Функциональный преобразователь
Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и может использоваться в системах управления. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования. В зависимости от настройки триггеров счетчика 4 преобразователь реализует различные выходные функции, соответствующие изменениям входной переменной, что расширяет область применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования. Преобразователь содержит блок 1 аналого-цифрового преобразования, дешифратор 2, блок 3 цифроаналогового преобразования и кольцевой счетчик 4. 2 табл., 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ.
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
А1 511 4 Н 03 К 19/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTPIRM
ПРИ ПСНТ СССР (21) 4363776/24-24 (22) 13. 01. 88 (46) 23. 09.89. Бюл. Р 35 (72) З.Д. Коноплянко (53) 681.586(088.8) (56) Гнатек Ю.P. Справочник по цифроаналоговым и аналого-цифровым преобразователям. — М.: Радио и связь, 1982, с. 259, рис. 4.129.
Зиборов С.P., Маригодов В.К. Функциональные преобразователи с дискретным компаундированием сигнала.—
M. Энергоатомиздат, 1988, с. 51, рис. 3.1. (54) ФУНКЦИОНАЛЬФЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и мо„„SU„„15100 7
2 жет использоваться в системах управления. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования. В зависимости от настройки триггеров счетчика
4 преобразователь реализует различные выходные функции, соответствующие изменениям входной переменной, что расширяет область применения преобразователя sa счет увеличения числа функций преобразования. Преобразователь содержит блок 1 аналого-цифрового преобразования, дешифратор 2, блок 3 цифроаналогового преобразователя и кольцевой счетчик 4. 2 табл., 7 ил.
3 1510077
Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и может использоваться в системах управления.
Целью изобретения является расшнре5 ние области применения преобразователя sa счет увеличения числа функций преобразования.
На фиг.. 1 изображена функциональная схема преобразователя; на фиг.2 — 10 функциональная схема блока 1 аналогоцифрового преобразования; на фиг.3— функциональная схема блока 18 дешифРации дешифратора 2; на Фиг.4 и 5— функциональная схема дешифратора 2 15 единичного пространственного кода в унитарный пространственный код; на фиг. 6 — функциональная схема кольцевого счетчика 4; на фиг. 7 — функциональная схема блока 3 цифроанало- 20 гового преобразования.
Преобразователь (фиг. 1) содержит блок 1 аналого-цифрового преобразования, дешифратор 2 единичного пространственного кода в унитарный простран- 25 ственный код, блок 3 цифроаналогового преобразования и кольцевой счетчик 4.
Блок 1 аналого-цифрового преобразования (фиг. 2) содержит компараторы
5 и 6, входы 7-9 компараторов S и 6,,30 транзисторы 10-12, резистор 13 и выходы 14-17.
Блок 18 дешифрации дешифратора (фиг. 3) содержит элементы И 19 и 20, входы 21 — 25 и выходы 26 - 28. 35
Кольцевой счетчик (фиг. 6) содержит триггеры 29, выходы 30 — 56, установочный и тактовый входы 57 и 58.
Блок 3 цифроаналогового преобразования содержит усилители 59, ана- 40 логовые ключи 60 кода и выход 62.
Преобразователь работает следующим образом.
В исходном состоянии на вход 7 45 преобразователя (фиг. 1) поступает нулевой исходный сигнал Х = О.
Исходный нулевой сигнал Х = 0 на входе 7 блока 1 обеспечивает следующие сигналы на выходах 14 — 17;
0101, т е. на входы 21 и 23 блока 18 поступают сигналы от компараторов 5 и .6 на элементы И 19 и 20, но на настроечном входе 25 сигнал равен нулю, поэтому на выходах 26 — 28 сигнал тоже равен логическому нулю. Значит на входы 26 — 28 блока 3 поступают нулевые управляющие сигналы, поэтому ни один из аналоговых ключей
Вход 7
Выходы
Х
14 15 16 17
О 1 0 1
1 О 0 1
1 0 1 О
Таким образом, над множеством значений входного сигнала Х выполняются функциональные преобразования, нри которых каждому из символов ставится в соответствие свое значение единичного пространственного кода: нулю 0101; единице — 1001; двойке — 1010.
