Универсальный логический элемент

 

2I7450

ОП ИСАН И Е

ИЗОЫ ЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 01.VII.1965 (№ 1016009/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 07.V.1968. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 6.VIII.1968

Кл. 21ат, 36/18

42пй, 7/00

МПК Н 03k

С 06I

УДК 681.325.65 (088.8) Комитет оо делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

А. П. Вишневский

Заявитель

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Известны универсальные логические элементы, выполненные на пассивных деталях.

Предложенный элемент отличается от известных тем, что он содержит подключенную к источнику питания переменного тока с дискретным линейчатым спектром последовательного включения одну линейную реактивность и группу из ряда параллельно соединенных нелинейных реактивностей, причем каждая нелинейная реактивность имеет собственный управляющий вход, соединенный с источником входного сигнала. Такое выполнение логического элемента обеспечивает возможность образования любой переключательной функции без изменения схемы элемента. Предложенный элемент отличается от известных также тем, что он состоит из последовательно включенных одной линейной и одной нелинейной реактивностей, причем нелинейная реактивность имеет несколько управляющих входов. Такое выполнение элемента упрощает его конструкцию.

Схема универсального логического элемента от двух переменных приведена на фиг. 1.

Логический элемент выполнен на резонансном диэлектрическом усилителе, использующем соединенные попарно последовательновстречно нелинейные емкости 1 и 2, 8 и 4. Эти емкости между собой включены параллельно, так что у усилителя образуется два независимых входа управления, к которым подсоединяются диоды 5 и б детекторов. На входы 7 и

8 поступает двоичная информация в виде амплитуды синусоидальных колебаний. Примем, что единице двоичной информации соответствуют колебания большой амплитуды, а нулю — колебания малой амплитуды или полное отсутствие колебаний. Синусоидальное напряжение, поступающее на вход логического элемента, детектируется, в точке соединения ем10 костей образуегся уровень постоянного напряжения К которое, управляя емкостью, перестраивает резонансную частоту диэлектрического усилителя.

При отсутствии информации на входах 7 и

13 8 собственная частота усилителя равна fo. Нелинейные емкости в каждой паре 1 и 2, 3 и 4 имеют одинаковые параметры. Величины пар емкостей выбираются так, что эквивалентные

С1С С1 1 СзС4 Сх

20 емкости C = —, С, =

С1+С 2 Сз+С4 2 связаны между собой соотношением С1,) С в.

Поэтому веса входов логического элемента различны, хотя действующий уровень посто2Б янного напряжения на каждом из них одинаков. Сигнал, поступающий на вход 8, перестраивает резонансную частоту диэлектрического усилителя на дискретную величину

Л -— — -/1 — -j0, а сигнал, поступающий на вход 7, 30 перестраивает ее на величину Л = — fo. Од217450, fx )) 11

Таблица

2 3

11 12

М и/л ху .х ху х у ху

y xyVxy х /у хну х /у

Ж и/п г/ху ху,0 0

0

0

1

0 0

0

1 1

0

0 0

0 1

1 0

1 1

0

50 новременное воздействие сигналов на входы

7 и 8 приводит к изменению резонансной частоты усилителя на Afq — — f3 — j<, при этом соотношение между емкостями С11 и С12, должно быть такое, чтобы выполнялись условия

А f3 f2 - f 1 л f2 / f1 / f а 1 f3 ) то же время желательно, чтобы Л f =/ъ f"

На вход 9 схемы логического элемента подается настроечный сигнал в виде переменного напряжения U с заданным составом линейчатого спектра. Вид выполняемой элементом функции определяется количеством спектральных составляющих и их взаимным расположением. На описываемом логическом элементе могут быть реализованы все 22"=16 функций от двух переменных. Соответственно настроечное напряжение U принимает 16 значений с различными комбинациями из множества частот спектра. Максимальное число спектральных составляющих, т. е. мощность спектра, равно 2" =4. Абсолютные значения частот спектра /„, /„, „, 1СЗ выбираются соответственно равкыми дискретным резонансным частотам диэлектрического усилителя

/о, /1, 4, /з. Перестройка универсального логического элемента с одной функции на другую обеспечивается изменением спектрального состава настроечного напряжения.

