Дешифратор для исправления ошибок

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в цифровых устройствах с аппаратным исправлением ошибок позволяет повысить надежность функционирования. Дешифратор содержит согласующие резисторы 3, развязывающие диоды 8, ключ 9, блок 10 отрицательного сопротивленияи общий резистор 11. Введение матрицы трансформаторов 1, выпрямителей 2, переключателей 4, ключей 5 переменного тока, генератора 6 синусоидального сигнала и генератора 7 прямоугольных импульсов обеспечивает исключение активных элементов, что повышает надежность функционирования дешифратора . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а & (Л ts Е}МЗ со О СЛ 00 СО А/л/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1305873 A 1 51) 4 Н 03 М 7/22, )3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

®/1Г Я,n

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1, ). ;, {54} ДЕШИФРАТОР ДЛЯ ИСПРАВЛЕНИЯ ОШИБОК

И А BTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4001669/24-24 (22) 29. 12. 85 (46) 23.04.87. Бкл. - 15 (71) Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей нЭнергосетьпроект" (72) С.И. Хмельник (53) 681.325(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

У 570198, кл. Н 03 И 13/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Р 1229965, кл. Н 03 М 13/00, 25.05.84 (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в цифровых устройствах с аппаратным исправлением ошибок позволяет повысить надежность функционирования. Дешифратор содержит согласующие резисторы 3, развязывающие диоды 8, ключ 9, блок 10 отрицательного сопротивления и общий резистор 11. Введение матрицы трансформаторов 1, выпрямителей 2, переключателей 4, ключей 5 переменного тока, генератора 6 синусоидального сигнала и генератора 7 прямоугольных импульсов обеспечивает исключение активных элементов, что повышает надежность функционирования дешифратора. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

1305873

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах с аппаратным исправлением ошибок.

Цель изобретения — повышение надежности функционирования.

На фиг. 1 изображена функциональная схема дешифратора; на фиг. 2 принципиальная схема ключа переменно- 10 го тока.

Дешифратор, исправляющий ошибки, содержит матрицу трансформаторов 1, выпрямители 2, согласующие резисторы 3, переключатели 4, ключи 5 переменного тока, генератор 6 синусоидального сигнала, генератор 7 прямоугольных импульсов, развязывающие диоды 8, ключ 9, блок 10 отрицательного сопротивления и общий резистор 11. На фиг.!2 обозначены информационные 12 и угравляющий 13 входы, выходы 14, шина 15 источника питания.

Количество столбцов матрицы трансформаторов 1 равно числу I входов дешифратора (jC 1, ТJ), количество ее строк равно числу М выходов дешифра— тора (mE(l, М j ).

Ключ 5 переменного тока (фиг. 2) выполнен на полевых транзисторах 16 и 17 и диодах 18 и 19.

Генератор 7 прямоугольных импульсов предназначен для формирования на своих парафазных выходах сигналов типа меандр с частотой синусоидального сигнала генератора 6 и может быть выполнен на усилителе-ограничителе либо на трансформаторе с заземленной средней точкой, повышающей вторичной обмоткой и источником напряжения смещения.

Блок 10 отрицательного сопротивления может быть выполнен на усилителе и резисторе аналогично тому, как зто в известном устройстве. 45

В основе работы дешифратора лежит следующее.

На входы 12 дешифратора поступает вектор U потенциалов

U = (О, 7), jg(-1, ) () 50

На выходах 14 дешифратора возникает вектор Z потенциалов

Z<= (0, V), mEtl, N3, (2) причем только один из этих потенциалов равен V„ а остальные равны нулю, т. е. (3) Среди входных векторов V потенциалов существует множество разрешенных векторов, каждый из которых соответствует сигналу на одном из выходов Z

Этот факт можно записать следующим образом: (4) Ч= Н Z, где Н вЂ” матрица, содержащая I строк и М столбцов элементов

1ч .= (О, 1). (5)

В частности, выходу Zù .= Ч соответствует разрешенный вектор

„т

Р1, Матрица Н польностью описывает дешифратор, так как перечисляет все разрешенные слова.

