Ну тогда делайте на МК "посредника". Ну или на ПЛИС. На простой жёсткой логике, боюсь будет слишком развесисто. По фронту импульса с каждого входа формируйте выходной импульс. Если выход уже занят - задерживаем отработку до окончания предыдущего с учетом приоритетов. Благо, у вас верхняя частота ограничена - значит можно каждый кадр формировать длительностью до 1/1500 секунды (это если по всем трём входам прёт 500Гц) чтобы получить реализуемый сигнал. Алгоритм прост - реализация по вашему вкусу и предпочтениям.
А люди посмотрят и скажут: "Собаки летят. Вот и осень."
