Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно- разрывных функций (его варианты)

 

Изобретение может быть использовано для воспроизведения типовых нелинейных функций и логических операций , а также может применяться в качестве базового схемного элемента для построения нелинейных, коммутирующих , функциональных, логических и iизмерительных преобразователей. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций. Аналоговый логический элемент содержит дифференциальный усилитель с дифференциальным выходом (компаратор), который управляет состоянием п замыкающих и п размыкающих ключей таким образом, что при любой полярности входных напряжений один из этих ключей открыт, а другой закрыт. Соединение выходов в каждой паре ключей дает схему пканального логического элемента (релятора ), воспроизводящего по каждому каналу операцию сигнатурного селектирования (операцию двухканального мультиплексирования). Соединение входов в каждой паре ключей дает схему п-канального обращенного логического элемента Срелятора), воспроизводяще (Л го по каждому каналу операцию двухадресного демультиплексирования. Предложено несколько основных и частных вариантов соединений входов и выходов одноканального элемента (релятора ), которые воспроизводят сею | мейства типовых нелинейных, функций и ряд логических операций. 5 с.п. о -ч ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1270777

Ai (59 4.6 06 G 7 25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 38551 72/24-24 (22) 06.02.85 (46) 15.11.86. Вюл. Ф 42 (71) Специальное конструкторское бюро вычислительной техники Института кибернетики АН ЭССР (72) Л.И. Волгин и Р.-В.П. Ребане (53) 681. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 972524, кл. G 06 G 7/25, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 978164, кл. G 06 G 7!25, 1982. (54) АНАЛОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЛИНЕЙНО-РАЗРЫВНЫХ ФУНКЦИЙ (ЕГО ВАРИАНТЫ} (57) Изобретение может быть использовано для воспроизведения типовых нелинейных функций и логических операций, а также может применяться в качестве базового схемного элемента для построения нелинейных, коммутирующих, функциональных, логических и

;измерительных преобразователей. Цель ! изобретения — расширение класса воспроизводимых функций. Аналоговый логический элемент содержит дифференциальный усилитель с дифференциальным выходом (компаратор), который управляет состоянием п замыкающих и и размыкающих ключей таким образом, что при любой полярности входных напряжений один из этих ключей открыт, а другой закрыт. Соединение выходов в каждой паре ключей дает схему иканального логического элемента (релятора), воспроизводящего по каждому каналу операцию сигнатурного селектирования (операцию двухканального мультиплексирования). Соединение входов в каждой паре ключей дает схему п-канального обращенного логического элемента (релятора), воспроизводящего по каждому каналу операцию двухадресного демультиплексирования.

Предложено несколько основнь1х и частных вариантов соединений входов и выходов одноканального элемента (релятора), которые воспроизводят семейства типовых нелинейных. функций и ряд логических операций. 5 с.п. ф-лы, 10 ил.

1270777 0

Щ0

1: ь

Изобретение относится к авт!)чатике и вычислительной технике,

Целью изобретения является расщирение класса воспроизводимых функций.

На фиг. 1 10 приведены варианты схем аналогового логического элемента, их условные обозначения и воспроизводимые характеристики.

Аналоговый логический элемент (фиг, 1-2) содержит по три замъ)кающих 1, 1, 1,. и по три размыкающих ключей 2, 2 и 2. (в общем случае по и ключей). В варианте схемь. на фиг, 1 выходы замыкающих 1 и размы-, кающих 2„ ключей попарно объединены и образуют выходы 3..! 3, 3-., элемен— та (в общем случае выходы 31 -Зи), а их входы являются информационными входами 4, -4 элемента (в общем случае входами 4 -4,„ ). В варианте схемы на фиг. 2 попарно объединены входы замыкающих 1„ и размыкающих 2„ ключей, которые образуют три инд)ормационных входа элемента 4, 1 4 1 4 (в общем случае 4q -4„), а их выход):( являются выходами З„,-З (в общем случае 3 †) элемента, Управляющие

2И входы замыкаю(((их l „и размыкаю))ьнх

2„ключей объединены и подключены к выходам компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя 5 с дифференциальным выходом, неинвертирующий вход 6 и инвертирующий вход

7 которого являются соответственно первым и вторым информационными входами элемента.

Логический элемент (релятор) (фиг. lа) воспроизводит по каждому каналу функцию сигнатурного селектирования 1 1 Is (д" (Y Y2) (i) 1 з ) g (1 у2 )

2 1 2

2 ()

В данном случае по каждому .;анапу элемент осуществляет логическую оггерацию выбора по сигнатурному предикатУ P(y У )-Sigil(У У ) ОЦНОГО ИЗ двух сигналов х или х2.