Близость между разрешенным векто— ром y и входным вектором U оценивается величиной

Р () = " (ii, — U,.)" /г. (6)

1.1 где r — определенные весовые козф) фициенты, т.е. из всех разрешенных векторов ) будет выбирать тот, кото— рый минимизирует величину Р (S ).

В частности, если вектор U является разрешенным, то существует такой вектор (, при котором Р(Q ) О.

Выбирая r. определенным образом, ) можно придава.ть различный смысл велиI чине P(: ) . Так, если r = const, то ближайшим вектором является тот, в котором наибольшее число разрядов совпадает с разрядами;.ектора U, Если же г. = г 2 то ближайшим век1

Э тором является тот, в котором наибольшее число младших разрядов (т.е разрядов с меньшим номером j) совпадает с младшими разрядами вектора

Такая мера близости может быть применена для сравнения двоичных кодов чисел.

1305873 ие (6), для чевекторной форПреобразуют выражен го переписывают его в ме:

P() — (— U) (Ч вЂ” U) (7) (4) и (7), наСовмещая выражения ходят:

P(Z) = (HZ — U) r (HZ — U), (8) —1, то в пересечении m-ro столбца и j é строки матрицы включается трансформатор 1.m.j, — О, то трансформатор 1.m.j отсутствует.

) если

Условно можно полагать, что матри- 15 их коэффициенты трансформации равны ца содержит все трансформаторы 1, а Ь„„1, причем

1, если трансформатор

О, если он отсутствует

1.m.j имеется, (9) Š— Не=О;

I+Hi =О, (15) (16) 25 где Т

Е, е, I, i — векторы, причем знак транспонирования;

Е = E.)) е = (е„,1, Т. н

tl е„, 1 (17) (18) (19) fi,), (20) сят от j. Поэтому обозначим:. Il е,„=

I е (10) 2- е „,, ? V, если И = V

Е

S 0, если U = О (21) 1 е„, =О, II е . — hm, О . (12)

50 уравнения (10)- (12), 1; + 1 „,. и 1 1

Объединяя находят: (13)

55 (14) В матричной форме эти формулы при— нимают вид:

s (s (24) При этом матрица Н может рассматриваться как матрица коэффициентов трансформации трансформаторов 1.m.j.

Обозначим:

° I е . — ток и напряжение пе ф1 пчj

P вичнои обмотки трансформатора 1.m.j; ток и напряжение вто— ричной обмотки транс в 30 форматора 1.m.j (имеются в виду действующие значения синусоидальных величин).

° Il

По схеме включения токи i „,. не за 35

П)

t висят от m, а напряжения е не завиФ тра н сфо Рмато р 1 . m j описы- 45 вается уравнениями: т. е. наилучшим вектором Z является тот, который минимизирует величину (8) при условиях (2) и (3).

Матрица Н, описывающая дешифратор, реализуется в устройстве матрицей трансформаторов 1 с единичным коэффициентом трансформации следующим образом:

Генератор 6 синусоидального сигнала вырабатывает напряжение с действующим значением ) . Переключатель 4.j в зависимости от величины потенциала на управляющем входе соединяет свой выход с одним из входов, поэтому на его выходе присутствует напряжение

Таким образом, каждая последовательная цепь, составленная из резистора З.j с сопротивлением r. и вторич

1 ных обмоток трансформаторов 1.1.j

1.N.j, описывается уравнением

Е.— S=r

11 или в матричной форме

Š— S — r i = О, (23) где г — диагональная матрица с элементами г

"1305873

Электрическая цепь устройства питается от единственного источника генератора 6 и содержит только трансформаторы 1 и активные сопротивления (резисторы 3 и нагрузки выпрямителей 2). Поэтому напряжения и токи в этой цепи могут быть только либо синфазны напряжению на выхо,це генератора 6, либо противофазны ему. В первом случае будем действующие значения этих напряжений и токов называть положительными, а во втором — отрицательными.

