Пороговый элемент

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Может быть использовано для построения устройств обработку данных дискретной автоматики. Цель изобретения - сокращение объема оборудованияи повышение быстродействия, достигается путем сокращения тактов рабочего цикла устройства. Пороговый элемент содержит накопитель 1, логический элемент (ЛЭ) ИЛИ 2, сканирующий мультиплексор 3, ЛЭ И 4, триггер 5, блок сброса 6, блок формирования пачек импульсов 7, генератор тактовых импульсов 8 и входные шины 9. Блок 7 может быть вьтолнен настраиваемым. Функциональная схема настраиваемого блока формирования пачек импульсов и схема блока настройки приводятся в огЛ сании изобретения. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил. i W to а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) I

А1

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3781939/24-21 (22) 14.08. 84 (46) 30.09.86, Бюл. Н 36 (72) О.Н.Музыченко (53) 621. 373 (088. 8) (56) Proceedings of IEEE. V. 120, N 11, November 1973. Digital-Summati.

on threshold logic gates. Hursts. L. р. 1301-1307, fig. 4. 5.

Авторское свидетельство СССР

Ф 980064, кл. G 05 В 1/00, Н 03 К 5/22, 1980. (54) ПОРОГОВЬЙ ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.

Может быть использовано для построения устройств обработки данных дис1 у g H 03 K 5/24, С 05 В 1/01 кретной автоматики. Цель изобретения — сокращение объема оборудования. и повышение .быстродействия, достигается путем сокращения тактов рабочего цикла устройства. Пороговый элемент содержит накопитель 1, логический элемент (ЛЭ) ИЛИ 2, сканирующий мультиплексор 3, ЛЭ И 4, триггер 5, блок сброса 6, блок формирования пачек импульсов 7, генератор тактовых импульсов 8 и входные шины 9. Блок 7 может быть выполнен настраиваемым. Функциональная схема настраиваемого блока формирования пачек импульсов и схема блока настройки приводятся в огй сании изобретения. 3 з.п. ф-лы, табл., 4 ил.

1261100

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения различных устройств обработки дискретной автоматики.

Цель изобретения - сокращение объ« ема оборудования и повышение быстродействия путем сокращения тактов рабочего цикла устройства, На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого порогового элемента; на фиг.2 - схема блока формирования пачек импульсов; на фиг.3— схема настраиваемого блока формирования пачек импульсов; на фиг.4 — схема блока настройки.

Пороговый элемент (фиг.1) содержит накопитель 1, элемент ИЛИ 2, сканирующий мультиплексор 3, элемент И 4, триггер 5, блок 6 сброса, блок 7 формирования пачек импульсов, генератор

8 тактовых импульсов, входные шины 9.

Информационные входы сканирующего мультиплексора 3 соединены с входными шинами 9, выход накопителя 1 соединен с информационным входом триггера 5 и вторым входом блока 6 сброса. Выход генаратора 8 тактовых импульсов соединен с первым входом блока 6 сброса, счетным входом блока 7 формирования пачек импульсов и входом элемента И

4, второй вход которого соединен с выходом блокировки блока 7 формирования пачек импульсов, соединенного управляющими входами с выходами сканирующего мультиплексора, входом запуска - с информационным выходом мультиплексора 3 и первым входом элемента

ИЛИ 2, второй вход которого соединен с информационным выходом блока 7 формирования пачек импульсов, а выход— со счетным входом накопителя 1. Третий вход блока 6 сброса соединен с выходом останова мультиплексора 3, первый выход с входом разрешения записи триггера 5 а второй выход - с входом сброса сканирующего мультиплексора 3, накопителя 1, блока 7 формирования пачек импульсов . Выход элемента 4 И соединен со счетным вхоцом сканирующего мультиплексора 3.

Блок 7 формирования пачек импульсов содержит (фиг.2) счетчик 10, элемент ИЛИ 11, элемент И-ИЛИ 12, триггер 13, элементы-14, 15 И.

Выходы счетчика 10 импульсов соединены с входами элемента И-ИЛИ 12, один вход каждого элемента И которого

5 !

