САМОПРОВЕРЯЕМЫЙ ТЕСТЕР ДЛЯ КОДА "2 ИЗ 4"

Полезная модель относится к вычислительной технике, а именно к средствам технической диагностики устройств автоматики и вычислительной техники, в исправном техническом состоянии которых на их рабочих или контрольных выходах формируются сигналы, содержащие две логические единицы из четырех, т.е. коды «2 из 4».
Известен самопроверяемый тестер для кода «2 из 4», содержащий элементы И и ИЛИ (Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики. - М.: Энергия, 1981, с.180. рис.5-11a).
Недостатком известного тестера являются ограниченные функциональные возможности, т.к. он контролирует только четыре из шести наборов кода «2 из 4».
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является самопроверяемый тестер для кода «2 из 4», содержащий три элемента И и три элемента ИЛИ, причем первый вход тестера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и вторым входом тестера, третий вход которого соединен с первыми входами вторых элементов И и ИЛИ, четвертый вход тестера соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом тестера (Мазнев В.И. Синтез полностью самопроверяемых последовательностных схем. Автоматика и телемеханика, 1977, №6, с.167-175, рис.4а).
Данное устройство позволяет контролировать правильность формирования всех шести наборов кода «2 из 4». Однако, для фиксации ряда собственных неисправностей в данном тестере требуется чрезмерно
длительное время. Это связано с тем, что сигналы на выходах тестера формируются следующим образом: на первом (нижнем) выходе «1» наблюдается только на двух (1100 и 0011), а на втором (верхнем) - четырех (остальных) наборах кода «2 из 4». Поэтому неисправности тестера, проявляющиеся по изменению реакции его первого выхода, будут, в общем случае, фиксироваться с излишней задержкой. Для устройств, выполняющих ответственные функции, например, по обеспечению безопасности движения поездов, контролирующих правильность функционирования тестеров, длительная задержка в фиксации неисправности является недопустимой.
Задача полезной модели - повышение быстродействия тестера по определению собственных неисправностей.
Технический результат достигается тем, что в самопроверяемом тестере для кода «2 из 4», содержащем три элемента И и три элемента ИЛИ, причем первый вход тестера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и вторым входом тестера, третий вход которого соединен с первыми входами вторых элементов И и ИЛИ, четвертый вход тестера соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, вход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом тестера, введены четвертые элементы И и ИЛИ, причем первый вход тестера соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - с вторым выходом устройства, второй вход тестера соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход - с вторым входом первого элемента ИЛИ, четвертый вход тестера соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом третьего элемента ИЛИ.
Функциональная схема предлагаемого устройства показана на чертеже.
Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 элементы И, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 элементы ИЛИ, первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 входы, первый 13 и второй 14 выходы.
Первый вход 9 тестера соединен с первым входом первого элемента И1, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ5 и вторым входом 10 тестера, третий вход 11 которого соединен с первыми входами вторых элементов И2 и ИЛИ6. Четвертый вход 12 тестера соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ6, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И3. Выход первого элемента И1 соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 7, выход которого соединен с первым выходом 13 тестера. Первый вход 9 тестера соединен также с вторым входом третьего элемента И3, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ8, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И2, а выход - с вторым выходом 14 устройства. Второй вход 10 тестера соединен также с вторым входом второго элемента И2, третий вход - с вторым входом первого элемента ИЛИ6. Четвертый вход 12 тестера соединен также с первым входом четвертого элемента И4, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ5, а выход - с вторым входом третьего элемента ИЛИ7.
Тестер работает следующим образом.
При поступлении на входы 9...12 тестера кода, содержащего две единицы из четырех, на его выходах 13 и 14 сигналы будут иметь противоположные значения 10 или 01 (условие самопроверяемости). При искажении указанного кода сигналы на выходах 13 и 14 устройства будут одинаковы: при числе единиц меньше двух - 00, при числе единиц больше двух -11. Работа устройства иллюстрируется таблицей, в которой перечислены все возможные 16 наборов четырех элементного кода и соответствующие им сигналы, формируемые на выходах исправного тестера.
Таблица
Сигналы на входах
Сигналы на выходах
0
10
11
12
13
14
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Как видно из таблицы на трех наборах: 1100, 0101, 0011 кода «2 из 4» на выходах 13, 14 тестера будет сформировано слово 10, а на остальных трех наборах того же кода - слово 01. В данном тестере выходные сигналы «1» на всем множестве наборов контролируемого кода имеют равную вероятность (0, 5) появления. Поэтому неисправности, которые могут возникнуть в его схеме, будут, в общем случае, фиксироваться с меньшей задержкой. Например, для тестера-прототипа неисправность «константа 0» первого выхода, в заявляемом устройстве может быть обнаружена на каждом втором наборе, т.е. с задержкой только на один такт. Для этого устройство, формирующее код «2 из 4», должно генерировать наборы, например, в следующей последовательности:
1
2
3
4
5
6
1100(10) → 1010(01) → 0101(10) → 0110(01) → 0011(10) → 1001(01).
Тогда указанная неисправность, возникнув в такте 2, будет обнаружена уже в следующем такте 3, т.е. с задержкой в один такт.
Данный тестер обладает свойством самопроверки, т.е. любая неисправность в его схеме на одном или нескольких наборах кода «2 из 4» может быть зафиксирована по равенству сигналов на его выходах 13, 14. Например, неисправность «константа I» выхода элемента ИЛИ 7 будет зафиксирована на любом из наборов: 1010, 0110, 1001, так как при ее возникновении на указанных наборах на выходах тестера 13, 14 будут формироваться сигналы 11. Неисправность «константа О» выхода того же элемента может быть зафиксирована по равенству «О» сигналов на выходах тестера на наборах: 1100, 0101, 0011 кода «2 из 4».
Можно показать: что и остальные одиночные и однонаправленные кратные неисправности тестера могут быть зафиксированы по равенству его выходных сигналов на одном или нескольких наборах, кода «2 из 4», так как тестер сконструирован таким образом, что наборы кода «2 из 4» образуют для него полный проверяющий тест.
Таким образом, предлагаемый тестер по сравнению с прототипом обеспечивает возможность уменьшения задержки в обнаружении неисправностей в собственной схеме, а значит в сокращении времени самопроверки.