Аналоговый мультиплексор

Изобретение относится к автоматике и многозначной вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов многозначных вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, многозначных процессоров. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от двух аргументов - входных k-уровневых сигналов. Для достижения указанного технического результата предлагается аналоговый мультиплексор, предназначенный для воспроизведения функций многозначной логики, и который может быть использован в системах вычислительной техники как средство обработки многозначных данных, содержащий k+1 функциональных преобразователей (1₁, …, U_k+1), каждый из которых содержит k-1 компараторов (2₁ …, 2_k-1) и k-1 аналоговых переключателей (3₁, …, 3_k-1); за счет указанных функциональных преобразователей и особой схемы их соединения обеспечена реализация произвольной k-значной логической функции, зависящей от двух аргументов - входных k-уровневых сигналов. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к автоматике и многозначной вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов многозначных вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, многозначных процессоров и др.

Известны аналоговые мультиплексоры (см., например, фиг.1 в описании изобретения к авт. св. СССР 1679507, кл. G06G 7/25, 1991 г.), которые содержат функциональный преобразователь и могут реализовать произвольную k-значную логическую функцию f(х), зависящую от одного аргумента - входного k-уровневого сигнала x.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных аналоговых мультиплексоров, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация произвольной k-значной логической функции, зависящей от двух аргументов - входных k-уровневых сигналов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип аналоговый мультиплексор (фиг.1a в описании изобретения к авт. св. СССР 1300507, кл. G06G 7/25, 1987 г.), который содержит функциональный преобразователь и может реализовать произвольную k-значную логическую функцию f(х), зависящую от одного аргумента - входного k-уровневого сигнала x.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация произвольной k-значной логической функции, зависящей от двух аргументов - входных k-уровневых сигналов.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от двух аргументов - входных k-уровневых сигналов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в аналоговом мультиплексоре, содержащем функциональный преобразователь, который содержит k-1 аналоговых переключателей и k-1 компараторов, у которых коммутационный контакт предыдущего аналогового переключателя соединен с нормально разомкнутым контактом последующего аналогового переключателя, а инвертирующий, неинвертирующий входы и выход m-го $$\left(m=\overline{\mathrm{1,}k-1}\right)$$ компаратора соединены соответственно с входом, m-ым компараторным входом функционального преобразователя и управляющим входом m-го аналогового переключателя, подсоединенного нормально замкнутым контактом к (m+1)-му переключательному входу функционального преобразователя, первый переключательный вход и выход которого образованы соответственно нормально разомкнутым контактом первого и коммутационным контактом (k-1)-го аналоговых переключателей, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены k аналогичных упомянутому функциональных преобразователей, причем r-й $$\left(r=\overline{\mathrm{1,}k}\right)$$ переключательный вход и выход первого функционального преобразователя соединены соответственно с выходом (r+1)-го функционального преобразователя и выходом аналогового мультиплексора, подсоединенного первым и вторым информационными входами соответственно к входу первого и входу (r+1)-го функциональных преобразователей.

На фиг.1 и фиг.2 представлены соответственно схема предлагаемого аналогового мультиплексора и схема функционального преобразователя, использованного при построении указанного мультиплексора.

Аналоговый мультиплексор содержит функциональные преобразователи 1₁, …, 1_k+1. Каждый функциональный преобразователь содержит компараторы 2₁, …, 2_k-1 и аналоговые переключатели 3₁, …,3_k-1, у которых коммутационный контакт предыдущего аналогового переключателя соединен с нормально разомкнутым контактом последующего аналогового переключателя, а инвертирующий, неинвертирующий входы и выход компаратора 2_m $$\left(m=\overline{\mathrm{1,}k-1}\right)$$ соединены соответственно с входом, m-ым компараторным входом функционального преобразователя и управляющим входом переключателя 3_m, подсоединенного нормально замкнутым контактом к (m+1)-му переключательному входу функционального преобразователя, первый переключательный вход и выход которого образованы соответственно нормально разомкнутым контактом переключателя 3₁ и коммутационным контактом переключателя 3_k-1. Второй, первый информационные входы и выход аналогового мультиплексора соединены соответственно с входом преобразователя 1_r+1 $$\left(r=\overline{\mathrm{1,}k}\right)$$ , входом и выходом преобразователя 1₁, подсоединенного r-ым переключательным входом к выходу преобразователя 1_r+1.