О

ЗО

4О

SO

55 соединен со своим управляющим входом

16, а выход — с входом инверсного плеча триггера 13, вход прямого плеча которого соединен с выходом элемента И 15, соединенного входами с входом запуска блока и выходом элемента ИЛИ 11 входы которого соединены с управляющими входами 16 блока °

Выход прямого плеча триггера соединен с входом сброса счетчика 10 и входом элемента И 14, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика

10. Вход 17 элемента И 15 является входом запуска блока. Второй вход элемента И 14 является счетным входом

18 блока. Выход инверсного плеча триггера является выходом 19 блокировки блока. Входом сброса блока является второй вход инверсного плеча триггера 13. Выход 20 элемента И 14 является информационным выходом блока.

С входами j-го элемента И в элементе И-ИЛИ 12 соединяются выходы счетчика 10 от первого до k-го, где k = i Fog<(сд, + 1)I, à 43> — вес соответствующего входа порогового элемента (вес входа я 1), соединенного в сканирующем мультиплексоре

3 с входом элемента И, второй вход которого соединен с импульсным выходом разряда распределителя импульсов, потенциальный выход которого соединен с входом данного элемента И в элементе И-ИЛИ 12, причем только с теми выходами, которые соответствуют ненулевым разрядам двоичного представления веса ц .

С целью расширения функциональных возможностей блок формирования пачек может быть выполнен настраиваемым (фиг.3), при этом он содержит счетчик

21, блок 22 настройки, триггер 23, элементы ИЛИ 24 и 25, элементы И 26 и 2?, выход 28 блока, управляющий о вход 2з блока, вход 30 запуска.

Выходы счетчика 2 1 импульсов соединены с информационными входами блоков 22 настройки, вход сброса соединен с выходом прямого плеча триггера

23 и первым входом элемента И 27, а счетный вход — с вторым входом элемента И 27 и счетным входом 28 блока.

Каждый блок 22 настройки соединен входом с соответствующим управляющим входом 29 блока, первым выходом — с входом элемента ИЛИ 25, а вторым вы. ходом - c входом элемента 24 ИЛИ, вы1261100 ход которого соединен с входом элемента И 26, соединенного вторым входом с входом 30 запуска блока, а выходом — с входом прямого плеча триггера 23, вход инверсного плеча кото- рого соединен с выходом элемента ИЛИ

25, а выход инверсного плеча — с выходом 19 блокировки блока. Входом сброса блока является второй вход инверсного плеча триггера 23. 1О

Блок настройки (фиг . 4 ) с одержит элемент И-HE 31, элемент И 32, элемент И 33, группу элементов ИЛИ 34, вход 35, информационные входы 36, входы 37 настройки, Вход 35 соединен 15 с входом элемента И 33 и с входом элемента И 32. Информационные входы

36 блока соединены каждый с одним входом своего элемента ИЛИ 34, второй вход которого соединен с одним из 20 входов 37 настройки. Выходы элементов

ИЛИ 34 соединены со входами элемента

И 33, выход кбторого является первым выходом блока, а вход соединен с управляющим входом 35 блока. Входы 37 настройки блока соединены с входами элемента И-НЕ 31, выход которого соединен с первым входом элемента И 32, второй вход которого соединен с управляющим входом 35 блока, а выход является его вторым выходом. Информационные входы блока соединяются с выходами счетчика 2 1 блока формирования пачек импульсов от 1-го до k-го, где

k — число входов настройки данного

5 блока настройки, причем данный блок обеспечивает настройку веса входа в пределах от 1 до 2 . Выход элемента

k-1

И 33 является информационным выходом блока.

Блок формирования пачки импульсов (фиг.2) функционирует следующим образом. На вход 17 запуска блока и один из его управляющих входов 15 (i-й вход) с выхода сканирующего мульти- 4> плексора 3 синхронно приходят импульсы, поступающие на входы элемента И

15 и вызывающие на его выходе единичный потенциал, переключающий триггер

1.3, на прямом выходе которого при этом появляется единичный потенциал (разрешающий), а на инверсном выходе, являющемся .выходом блокировки 19 блока, нулевой потенциал (запрещающий).