В табл. 1 каждый разряд пространственного кода соответствует прямым и инверсным выходам 14 — 17 компараторов 5 и 6 (фиг ° 2). В силу требования универсальности к преобразователю эти три возможных состояния вы- ходов 14 — 17 должны быть дешифрованы в 27 комбинаций управляющих сигналов для реализации всего множества преобразований над трехзначной входной переменкой. Такая задача нереализуема даже для четырехразрядного систематического двоичного кода, так как мощность множества различных значений для него 2 = 16, в преобразователе компаратора 5 и 6 формируют только три различных набора из шестнадцати. С одной стороны, данное обстоятельство вносит положительный эффект, так как наличие значительного числа запрещенных комбинаций входного сигнала обеспечивает существенную избыточность, которая может быть использована для обеспечения помехо60 не будет включен по сигналам от дешифратора 2.
Переходя к описанию работы устройства в целом отметим, что здесь рассмотрен один из возможных вариантов реализации функционального преобразователя (Фиг. 1) при реализации значности k = 3 ° Так как преобразователь является универсальным, то мощность множества реализуемых функций для нек го равно k = 3 = 27. Соответственно трем логическим значениям входного сигнала Х F (0, 1, 2) блок 1 обеспечивает на выходах 14 — 17 следующие логические состояния:
Т а блица 1 б
Продолжение
5 1510077 устойчивости преобразователя. Но, с другой стороны, для реализации всех возможных преобразований дешифратора
2 на реализацию свойства универсаль- Вход
5 ности необходимо ввести дополнительный формирователь вида настройки дешифратора, что в преобразователе обеспечивается кольцевым счетчиком 4 и 7 набором из двадцати четырех однотипных блоков 18 дешифрации.
Реализуемые дешифратором 2, сов- О местно а кольцевым счетчиком 4, пре- 1 образования представлены в табл.2. 2
Также приведены и функции одной переменной, реализуемые функциональным О преобразователем на выходе 62. 1
Таблица 2 табл.2
Входы блока 1
Выходы блока
ыход
11)) 24 21 23 22 25
26 27 2
О О 1
1 О 0
1 О 0
О 1 О 1 1
1 О О 1 1 ! О 1 0
О 1 О 1
1 О О 1 1
1 О 1 О 1
О О 1
1 0 О
О О 1
0 О 1
О 1 0
О 1- О
О 1 О
1 0 Î 1 1
1 0 1 О 1
О
ыход 20
Входы блока 18 Выходы блока
Вход
О О 1
0 О 1
1 О О
0 1 О 1 1
1 О О 1 1
1 0 1 О 1
U I)1 1
24 21 23 22 25 26 27 28
62
О
О
О
О 30
О
0 1 О 1 О 1 .О О
1 О О 1 О 1 О О
1 О 1 О О 1 О О
2
О
О
О О 1
О О 1
О О 1
1 О О
О О
О 1 О
1 О
1 О
О О
1 1
О 1
О 1 О
1 0 О
1 О 1
О 1 О
1 0 О
1 О 1
О О 1. О 1 1 1 О О
1 1 О О 1 1 1 О О
2 1 О 1 О 1 О О
1 О О О .О 1 0 1
1 О О О
О 1 О 1
1 О О 1 1
1 О 1 О 1
О 0 1 О 1
I 1 О О 1
2 1 О 1 О
1 - 1 О О
1 О 1 О
1 О 1 О
О
35
О
1 О О
О 1 О
О О 1
О 1 О 1 1
1 О О 1 1
1 О 1 0 1
О О ! 1 О О
1 О О 1 1 О О
1 О 1 О 1 1 О 0
О
0 40 .О
О
О
1 О О
О О 1
О 1 О
О 1 О 1 1
О 0 1 1
1 О 1 О 1
О О 1 О 1 1 1 О О
1 . 1 О О 1 1 О О 1
2 1 О 1 О 1 0 О 1
0 1 О 1 1.
