一種三冗余模擬量的優(yōu)選方法及優(yōu)選電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于容錯技術中冗余優(yōu)選技術領域，具體涉及一種三冗余模擬量優(yōu)選方法 及電路。
【背景技術】
[0002] 在工業(yè)控制領域中為了增加系統(tǒng)的可用性與可靠性，大部分的控制系統(tǒng)都采用了 多重冗余的容錯技術，使得設備在單一故障或錯誤發(fā)生后整個控制系統(tǒng)仍然能夠正常運 行。該措施同樣使得生產(chǎn)過程中的人員傷亡和財產(chǎn)損失大大降低。
[0003] 模擬量的多重冗余技術受限于其輸出量的線性變化易被影響，其表決電路、冗余 電路和優(yōu)選電路的種類和實施方法十分有限。采用的傳統(tǒng)方法也大多圍繞著運算放大器來 展開，最終的輸出量多為輸入端的疊加，輸出結(jié)果十分容易受到冗余支路信號的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的缺陷，提供一種能有效降低冗余的模 擬量信號在輸出端的相互影響的容錯技術。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種三冗余模擬量優(yōu)選方法，通過對三個模擬 量信號中的兩個進行不同時間的延時處理后輸出，然后依據(jù)三個模擬量信號的邏輯優(yōu)先級 順序輸出優(yōu)選的模擬量信號；三個模擬量信號來自同一模擬量信號源或功能一致的不同模 擬量信號源。
[0006] 其中，依據(jù)三個模擬量信號的邏輯優(yōu)先級順序輸出優(yōu)選的模擬量信號，由以下方 法實現(xiàn)： 上述三個模擬量信號包括未延時信號、延時短信號和延時長信號； 當未延時信號為正常值時，輸出該信號； 當未延時信號為異常值、延時短信號為正常值時，輸出延時短信號； 當未延時信號、延時短信號均為異常值時，輸出延時長信號。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種采用上述三冗余模擬量優(yōu)選方法的優(yōu)選電路，包括： 輸出通道1、輸出通道2和輸出通道3,分別用于輸出三個模擬量信號； 延時電路1，用于對輸出通道2的輸出模擬量信號進行延時處理后，輸出至輸出通道優(yōu) 選電路； 延時電路2,用于對輸出通道3的輸出模擬量信號進行延時處理后，輸出至輸出通道優(yōu) 選電路； 輸出通道優(yōu)先電路，用于依據(jù)三個模擬量信號的邏輯優(yōu)先級順序輸出優(yōu)選的模擬量信 號。
[0008] 其中，延時電路2延時時間大于延時電路1的延時時間。
[0009] 上述輸出通道優(yōu)選電路由傳輸門TG1、TG2、TG3,反相器Ul、U2、U3、U4,模擬開關 Ql、Q2,電阻RU R2、R3、R4組成；其中： 傳輸門TG1、TG2、TG3的通道信號輸入端為輸入1、輸入2、輸入3,分別連接所述輸出通 道1、延時電路1、延時電路2的輸出端； 傳輸門TG2輸出端與模擬開關Ql的e腳線連接；傳輸門TG輸出端與模擬開關Q2的e 腳線連接；傳輸門TGl輸出端與模擬開關Ql、Q2的c腳線并接輸出；模擬開關Ql、Q2的e、 b腳線間分別連接電阻RU R3 ; 輸入1，同時與傳輸門TGl的C端連接，通過反相器Ul與傳輸門TGl的 _端連接，通過電阻R2與模擬開關Ql的b級腳線連接，通過反向器U4后分別接傳輸門TG3 的C端和反向器U3 ;反向器U3接傳輸門TG3的δ端； 輸入2,同時與傳輸門TG2的C端連接，通過反相器U2與傳輸門TG2的^端連接，通過 電阻R4與模擬開關Q2的b級腳線連接。
[0010] 模擬開關Ql、Q2均采用PNP型三極管。反相器Ul、U2、U3、U4均采用放大倍數(shù)為 一的反相比例放大器，或采用由CMOS器件搭建的反相器。
[0011] 延時電路1和延時電路2均采用緩啟動電路。
[0012] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明運用多個傳輸門與模擬開關建立冗余 通道間的控制關系，實現(xiàn)了模擬量信號的優(yōu)選功能，使得在最終的輸出端能夠保證有一路 穩(wěn)定的模擬量信號輸出，同時添加不同延時時間的延時電路，大大提高了電路的穩(wěn)定性與 安全性。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明三冗余模擬量優(yōu)選電路的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為圖1的等效邏輯結(jié)構(gòu)圖； 圖3為圖1中輸出通道優(yōu)選電路的原理圖； 圖4為圖1中延時電路1的原理圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0015] 如圖1所示，為三冗余模擬量優(yōu)選電路，由三個完全相同的輸出通道(輸出通道1、 輸出通道2、輸出通道3)、兩個延時時間不同的延時電路(延時電路1、延時電路2)和輸出通 道優(yōu)選電路組成。
[0016] 其中，三個輸出通道保證結(jié)構(gòu)完全一致，使得同一種功能的控制信號，在三個輸出 通道都正常的情況下，通過該三個輸出通道進行輸出，輸出后的控制信號仍然一致。延時電 路1和延時電路2的延時時間不同，兩個延時電路的結(jié)構(gòu)采用經(jīng)典的緩啟動電路原理，如圖 4所示，為延時電路1的原理圖，它由三個電阻Rl、R2、R3、一個電容Cl、一個穩(wěn)壓管VDl和一 個P溝道MOS型晶體管Ql組成。通過電容和MOS型晶體管實現(xiàn)信號在傳輸過程中的延時， 并且通過不同容值的選擇構(gòu)成不同延時時間的延時電路，本實施例的延時電路2延時時間 大于延時電路1。延時電路的延時時間不影響信號的傳輸，目的保證三個輸出通道中信號到 達輸出通道優(yōu)選電路中的時間有固定遲滯。
[0017] 經(jīng)過在傳輸路徑中的優(yōu)先級劃分，使得三個輸出通道的信號構(gòu)成輸出通道1>輸 出通道2>輸出通道3的不同優(yōu)先級結(jié)構(gòu)。若三組信號都正常，則取優(yōu)先級最高的輸出通道 1的傳輸值作為最終的輸出信號，類似的若只有任意兩組信號正常，則取優(yōu)先級高的輸出通 道的傳輸值作為最終的輸出信號，當只有一組信號正常時，則選取正常的那一輸出通道的 傳輸值作為最終的輸出信號。
[0018] 最終的優(yōu)選輸出結(jié)果對應輸出通道的狀態(tài)如表1所示。
表格中Xl代表輸出通道1的正常傳輸信號，X2代表輸出通道2的正常傳輸信號，X3代 表輸出通道3的正常傳輸信號，0代表無傳輸信號或傳輸信號異常。
[0020] 如圖2所示為該優(yōu)選方法等效的邏輯圖，若將此方法應用于數(shù)字量信號的傳輸， 其等效為一個三輸入的或門邏輯電路。其對應的真值表如表2所示。
如圖3所示，輸出通道優(yōu)選電路由傳輸門TG1、TG2、TG3,反相器Ul、U2、U3、U4,模擬開 關Ql、Q2,電阻RU R2