На фиг. 16 дано условное изображение трехканального логического элемента (релятора), воспроизводя— щего функции сигнатузного селектирования как ба.зовогс схемного элемента.

На фиг. lв приведены графики семейства функций, воспроизводимых по каждому каналу логического элемента (релятора) при различнь1х заданных переменных. Одноканальный элемент (релятор) (п=l) является также элементарным (двухвходовым) мультиплексором, воспроизводящим по заданному

c ëÃHÿò)z)>íÎìz признаку s i 9Г) (y )1 )

2 операци). выбора одного из двух сигналов х или х

Лог)(ческий элемент (фиг. 2а) воспроизводит по каждому каналу операпию двухадресного демультиплексировагия

- ). )=

С!) 1+s ) g (Y() 2) ((. (! т 1 2

1-s ig((y у ) „(,)

Вариант логичес:<ого элемента (фиг. 2а) в обращенном включении (входы и выходы элементов на фиг.la и 2а поменялись местами) является обращенным элементом (релятором) .

При соединении входа 4, с одним из входов б или 7 дифферечциального усилителя 5 в обращенном одноканальном элементе (реляторе)(фиг. 2) приходим к аналоговому логическому элементу (фиг. 3a), воспроизводящему по несимметричным выходам 3, и 3 функг ции выделения (фиг . Зб) и подавления (фиг. Зв) сигнала на заданном участке характеристики

1+э ign(x-у) l -s i п(x-у)

Z = — Х Z 2 2 2 х.

На фиг. За, 8 — ис гочник входного сигнала х, ".) — источник опорного напряжения у, подключенный в данном случае к инвертирующему входу 7 усилителя 5 элемента (релятора). По симметричному вь)ходу устройство по фиг. За воспроизводит смещенную модуль-функцию

Z=Z 2 =:Х S ) g!1 X-Y) °

При соединении одного из входов или 42 с инвертирующим входом 7 усилителя (,компаратора) в одноканальном элементе (реляторе) по фиг. 1 приходим к вариантам логических элементов (фиг. 4а, фиг. 5a) воспроизводящих семейство разрывных функций (фиг. 4б, в, г, д и фиг. 5б, в, r д) (+В Яп (XI ) 1 5IIIZII (х )

2 1 2 х21 ! в Ц и (2 - x ) - z g II (y -xx ) хт+ 2 2 и, в частности, функции компарирования фиг. 4д, фиг. 5д) с регулируе2 2

На фиг. ба, 8 и 9 — соответственно источники входных сигналов х и х

На фиг. 66, в, г, д приведены грабив ки семейства функций, воспроизводимых максимизирующим амплитудным се- 25 лектором. В частном случае при х1=o (фиг. бв) или х2=0 (фиг. бд) элемент по фиг. ба воспроизводит функции однополупериодного выпрямителя z=0,5 ..

x(1+sign х) х.

Если входные сигналы х, и х2 принимают два дискретных значения,логические "ноль" и !единица ), то элемент по фиг. ба является дизъюнктором, воспроизводящим определяюшую операцию булевой двоичной алгебры логического сложения

z=x vx=0 5(x +x +(x x j).

При соединении первого 4 и второго 42 входов соответственно с инвер — 40 тирующим 7 и неинвертирующим 6 входами усилителя (компаратора) 5 в одноканальном элементе (реляторе) по фиг. 1 приходим к минимизирующему амплитудному селектору (фиг. 7а), воспроизводящему определяющую операцию непрерывкой логики = операцию выбоА ра меньшего из двух сигналов х1 и х>

1+s1 n{x. x )

Z=MHH (Х1, X ) — Х2 +

1-sign i,x1 x2)

+ — — х1, 2.

На фиг. 7а, 8 и 9 — источники входных сигналов х1 и х . На фиг. 76;в, г и д приведены графики семейства функций, воспроизводимых минимизирующим амплитудным селектором. В частном случае при х.1=0 (фиг. 7в) или

12707 мыми нижним и верхним уровнями ограничения и с регулируемой точкой перехода С нижнего на верхний уровни, 8-10 есть соответственно источники напряжений у, х,, х2. 5

При соединении первого 4, и второго 4 входов соответственно с не2 инвертируюшим 6 и инвертирующим 7 входами усилителя (компаратора) 5 в одноканальном элементе (реляторе) 10 по фиг. 1 приходим к максцмизирующему амплитудному селектору (фиг. ба), воспроизводящему определяющую операцию непрерывной логики — операцию выбора большего из двух сигналов 15 х1 и х2 л=макс1х1,x2)—

77 4 х,- =0 (фиг. 7д) элемент по фиг. 7а воспроизводит функции однополупериодного выпрямления z=0,5(1-s1gn x) X.