У ключа 5.п1 переменного тока, управляемого генератором 7 прямоугольных импульсов, действующие значения тока Й „ через него и напряжения е на нем определяются уравнениями с1 7 О, (25) (26) е,„ . О, е,„d = О, (27) где знаки неравенства имеют указанный смысл. Эти уравнения переписываются в матричную форму: (28) (29) (30)

30 (3!) О, О, О

7 е ), (! еТ где d = 1d

Обозначают входные сопротивления выпрямителей 2.m через R . При этом, очевидно

45 (32) е,„= (I + d )Rm или н матричной форме е = R(I + d), (33) где R — диагональная матрица элементов R 50

Первая компонента входного вектора U всегда принимается равной V, т.е

U1 = V (34 ) и, как следует иэ выражения (21), (35) S = V

В первом столбце матрицы Н трансформаторов 1 устанавливаются все

Вследствие того, что потенциал в любой точке электрической цепи может либо совпадать по фазе с напряжением Ч, либо отличается по фазе на 35 о

180 от этого напряжения, ключ 5 переменного тока не может оказаться в условиях, когда напряжение на нем не синфазно или противофаэно напряжению V. 40 трансформаторы 1.m.!. Поэтому (см. (9)) !

1 = для всех т (36)

h11 >„e„= (38) или в матричной форме (39) 1е = V, где L — вектор-строка единиц.

При R» г

ГП

1 входным током выпрямителей Z. m пренебречь, т.е.

1+d=0, т.е. при R, уравнение (33) (40) можно (41) вырождается в (41).

Исключая из уравнений (15), (16), (23) и (41) векторы i, Е. I, находят

Hr (Н e — S) — d = О (42) Таким образом, при условии (40) получают задачу Лагранжа, эквивалентную следующей задаче квадратичного программирования:

Q(e) = mir1

1 е 7, О (43) где Q(e) =(H e — S) r "(Н е — S), (44) а неизвестным является вектор е.

Таким образом, в электрической цепи устройства при данных входных потенциалах U., т.е. при определен) ном векторе S, устанавливаются такие напряжения е, которые минимизируют величину (44) и удовлетворяют условиям (28) и (38).

Решение этой задачи достигается при некотором е = ео, где вектор ео удовлетворяет условиям (28) и (39).

Далее вектор е называют правильным, если его компоненты е удовлетворяют условиям (38) и (45) e = (О, V) Выбирают н векторе е, являющимся решением задачи (43), максимальную компоненту щах (46)

m а затем формируют г.равильный вектор е, компоненты которого удовлетворяют условию

Сопротивление резистора 3. 1. в устройстве выбирается очень малым, т.е. г„-„О (37)

Из выражений (28) — (30) следует, что

V при»»= m, е

/с

0 при р m

13058 (47) ляются и в виде постоянных напряжео ний Е„, с выходов выпрямителей 2.1»В 1 21 показано, что среди всех правильных векторов вектор е минимизирует величину (44) при соблюдении условий (26), (35), (36) и (37).

Итак, вектор е минимизирует веФ личину (44) и удовлетворяет условиям 1О (38) и {45).

Величина V и параметры выпрямителей 2.m в дешифраторе выбираются таким образом, чтобы соблюдались равенства числовых величин 15

V (48) е = Z (49)

При этом величины (8) и (44) совпадают.

Итак, в электрической цепи устрой- 20 ства при условии (40), соответствующем выборе сопротивлений r резис1 торов З.j и данных входных потенциалах Б; минимизируется величина (8).

Кроме того, если вектор е, минимизи- 25 рующий величину (44), удовлетворяет условиям (38) и (45), то вектор Z, минимизирующий величину (8), удовлетворяет условиям (2) и (3).

Дешифратор функционирует следующими образом.

На его входы 12 подается вектор

U, удовлетворяющий условиям (1) и (34). На управляющий вход 13 подается управляющий потенциал W, который в. 35 первый период времени (t„ ) равен О, а во второй период времени (t,) равен V. В соответствии с этим цикл работы устройства состоит из двух фаз: в первой фазе длительностью t 40

1 с момента прихода входного вектора U ключ 9 разомкнут, а во второй фазе длительностью ключ 9 замкнут.

Пока ключ 9 разомкнут, токи выпрямителей 2.m определяются величиной 45 сопротивления К резистора 11. Это сопротивление выбирается большим и поэтому можно полагать, что в первой фазе соблюдается условие (40). Кроме того, для обеспечения этого условия сопротивление нагрузки дешифратора должно быть большим.