Для получения элемента, способного выполнять любую функцию от трех переменных, необходимо добавить еще одну пару управляемых емкостей для организации входа третьей переменной. Мощность спектра при этом равна 2З=8, а количество реализуемых функ. ций без изменения конфигурации схемы достигает 2s=256 В общем случае число переменных определяет количество пар нелинейных емкостей, мощность спектра — максимальное число спектральных составляющих, равное р=2", и число выполняемых функций

N=2/ . Число функций увеличится, если, кроме основных, организовать дополнительные входы, путЕм подсоединения детектирующих диодов-к c11åäíèì точкам соединения нелинейных емкостей.

Диэлектрический усилитель обладает достаточными формирующими свойствами. Коэффи5

Z0

С выхода 10 схемы логического элемента снимается переработанная двоичная информация в виде амплитуды синусоидальных колебаний, присутствующих на выходе только в случае попадания в полосу пропускания диэлектрического усилителя одной из спектральных составляющих напряжения, задающего логическую функцию.

Принцип действия универсального логического элемента (УЛЭ) поясним непосредственным рассмотрением выполнения логических функций. УЛЭ настроен на функцию константа нуль z=0, когда на вход 9 не подается ни одна из спектральных составляющих. При подаче напряжения U содержащего одну спектральную составляющую с частотой f,з

УЛЭ выполняет функцию конъюнкции z=xy.

Действительно, сигнал на выходе усилителя будет присутствовать только в том случае, если на оба входа 7 и 8 одновременно поступает информация, т. е. когда резонансная частота диэлектрического усилителя станет равной

fa=/ сз

Напряжение, содержащее составляющую спектра с частотой f настраивает элемент на выполнение функции запрета по уя=ху.

Колебания на выходе 10 элемента будут лишь при наличии информации на входе 7, когда

/2=f.2. При других ситуациях входных сигналов амплитуда колебаний на выходе равна нулю. Все выполняемые функции сведены в таблицу. циеит передачи усилителя по напряжению должен быть равен единице, что обеспечивается -путем выбора амплитуды высокочастотного питающего напряжения. Коэффициент усиления по мощности диэлектрического усилителя достигает порядка Кр —— 102 —:10З. и логический элемент:имеет хорошую нагрузочную способность.

Универсальный логический элемент может быть выполнен и на базе резонансного магнитного усилителя с несколькими обмотками управления (фиг. 2). Настроечное напряжение -с -заданный составом линейчатого спектра поступает на .:резонансный контур 11, 12 и

И, ноеледоватеЛьно с которым -включен диодный мостик с диодами 14, 15, 1б и 17. Информация на вХоде и выходе такого элемента представлена в виде постоянного тока. Различие весов по входам 18 и 19 обеспечивается

217450

Предмет изобретения

Фиг. 2

Составитель А. В. Шилейко

Редактор T. Горшкова Техред P. М. Новикова Корректор О. Б. Тюрина

Заказ 2132г21 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр, Серова, д. 4

Типография, пр, Сапунова, 2 за счет разного количества витков входных обмоток подмагничивания. Выходной сигнал в виде выпрямленного тока снимается с диагонали 20 — 21 моста.

Настройка универсального логического элемента может осуществляться как вручную с помощью переключателей, так и автоматически при питании от частотно-гармонических многоустойчивых элементов. Наличие наряду со статическим признаком (током или напряжением) динамического признака (синусоидальные колебания) выходного сигнала позволяет гибко организовывать взаимодействие элементов.

1. Универсальный логический элемент, состоящий из нелинейного резонансного контура с внешним управлением резонансной частотой, отяггчатщийся тем, что, с целью обеспечения возможности образования любой переключательной функции без изменения схемы элемента, он содержит подключенную к «сточнику питания переменного тока с дискретным линейчатым спектром последовательного включения одну линейную реактивность и группу из ряда параллельно соединенных не1р линейных реактивностей, причем каждая нелинейная реактивность имеет собственный управляющий вход, соединенный с источником входного сигнала.

2. Элемент по п. 1, отличагощийся тем, что, 15 с целью упрощения его конструкции, он состоит из последовательно включенных одной линейной и одной нелинейной реактивностей, причем нелинейная реактивность имеет несколько управляющих входов.