Работа предлагаемого аналогового мультиплексора осуществляется следующим образом. На его первый и второй информационные входы подаются соответственно k-уровневые сигналы x₁ и x₂, принимающие логические значения 0, …, k-1. На m-ом $$\left(m=\overline{\mathrm{1,}k-1}\right)$$ компараторном входе каждого из всех функциональных преобразователей фиксируется напряжение, представляющее логическое значение m - 0,5. На r-ом $$\left(r=\overline{\mathrm{1,}k}\right)$$ переключательном входе преобразователя 1_q+2 $$\left(q=\overline{\mathrm{0,}k-1}\right)$$ фиксируется напряжение, представляющее логическое значение f(q, r-1)∈{0, …, k-1} реализуемой k-значной логической функции f(x₁, x₂) на i-ом (i=k×q+r) неповторяющемся наборе логических значений ее аргументов x₁, x₂. Если напряжение на инвертирующем входе компаратора 2_m больше либо меньше напряжения на его неинвертирующем входе, то в управляемом этим компаратором переключателе 3_m нормально замкнутый контакт соответственно замкнут либо разомкнут, а нормально разомкнутый - соответственно разомкнут либо замкнут. Таким образом, на выходе предлагаемого аналогового мультиплексора получим

$$Z=\underset{i=1}{\overset{\text{}N}{V}}f\left({\alpha }_{i1},{\alpha }_{i2}\right)\cdot \left({\psi }_{{\alpha }_{il}}\left(x_1\right)\wedge {\psi }_{{\alpha }_{i2}}\left(x_2\right)\right)=f\left(x_1,x_2\right),\left(1\right)$$

где N=k²; и ∧, ∨ есть символы, обозначающие алгебраическое умножение и конъюнкцию, дизъюнкцию двузначной логики; f(α_i1, α_i2)∈{0, …, k-1} - логическое значение k-значной логической функции f(x₁, x₂) на i-ом неповторяющемся наборе логических значений α_i1, α_i2∈{0, …, k-1} ее аргументов x₁, x₂; $${\psi }_{{\alpha }_{ij}}\left(x_j\right)=\{\begin{array}{l}1приx_j={\alpha }_{ij}\\ 0приx_j\ne {\alpha }_{ij}\end{array}.$$ Согласно (1), настройка мультиплексора (фиг.1) на реализацию произвольной k-значной логической функции f(x₁, x₂) выполняется с помощью напряжений, которые действуют на переключательных входах преобразователей 1₂, …, 1_k+1 и задают логические значения реализуемой функции. Например, для настройки мультиплексора (фиг.1) на реализацию трехзначной функции f(x₁, x₂) (см. таблицу) имеем следующее: f(0, 0)=2, f(0, 1)=2, f(0, 2)=2, f(1, 0)=1, f(1, 1)=0, f(1, 2)=0, f(2, 0)=1, f(2, 1)=2, f(2, 2)=1.

x1	x2	f(x1, x2)	x1	x2	f(x1, x2)	x1	x2	f(x1, x2)
0	0	2	1	0	1	2	0	1
0	1	2	1	1	0	2	1	2
0	2	2	1	2	0	2	2	1

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый аналоговый мультиплексор обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает реализацию произвольной k-значной логической функции, зависящей от двух аргументов - входных k-уровневых сигналов.

Аналоговый мультиплексор, предназначенный для реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от двух аргументов - входных k-уровневых сигналов, содержащий функциональный преобразователь, который содержит k-1 аналоговых переключателей и k-1 компараторов, у которых коммутационный контакт предыдущего аналогового переключателя соединен с нормально разомкнутым контактом последующего аналогового переключателя, а инвертирующий, неинвертирующий входы и выход m-го ( $$m=\overline{\mathrm{1,}k-1}$$ ) компаратора соединены соответственно с входом, m-ым компараторным входом функционального преобразователя и управляющим входом m-го аналогового переключателя, подсоединенного нормально замкнутым контактом к (m+1)-му переключательному входу функционального преобразователя, первый переключательный вход и выход которого образованы соответственно нормально разомкнутым контактом первого и коммутационным контактом (k-1)-го аналоговых переключателей, отличающийся тем, что в него дополнительно введены k аналогичных упомянутому функциональных преобразователей, причем r-й ( $$r=\overline{\mathrm{1,}k}$$ ) переключательный вход и выход первого функционального преобразователя соединены соответственно с выходом (r+1)-го функционального преобразователя и выходом аналогового мультиплексора, подсоединенного первым и вторым информационными входами соответственно к входу первого и входу (r+1)-го функциональных преобразователей.