При этом единичный потенциал на входе

17 запуска блока оканчивается. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 13 поступает на вход элемента И

14, который при этом начинает пропу-. скать на свой выход тактовые импуль- . сы, à также на вход счетчика 10, разрешая счет. С этого момента счетчик

10 считает тактовые импульсы, поступающие на его счетный вход. По окончании (,1; -го/и,-1-го при Т ц* „„„„ тактового импульса на выходах счетчика 10 появляется код числа и; при этом на всех входах элемента И в элементе И-ИЛИ 12, а именно элемента, соединенного входом с i-м управляющим входом блока, присутствуют единичные потенциалы, что вызывает единичный потенциал на выходе элемента И-ИЛИ

12, поступающего на инверсный вход триггера 13, который возвращается при этом в исходное состояние. Сигналом с выхода триггера сбрасывается счетчик 10 и запрещается прохождение тактовых импульсов на выход 20 элемента И 14. На инверсном выходе триггера 13, являющемся выходом 19 блока, появляется разрешающий потенциал.

Цикл работы блока окончен. За время цикла на выход элемента И 14 прошло

Ы; тактовых. импульсов, причем первый тактовый импульс совпадает с соответствующим импульсом на информационном выходе сканирующего Мультиплексора.

Подача единичного потенциала на j-й управляющий вход обеспечивает форми,рование блоком пачки импульсов из И; импульсов, j = 1, 2. ..,,k.

Функционирование блока формирования пачек импульсов, выполненного в соответствии с п.3 формулы изобрете- ния, осуществляется аналогично функционированию блока, выполненного в соответствии с и. 2.,Разница заключается в том, что количество импульсов в пачке, соответствующей -му управляющему входу 29 блока, является не фиксированным, а определяется кодом настройки, подаваемым на наст роечные входы 22 (фиг.3) и 37 (фиг.4) блоков 22 настройки. Если требуемое количество импульсов в пачке равно у;, то на настроечные входы блока настройки подается код, инверсный коду числа сд;. При этом (фиг,4) в момент, когда в счетчике 10 записан код числа я;, на одном из входов каждого элемента ИЛИ 34 присутствует единичный потенциал, что вызывает единичный потенциал на выходе элемента И 33, поступающий на вход элемента ИЛИ 25 и переключающий триггер 23 блока форS 1261 мирования пачек импульсов в исходное состояние.

Пороговый элемент функционирует следующим образом.

В исходном состоянии порогового

5 элемента триггер 5, накопитель 1, блок 7 формирования пачек импульсов и сканирующий мультиплексор 3 сброшены. При этом на выходе блокировки блока 7 формирования пачек импульсов имеется потенциал, разрешающий прохождение тактовых импульсов на выход . элемента И 4, которые с его выхода поступают на счетный (тактовый) вход сканирующего мультиплексора 3. В исходном состоянии в единичном состоянии находится и+2-й разряд распределителя импульсов сканирующего мультиплексора. При поступлении первого импульса производится опрос первого входа устройства. Если х, = 1, то в течение длительности импульса íà информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 находится единичный потенциал, который через элемент ИЛИ

2 поступает на счетный вход накопителя 1 и сосчитывается. Если х, = О, то на информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 останется нулевой потенциал. Если ц, = 1 или х, = О, то по приходу следующего тактового импульса производится опрос следующего входа х устройства и т.д. Параллельно с сигналами на информационном выходе мультиплексора 3 формируются сигналы на его выходах, соеди-ненных с управляющими входами блока 7 формирования пачек импульсов, причем единичный потенциал на некотором вы10 ходе соответствующем входу х с веоом

Q; > 1 имеет место с момента прихода тактового импульса, по которому производится опрос, и до момента прихода следующего тактового импульса. Если

45 х = 1, то сигнал с информационного выхода сканирующего мультиплексора 3 поступает на вход накопителя 1 и на вход запуска блока 7 формирования пачек импульсов, который при этом начинает цикл работы. На информационном . выходе блока 7 появляется импульс, поступающий на вход элемента ИЛИ 2, и подтверждающий сигнал на его первом входе. Одновременно на выходе блокировки блока 7 формирования пачек импульсов появляется сигнал, запрещающий прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 4, при этом им1ОО Ь пульс на информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 пропадает.