1 0 О 1 1
1 О 1 О 1
1 45
О
О О 1 О 1 1 О 1 О
1 1 О О 1 1 1 О О
2 1 О 1 О 1 О 1 О
О 1 О
1 О О
1 О О
О 1 О
1 О О
О О 1!
О
О
Г
О
О 1 О 1 1
1 О О 1 1
О 1 0 1
О
О О 1 О 1 1 О 1 О
1 1 О О. 1 1 О 1 О
2 1 О 1 О 1 1 О О
О 1 О
О 1 О
О 1 О
О О 1 О 1
1 1 О О 1
2 1 О 1 О
1 О
1 ОО О
О 1 О
1 О О
1 О 1
1 О 1 О
1 О 1 О
1 О О 1
1 О 1 О
1 О О 1
1 О 1 О
1
2 55
2
О 1 О 1
О О 1 2
1 О О О (О О 1 О 1
1 1 О О 1
2 1 О 1 О
О 1 О 1 1
1 О О 1 1
1. О .1 О 1
О.
1510077
Продолжение табл,2
Вход Входы блока 18 Выходы блока
7 24 21 23 22 25 26 27 28
ыход
0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1О
1 1 0 0 1 1 0 0 1 2 2 1 0 1 0 1 0 0 1 2
0 0 1 0 1 1 0 0 1 2
1 1 0 0 1 1 0 0 0 15
2 1 0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 1 0 1 1 0 0 1 2
1 1 0,0 1 1 0 1 0 1
2 1 0 1 0 1 1 0 0 0 20
0 0 1 0 1 1 0 0 1 2
1 1 0 0 1 1 0 1 0 1
2 1 0 1 0 1 0 0 1 2
О 0 1 О 1 1 0 0 1 2
1 1 0 0 1 1 0 0 1 2
2 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Анализ реализуемых преобразований показывает (табл,2), что блоки 18 30 имеют одинаковые входные сигналы, поэтому для реализации множества требуk емых настроек потребуется k -k блоков
18, которые по внешнему сигналу управ- ления включаются (или отключаются) 35 в процессе преобразования входной функции в выходную. Общее число блоков 18 меньше на k, так как для функций констант вида: 000, 111, 222 управляющий сигнал можно подавать 40 в виде фиксированной настройки от кольцевого счетчика 4 сразу на один из входов 26 - 28 блока 3.
Реализация остальных двадцати четырех функций (табл. 2) требует, что- 45 бы три входных сигнала дешифратора 2 перемещались в пространстве в определенном порядке с одного входа блока
3 на другой. В преобразователе это достигается тем, что выходы 26-28 каждого блока 18 скоммутированы соответствующим шинным соединением с входами блока 3, Каждый блок 18 реализует логическое преобразование вида: входному сигналу Х = 0 соответ55 ствует возбужденное (единица на выходе) состояние выхода 26, сигналу
Х = 1 — единица на выходе 27 и Х = 2— на выходе 28. Вид реализуемой функции на выходе 62 преобразователя в таком случае выбирается подачей настроечного сигнала от кольцевого счетчика 4 на вход 25 i-ro, где
i 6 !1, 2, 3, ... 24 ) блока 18 и соответствующей шинной коммутацией его выходов в блоке 3 на входах 26-28.
Подобное схемное решение обеспечивает максимальный параллелизм в работе преобразователя, одинаковое и минимально-возможные задержки сигналов и, как следствие, максимально возможное быстродействие преобразователя °
Примеры осуществления функционалького преобразования для произвольно выбранной функции многозначной логики (в данном случае терхзначной логики).
