Формирователь парафазного сигнала с высоким активным уровнем входа управления
Владельцы патента RU 2469470:
Учреждение Российской академии наук Институт проблем информатики РАН (ИПИ РАН) (RU)
Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении самосинхронной реализации формирователя парафазного сигнала с высоким активным уровнем входа управления, гарантирующей работоспособность формирователя при любых задержках составляющих его элементов. Формирователь парафазного сигнала с высоким активным уровнем входа управления, содержащий инвертор, элемент ИЛИ-И-НЕ, информационный унарный вход, подключенный к входу инвертора, управляющий вход, подключенный к входу второй группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, и две составляющие информационного выхода, вход инвертора соединен со вторым входом первой группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, выход инвертора подключен к первому входу первой группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, причем в схему введены два элемента ИЛИ-НЕ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены с выходом и входом инвертора соответственно, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ подключены к выходу элемента ИЛИ-И-НЕ, а выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ формируют парафазный сигнал и подключены к первой и второй составляющим информационного выхода формирователя соответственно. 1 ил.
Формирователь парафазного сигнала с высоким активным уровнем входа управления относится к импульсной и вычислительной технике и может использоваться при построении самосинхронных комбинационных, триггерных, регистровых и вычислительных устройств, систем цифровой обработки информации.
Известна многоразрядная схема преобразования унарного информационного сигнала в парафазный [1] (Автоматное управление асинхронными процессами в ЭВМ и дискретных системах. Под ред. В.И.Варшавского. - М.: Наука, 1986. - 400 с. (рис.11.19)), содержащая элементы И-ИЛИ-НЕ, И-НЕ, инверторы и гистерезисный триггер.
Недостаток известного устройства - большая сложность схемы и связанное с этим низкое быстродействие.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и принятым в качестве прототипа является самосинхронный однотактный D-триггер с высоким активным уровнем сигнала управления [2] (Патент №2362266 RU. Опубликовано: 20.07.2009 г. Бюл. №20. МПК H03K 3/00), содержащий инвертор, элемент ИЛИ-И-НЕ, бистабильную ячейку на элементах ИЛИ-И-НЕ и индикаторный элемент ИЛИ-И-НЕ.
Недостаток прототипа - формирование бифазного кода на информационном выходе, являющемся выходом бистабильной ячейки, что не позволяет использовать прототип в качестве приемника унарного информационного сигнала на входе комбинационной самосинхронной схемы.
Целью настоящего изобретения является обеспечение самосинхронной реализации формирователя парафазного сигнала с высоким активным уровнем входа управления, гарантирующей работоспособность формирователя при любых задержках составляющих его элементов.
Поставленная цель достигается за счет того, что в формирователе, содержащем инвертор, элемент ИЛИ-И-НЕ, информационный унарный вход, подключенный к входу инвертора, управляющий вход, подключенный к входу второй группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, и две составляющие информационного выхода, вход инвертора соединен со вторым входом первой группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, выход инвертора подключен к первому входу первой группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, введены два элемента ИЛИ-НЕ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены с выходом и входом инвертора соответственно, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ подключены к выходу элемента ИЛИ-И-НЕ, а выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ формируют парафазный сигнал и подключены к первой и второй составляющим информационного выхода формирователя соответственно.
Предлагаемое устройство удовлетворяет критерию "существенные отличия". Использование элемента ИЛИ-И-НЕ и инвертора в качестве входного блока при реализации самосинхронного однотактного D-триггера с унарным информационным входом известно. Однако использование их в данном случае позволило достичь эффекта, выраженного целью изобретения.
Поскольку введенные конструктивные связи в аналогичных технических решениях неизвестны, устройство может считаться имеющим существенные отличия.
Понятие "парафазный", используемое в тексте данной заявки, определяется следующим образом. Парафазным считается сигнал, представленный двумя составляющими - парой переменных {X, ХВ}, которые в активной фазе имеют взаимоинверсные значения: {Х=0, ХВ=1} или {Х=1, ХВ=0}. Переход парафазного сигнала из одного статического рабочего состояния в противоположное рабочее состояние может осуществляться двумя способами.
Первый способ предлагает использование парафазного сигнала со спейсером: когда переходу в следующее рабочее состояние обязательно предшествует переход в третье статическое состояние - спейсерное (нерабочее состояние или состояние гашения). Если используется состояние {1,1}, то говорят, что используется парафазный сигнал с единичным спейсером, а если состояние {0,0}, то - парафазный сигнал с нулевым спейсером. Спейсерное состояние - статическое состояние, установка которого в самосинхронной схемотехнике должна фиксироваться индикатором окончания переходного процесса, в данном случае - окончания установки спейсерного состояния.