Блок 7 формирует на информационном выходе пачку из. и импульсов, после чего возвращается в исходное состояние, и на его выходе блокировки появляется разрешающий потенциал (в паузу между тактовыми импульсами). Следующий тактовый импульс проходит через элемент И 4 на счетный вход мультиплексора 3, при этом на его выходе, соединенном с управляющим входом блока 7 формирования пачек импульсов и соответствующем входу х устройства, появляется нулевой потенциал, а сканирующий мультиплексор опрашивает следующий вход устройства. Если опрашиваемый вход х; = 1 имеет вес 6)) = 1, то появляющийся на выходе сканирующего мультиплексора 3 единичный потенциал (импульс), проходя через элемент ИЛИ 2, одновременно поступает на вход запуска блока 7 формирования пачек импульсов, однако не возбуждает

его так как на всех управляющих входах блока 7 при этом нулевые потенциалы, Функционирование таким образом происходит или до заполнения накопич теля 1, что имеет место при, х1 и; >

)=I

>а, или до опроса всех входов х, В первом случае, при заполнении накопителя 1 в момент прихода на его вход

0-ro импульса (0 — порог) на его выходе формируется единичный потенциал, поступающий на информационный вход триггера 5 и второй вход блока 6 сброса. При этом на выходе блока 6 сброса, соединенном с входом разрешения записи триггера 5, формируется разрешающий потенциал, и на выходе триггера 5 появчяется единичный потенциал. По окончании тактового импульса разрешающий потенциал на выходе олд1са 6 сброса, соединенном с входом триггера 5, пропадает, а на его втором выходе появляется сигнал сброса, поступающий на входы сброса сканирующего мультиплексора 3, блока 7 формирования пачек импульсов и накопителя 1, устанавливая их в исходное состояние. После сброса накопителя 1 единичный потенциал на его выходе лропадает и сигнал сброса на втором выходе блока 6 сброса оканчивается. и

Во втором случае (х

12611

7 заполнения накопителя 1 не происходит.

Единичный сигнал поступает на блок 6 сброса с выхода останова сканирующего мультиплексора 3 после опроса последнего входа х „ в момент прихода оче- 5 редкого тактового импульса. При этом в течение длительности тактового импульса происходит запись н триггер 5 нулевого потенциала с выхода накопителя 1, а по его окончании — сброс накопителя 1 и сканирующего мультиплесора 3. После сброса сканирующего мультиплексора 3 единичный потенциал на его выходе останова пропадает и сигнал сброса оканчивается. Цикл работы устройстна окончен, в триггер 5 записан результат. Все блоки возвращены в исходное состояние. Со следующего тактового импульса начинается новый цикл работы устройства.

При использовании настраиваемого блока формирования пачек импульсов в соответствии с п. 3 формулы изобретения функционирование устройства происходит в том же порядке. Разница за- 5 ключается в том, что количество импульсов в пачке, формируемой блоком .

7 для каждого иэ управляющих входов, определяется входами настройки (кодом ни них).

При использовании адаптивного сканирующего мультиплексора функционирование порогового элемента происходит в том же порядке. Разница состоит в том, что входы х = 0 не опрашивают- З5 ся, что сокращает количество тактов, необходимых для получения результата.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение быстродействия порогового элемента. Цикл работы устройства-40 ! прототипа составляет N = (а + 2

3 тактов ° ) .!

Предлагаемое устройство имеет следующий цикл: 45

20 О О 1 1 1 1 1 45 22 20

55

<е1!

N2= и

IlpH Q X ) (d; g B

«

«

n+ x (у-1)+1 при,«x;Ó; à ! ! \

<=!

n+a-1 при „> х;43; а ! = ° при реализации сканирующего мультиплексора по аналогии с устройствомпрототипом и и A

;«х;у,+1 при g х, c3;isa при реализации адаптивного сканирующего мультиплексора, В таблице приведены сравнительные данные числа тактов цикла работы порогового элемента на семь входов с весами 41 = 10; M = 8, Q = 7;

ы, = 6, ц5= 4 4) = 1 и порогом а

Код

< х< х2 х х x> х xz. N< Nz Nz

1 О 0 О О 0 1 45 16 12

1 1 0 О О О 1 45 23 20

О 1 1 О 1 0 О 45 22 20

Предлагаемое устройство обеспечивает сокращение объема оборудования за счет того, что сканирующий мультиYI плексор на Е u; + 2 разрядов в прототипе заменен сканирующим мультиплексором на п+2 разрядов, элементом И, элементом ИЛИ, блоком сброса и блоком формирования пачек импульсов.