Пример 1. f(Х) = 012. Из исходного состояния функциональный преобразователь переводится в требуемый режим путем настройки по входу
58 за счет подачи последовательности из пяти единиц последовательного кода (11111 . При этом на выходе 31 счетчика 4 появится сигнал "Лог.1", раз— решающий функционирование соответствующего i-го блока 18 (Лиг. 5) . Если на входе 7 преобразователя присутствует нулевой входной сигнал, то на выходах 14 — 17 будут (табл.2) присутствовать сигналы 0101, а на входах
21, 24, 23, 22 и 25 — 01011 соответственно. Поэтому в блоке 18 сработает первый элемент И 19 и на выходе
26 появится "Лог.1", с появлением которой включится первый ключевой транзистор 61 и на выходе 62 преобразователя поступит нулевое значение трехзначного кода.
Если теперь на вход 7 поступит сигнал "2" трехзначного кода, то на входах 21 — 25 блока 18 будут сигналы (табл.2) 10101, в результате чего единичный управляющий сигнал в блоке
18 появится на выходе 28, а выход 27 перейдет в исходное нулевое состояние.
В таком случае на выход 62 преобразователя поступит сигнал "2" трехзначного кода.
Таким образом, если сигналы входной переменной Х пробегают во времени все значения из Ы(0, 1, 2f, то преобразователь при данной настройке (1! 111Ò на входе 58 будет реализовать функцию У, которая пробегает соответственно значения из k в следующем порядке <О, 1, 2> .
1510077
Пример 2. Рассматриваются процедуры Аункционирования преобразователя при настройке его на реализацию еще одного типа функций напри5 мер S (X) = 220.
Из предыдущего состояния настройки (пример 1) путем последовательной подачи последовательности (11111111111111111111 ) на вход 58 проводят в кольцевом счетчике 4 в единичное состояние выход 41. Возможен и другой подход к настройке преобразователя, при котором его вначале, путем подачи сигнала "Лог.О" на вход 57, переводят в исходное состояние, а затем путем последовательной подачи двадцати четырех единиц приводят к единичному сигналу на выходе
41 счетчика 4. 20
Если на вход 7 подан сигнал "Лог.О" то соответствующий i-й блок 18 находится в рабочем состоянии и на выход
26 i-ro блока 18 поступает единичный управляющий сигнал, который подключен 25 к третьему входу 28 блока -3. В этом случае на выход 62 преобразователя поступит значение логической "2" трехзначного кода. Если ня вход 7 поступает сигнал "Лог. 1". то единичный 30 управляющий сигнал появляется на выходе 27 блока 18, а сигнал на выходе
26 становится равным нулю. Выход 27 блока 18 в данном случае также соединен третьим 3 по 35 этому на выходе 62 сохранится значение "2" трехзначного кода. При подаче на вход 7 сигнала "лог.2" в блоке
18 сигнал "1" управления появится на выходе 28 ° Сигналы на выходах 26 и 40
27, при этом равны нулю. Так как выход 28 блока 18 соединен с первым входом 26 блока 3, то на выход 62 преобразователя поступит сигнал
"Лог.О". В результате пробегания входной переменной значений . .О, 1, 2 0 на выходе 62 преобразователя получаем выбранную для реализации трехзначную Аункцию 220.
Если аналогичным образом перебрать все возможные настройки двадцати семи триггеров 29 счетчика 4 и дешифратора 2, то легко убедиться, что преобразователь реализует всю мощность множества функций трехзначной логики при пробегании входной переменной значений из k C jO» 2).
Формула из о бр етения
Функциональный преобразователь, содержащий счетчик, первые .выходы которого соединены с одноименными первыми входами дешифратора, и блок циф» роаналогового преобразования, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя за счет увеличения числа Аункций преобразования, в него введен блок аналого-цифрового преобразования, вход и выход которого соответственно являются информационным входом преобразователя и соединены с одноименными вторыми входами дешифратора, выходы дешифратора объединены с одноименными вторыми выходами счетчика и подключены к соответствующим входам блока циАроаналогового преобразования, выход которого является выходом преобразователя, тактовый и установочный-входы счетчика являются соответственно тактовым и установочным входами преобразователя.
151 0077
1510077
1510077
1510077
1510077
Составитель M. Никуленков
Редактор М. Гербер Техред Л.Олийнык Корректор С. Черни
Заказ 5829/56 Тираж 884 Попписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