При этом устанавливаются такие

I напряжения е, которые минимизируют

Р о величину (44). Напряжения е выпрям73 8 передаются на первые выводы диодов

8. »

С

Максимальное из напряжений Е, а т.е. напряжение Е, соответствующее напряжение ео (условие (46)), передается через диод 8.m на вход ключа 9. Остальные диоды 8. р.оказываются закрытыми, так как к ним приложено напряжение

0» ((50)

После завершения переходного процесса первой фазы ключ 9 открывается и начинается вторая фаза работы.

В этой фазе через выпрямитель 2.ш и открытый диод 8.m течет ток

Р = (Хщ — ч)/(-y) (51) где (- р ) — отрицательное сопротивление блока 10.

Токи других выпрямителей 2.1» равны нулю, т.к. диоды 8. р заперты.

Установившееся состояние во второй фазе достигается при некоторых значениях напряжения Е и тока

Ф f

1 выпрямителя 2. m, причем

p = =(v — .„-)Г, (52)

Сопротивление (- Р) блока 10 вы— бирается малым по абсолютной величине. При р: 0 ток р» ограничен только при условии

Е+»V (53) или, как следует из условия (48), при условии 17 {54)

Из условия (38) при этом следует условие (47), а это эквнвалетно условиям (38) и (45). Кроме того, напряжение е, возрастая во второй фазе от е, до е, остается все время наибольшим среди напряжений е»» благодаря условиям (26) и (38). При этом остается открытым только диод 8.m что и обеспечивает возрастание е„

Таким образом, установившийся режим второй фазы приводит к выполнению условий (38) и (45), если вторая фаза началась при условии (46). Как показано вьнпе, при этом вектор Е = е"минимизирует величину (8) и удовлетворяет условиям (2) и (3). Следовательно, вторая фаза заканчивается тем, что выбрасывается потенциал V на том единственном выходе U, который соответствует разрешенному вектору у, ближайшему к

1305873

10 ющего ключа переменного тока и вховходами ключа.

Составитель О.Ревинский:

Техред В.Кадар КорректорМ. Демчик

Редактор А.шандор

Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1466/56

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 данному входному вектору U, и потенциал 0 — на остальных выходах 14.

Таким образом, замена активных элементов, содержащих транзисторы (интеграторы и сумматоры), на матрицу транс-5 форматоров обеспечивает повышение надежности функционирования.

Кроме того, при высокой частоте си 0 нусоидального сигнала матрица трансформаторов может быть миниатюризована.

Формула изобретения

1. Дешифратор для исправления ошибок, содержащий согласующие резисторы., развязывающие диоды, первые выводы которых соединены с соответст20 вующими выходами дешифратора, вторые выводы объединены и подключены к выходу ключа и через общий резистор к общей шине, вход ключа через блок отрицательного сопротивления соединен 2 с шиной источника питания, управляющий вход ключа является управляющим входом дешифратора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, в дешифратор введены генератор синусоидального сигнала, генератор прямоугольных импульсов, переключатели, выпрямители, ключи переменного тока и матрица трансформаторов, первые и вторые выводы первичных обмоток кото- 35 рых в каждом столбце матрицы соответственно объединены и подключены к основному входу и выходу соответствудам соответствующего выпрямителя, выход которого соединен с первым выводом соответствующего разнязывающего диода, выход генератора синусоидального сигнала подключен к первым информационным входам переключателей и входу генератора прямоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первыми и вторыми управляющими входами ключей переменного тока, выход каждого переключателя соединен с первым выводом соответствующего согласующего резистора, второй вывод которого через соединенные последовательно вторичные обмотки трансформаторов соответствующей строки матрицы трансформаторов подключен к общей шине, вторые информационные входы всех переключателей объединены и подключены к общей шине, управляющие входы переключателей являются соответствующими информационными входами дешифратора.

2. Дешифратор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что ключ переменного тока выполнен на двух полевых транзисторах и двух диодах, одни разноименные выводы которых объединены и являются основным входом ключа, другой вывод каждого диода соединен с соответствующим выводом канала соответствующего полевого транзистора, другие выводы каналов которых объединены и являются выходом ключа, выводы затворов полевых транзисторов являются соответствующими управляющими