Второй способ предлагает использование парафазного сигнала без спейсера. При этом переход из одного рабочего статического состояния в другое осуществляется через динамическое (кратковременное) состояние: {1,1} или {0,0}, - называемое транзитным состоянием.
В материалах данной заявки речь идет о формировании на выходе преобразователя парафазного сигнала с нулевым спейсером, в дальнейшем - просто парафазного сигнала.
Унарный сигнал - обычный одиночный информационный сигнал, имеющий два возможных значения: 0 или 1. Вход управления переключением в состояние "1" отражает факт появления на информационном унарном входе нового значения, которое может и совпадать с предшествующим значением.
На фиг.1 изображена схема формирователя парафазного сигнала с высоким активным уровнем входа управления.
Схема формирователя содержит инвертор 1, элемент ИЛИ-И-НЕ 2, элементы ИЛИ-НЕ 3-4, информационный унарный вход 5, вход управления 6, первую 7 и вторую 8 составляющие парафазного выхода, информационный унарный вход 5 подключен к входу инвертора 1, второму входу первой группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ 2 и первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ 4, выход инвертора 1 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ 3 и первым входом первой группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ 2, вход управления 6 соединен с входом второй группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ 2, выход которого подключен ко вторым входам первого 3 и второго 4 элементов ИЛИ-НЕ, выходы первого 3 и второго 4 элементов ИЛИ-НЕ подключены к первой 7 и второй 8 составляющим парафазного выхода формирователя соответственно.
Схема работает следующим образом. В исходном состоянии при неактивном состоянии входа управления 6 (низкий логический уровень) выход элемента 2 находится в состоянии логической "1" и обе составляющие парафазного выхода 7 и 8 находятся в состоянии "0" (в спейсере). Появление на информационном унарном входе 5 нового значения подтверждается подачей на управляющий вход 6 активного высокого уровня. Выход элемента 2 переключается в состояние логического "0", разрешая тем самым трансляцию значения унарного информационного входа и его инверсии на выходы элементов 3 и 4. Если при этом на информационном входе 5 низкий уровень, элемент 3 останется в состоянии "0", а элемент 4 переключится в состояние "1". Если на информационном входе 5 высокий уровень, элемент 3 переключится в состояние "1", a элемент 4 останется в состоянии "0".
На первый взгляд использование элемента ИЛИ-И-НЕ является избыточным, так как, с точки зрения булевой алгебры, выполняемая им функция упрощается до инверсии входа управления из-за того, что входами первой группы входов ИЛИ являются взаимоинверсные сигналы. Однако именно такое использование элемента ИЛИ-И-НЕ обеспечивает самосинхронность предлагаемой схемы формирователя.
Особенности данной схемы по сравнению с прототипом следующие.
Информационный выход является парафазным с нулевым спейсером, что позволяет использовать формирователь в качестве элемента интерфейса между синхронной схемой и самосинхронной комбинационной схемой. Парафазный выход формирователя своим состоянием индицирует окончание переходных процессов в схеме формирователя в любой фазе его работы, обеспечивая его самосинхронность.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает самосинхронную работу формирователя парафазного сигнала с высоким активным уровнем входа управления. Цель изобретения достигнута.
Источники информации
[1] Автоматное управление асинхронными процессами в ЭВМ и дискретных системах. Под ред. В.И.Варшавского. - М.: Наука, 1986. - 400 с. (рис.11.19).
[2] Патент №2362266 RU. Опубликовано: 20.07.2009 г. Бюл. №20. МПК H03K 3/00 (фиг.1).
Формирователь парафазного сигнала с высоким активным уровнем входа управления, содержащий инвертор, элемент ИЛИ-И-НЕ, информационный унарный вход, подключенный к входу инвертора, управляющий вход, подключенный к входу второй группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, и две составляющие информационного выхода, вход инвертора соединен со вторым входом первой группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, выход инвертора подключен к первому входу первой группы входов ИЛИ элемента ИЛИ-И-НЕ, отличающийся тем, что в схему введены два элемента ИЛИ-НЕ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены с выходом и входом инвертора соответственно, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ подключены к выходу элемента ИЛИ-И-НЕ, а выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ формируют парафазный сигнал и подключены к первой и второй составляющим информационного выхода формирователя соответственно.