Возможность задавать любые значения несов входов порогового элемента расширяет функциональные возможнос!и предлагаемого устройства.

Формула изобретения

1. Пороговый элемент, содержащий генератор тактовых импульсов, сканирующий мультиплексор, соединенный информационными входами с соответствующими входными шинами, и накопитель, выход которого соединен с информационным входом выходного триггера, вход разрешения записи которого соединен с перным выходом блока сброса, соединенного вторым выходом с входами сброса накопителя и сканирующего мультиплексора, первым входом с выходом генератора тактовых импульсов, вторым входом с выходом накопителя, третьим входом с выходом останова сканирующего мультиплексора, о т л и- ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения объема оборудования и по.р<«<<ения быстродействия, в него введе-

1261100

30

50 ны блок формирования пачек импульсов, элемент И и элемент ИЛИ, причем входы элемента И соединены с выходом генератора тактовых импульсов и выходом блокировки блока формирования пачек импульсов, а выход — со счетным вхором сканирующего мультиплексора, соединейного группой выходов с соответствующими управляющими входами управляемого блока формирования пачек импульсов, информационным выходом — с первым входом элемента ИЛИ и входом запуска блока формирования пачек импульсов, информационный выход которого соединен с вторым входом элемента

ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом накопителя, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом блока формирования пачек импульсов, второй выход блока сброса соединен с входом сброса блока формироВания )пачек импульсов.

2. Элемент по п,1 о т л и ч а юшийся тем, что блок формирования пачек импульсов содержит счетчик импульсов, триггер, два элемента Vi, элемент ИЛИ и элемент И-ИЛИ„ причем выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими входами элемента

И-ИЛИ, один вход каждого элемента И которого соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ и является управляющим входом блока, выход элемента.

И-ИЛИ соединен с .входом инверсного плеча триггера, вход прямого плеча которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого является входом запуска блока, второй вход первого элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, выход прямого плеча триггера соединен с входом

1 сброса счетчика импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, и является счетным входом блока, выход инверсного плеча триггера является выходом .блокировки блока, выход второго элемента И является информационным выходом блока.

3. Элемент по п,1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения области применения, блок формирования пачек импульсов содержит счетчик импульсов, триггер, два элемента

И, два элемента ИЛИ и блоки настройки с входами настройки, причем выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими информационными входами блоков настройки, вход сброса соединен с выходом прямого плеча триггера .и первым входом второго элемента И, а счетный вход — с вторым входом второго элемента И и является счетным входом блока, входы блоков настройки являются соответствующими управляющими входами блока, первый выход каждого блока настройки соединен с входом первого элемента ИЛИ, второй вы. ход каждого блока настройки — с входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого является входом запуска блока, выход первого элемента И соединен с входом прямого плеча триггера, вход инверсного плеча которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход инверсного плеча триггера является выходом блокировки блока, выход прямого плеча триггера является входом сброса блока, выход второго элемента И является информационным выходом блока.

4. Элемент по п,З. о т л и ч а юшийся тем, что блок настройки содержит два элемента И, элемент И-НЕ и группу элементов ИЛИ, причем первый вход каждого элемента ИЛИ группы является информационным входом блока, а второй вход является входом настройки блока, выходы элементов ИЛИ соединены с соответствующими входами первого элемента И, дополнительный вход которого является входом блока, а выход является первым выходом блока, входы элемента И-НЕ соединены с соответствующими первыми входами элементов ИЛИ, а выход — с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с дополнительным входом первого элемента И, а выход является вторым выходом блока, 1261100

Составитель Г.Крапива

Техред Л Олейник Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Лисина

Заказ 5244/57 Тираж 81б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 <