффект исправления ошибок достигается благодаря специальным свойствам используемых ЛЭ. Такие свойства получают усложнением внутренней структуры элементов. Однако в распоряжении разработчика могут не всегда быть такие элементы. Поэтому особый интерес представляют схемы с учетверенными связями, в которых никаких особых требований к ЛЭ не предъявляется.

Рассмотрим идею метода учетверения. Он использует естественные исправляющие свойства элементов, на входы которых многократно подан один и тот же сигнал. На рисунке 11, а показана реакция на ошибки на входах элемента И.

Рисунок 11 — Схемы исправления ошибок логическими элементами

Ошибка типа 1 ® 0 передается на выход, а ошибка типа 0 ® 1 исправляется элементом. Элемент ИЛИ наоборот, исправляет ошибку типа 1 ® 0 (рисунок 11, б). Так как элементы И и ИЛИ исправляют ошибки разных типов, то возникает возможность исправления ошибок обоих типов последовательным включением этих элементов. Схема приведенная на рисунке 11, в, исправляет ошибки обоих типов на входах элементов И. Ошибки типа 0 ® 1 исправляются самими элементами И, а ошибки типа 1 ® 0 — элементом ИЛИ который составляет второй каскад схемы. Для того чтобы добиться данного свойства схемы, пришлось установить два элемента И, а число независимых линии по которым передается входная переменная, увеличить до четырех. В полученной схеме исправляются все ошибки на входах элементов, кроме ошибок типа 0 ® 1 на входах элемента ИЛИ. Для исправления данных ошибок в схему следует ввести еще большую избыточность, а именно третий каскад схемы (рисунок 12, а).

Рисунок 12 — Схемы логические трехкаскадные