Если входные сигналы х и х при1 2 нимают два дискретных значения (логические ноль и единица ), то элемент по фиг. 7а является конъюнктором, воспроизводящим определяющую операцию булевой алгебры логического умножения

z=x,л х2=0,5 (х1+х2 lx1 х2 I )

Если в одноканально2м элементе (реляторе) по фиг. 1 присоединить неинвертируюший вход 6 усилителя (компаратора) 5 к источнику 8 сигнала, инвертирующий1 вход 7 подключить к шине нулевого потенциала, а входы

41 и 42 элемента 1релятора) соответ/ ственно присоединить к источнику 8 сигнала и подключить к шине нулевоГ го потенциала 1фиг. 8а) или органи— зовать схему (фиг. 8в), то получим устройства, воспроизводящие функции однополупериод11ого выпрямле11ия

z=0,5(1+s gn х) х и z=0,5(1- ignx) х<

При соединении в обращенном элементе (реляторе) по фиг. 2 одного из входов усилителя (компаратора) с входом 41 и присоединеник его другого входа к шине нулевого потенциала приходим к схемам по фиг. 9а и фиг. 10а, воспроизводящим по несимметричным выходам функции однополупериодного выпрямления (фиг. 96, в, фиг. 106, в), а по симметричному выходу (фиг. 9г и фиг. 10г) — функции двухполупериодного выпрямления (модуль †функц) э

z z1 -z>=x s i gn x= ) x(; z=z< -z2 =x з 10п х=

=-1х . формула изобретения

1. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержащий и замыкающих и и размыкающих ключей, объединенные управляющие входы которых соединены

Ф с соответствующими двумя выходами компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя с дифференциальным выходом, подключенного кеинвертирующим и инвертирующим входами соответственно к первому и второму информационным входам элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в нем выхоt 270/77 ды замыкающих и размыкающих ключей попарно объединены и образуют г выходов элемента, а входы замыкак1щих и размыкающих ключей являются 2п со-., ответствующими информационными входами элемента.

2. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержащий и замь|кающих и и размыкающих ключей, объединенные управляющие входы которых соединены с соответствующими двумя выходами компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя с. дифференциальным выходом, подключенного неинвертирующим и инвертирующим входами соответственно к первому и второму информационным входам элемента„ отличающийся тем, что,, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в нем входы замыкающих и размыкающих ключей попарно объединены и образуют и соответствующих информационных входов элемента, а выходы замыкающих и размыкающих ключей являются 2п соответствующими выходами элемента.

3. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-pRçpûííûx функций, содержащий замыкающий и размыкающий ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими двумя выходами компаратора, выполненного в виде дифференциального уси-. лителя с дифференциальным выходом, подключенного неинвертирующим и ин- . вертирующим вхоцами соответственно к первому и второму информационным входам элемента, и источник опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в нем первый информационный вход эле— мента соединен со входами замыкающего и размыкающего ключей., выходы которых являются выходами элемента, второй информационный вход элемента подключен к выходу источника опорного напряжения.

4. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержащий замыкающий и размыкающий ключи, управляющие входы которых соединены с соответствую ð щими двумя выходами компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя с дифференциальным выходом, подключенного неинвертирующим и ин— вертирующим входами соответственно к первому и второму информационным входам элемента, о т л и ч а ю шийся тем, что., с целью расширения класса воспроизводимых функций, в нем инвертир тощий вход диффе2Q ренциального усилителя соединен со входом одного из ключей, а вход другого ключа и объединенные выходы обоих ключей являются соответственно третьим информационным входом и выхо25 дом элемента °

5. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержащий замыкающий и размыкающий ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими двумя выходами компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя с дифференциальным выходом, подключенного неинвертирующим и инвертирующим входами соответственно к первому и второму информационным входам элемента, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в нем неинвертирующий и инвертирующий входы дифферен щального усилителя подключены ко входам одного из соответствующих ключей, выходы которых объединены и являются выходом элемента.

1270777

1270777

e) Ф г) i) а)

Фиг.4

8) г) агиг.9

<) 8j г) ааг.г

Фцф.9

Фиг.10

Составитель А. Маслов

Редактор Ю. Середа Техред H.Beðåñ Корректор А. Обручар

Заказ 6245/52 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическсе предприятие, r Ужгород, ул„ Проектная, 4

Jg

Фг

y) г)