Аналоговый мультиплексор

Изобретение предназначено для воспроизведения функций многозначной логики и может быть использовано в системах вычислительной техники как средство обработки многозначных данных. Техническим результатом является обеспечение реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов. Устройство содержит n×N интервальных идентификаторов, каждый из которых содержит два компаратора, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, замыкающий и размыкающий ключи. 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, патент РФ 2417434, кл. G06G 7/25, 2011 г.), которые содержат интервальный идентификатор и могут реализовать произвольную k-значную логическую функцию ƒ(x), принимающую одинаковые значения для k-1 различных значений ее аргумента х-входного k-уровневого сигнала.

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 n аргументов - входных k-уровневых сигналов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип аналоговый мультиплексор (патент РФ 2117329, кл. G06G 7/25, 1998 г.), который содержит интервальный идентификатор и может реализовать произвольную k-значную логическую функцию ƒ(х), принимающую одинаковые значения для k-1 различных значений ее аргумента х- входного k-уровневого сигнала.

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 n аргументов - входных k-уровневых сигналов.

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

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в аналоговом мультиплексоре, содержащем интервальный идентификатор, который содержит замыкающий и размыкающий ключи, два компаратора и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подсоединенный выходом и первым, вторым входами соответственно к управляющему входу замыкающего, размыкающего ключей и выходам первого, второго компараторов, инвертирующие входы которых объединены, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены n×N-1(N=kⁿ-k^n-1) аналогичных упомянутому интервальных идентификаторов, в каждом из n×N интервальных идентификаторов первый, второй, третий, четвертый, пятый входы и первый, второй выходы соединены соответственно с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующими входами первого, второго компараторов, входами и выходами замыкающего, размыкающего ключей, все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я ( ) группа содержит n интервальных идентификаторов, в первой группе пятые входы всех интервальных идентификаторов объединены, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов N-й группы соединены с первым выходом n-го интервального идентификатора i-й группы и выходом аналогового мультиплексора.

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

Аналоговый мультиплексор содержит интервальные идентификаторы 1₁₁, …, 1_Nn (N=kⁿ-k^n-1). Каждый интервальный идентификатор содержит первый и второй компараторы 2₁ и 2₂, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, выход которого соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 4₁ и 4₂, подсоединенных выходами соответственно к первому и второму выходам интервального идентификатора, второй, третий, четвертый, пятый и первый входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами компараторов 2₁, 2₂, входами ключей 4₁, 4₂ и объединенными инвертирующими входами компараторов 2₁, 2₂. Все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я ( ) группа содержит идентификаторы 1_i1, …, 1_in, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, пятые входы идентификаторов 1₁₁, …, 1_1n объединены, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы идентификаторов 1_N1, …, 1_Nn соединены с первым выходом идентификатора 1_in и выходом аналогового мультиплексора.

Работа предлагаемого аналогового мультиплексора осуществляется следующим образом. На первый и второй, третий входы идентификатора 1_ij ( , ) подаются соответственно k-уровневый сигнал х_j, принимающий логические значения 0, …, k-1, и напряжения, представляющие логические значения α_ij-0,5, α_ij+0,5 ( ). На четвертом входе идентификатора 1_i1 и пятом входе идентификатора 1₁₁ фиксируются напряжения, представляющие соответственно логические значения и реализуемой k-значной логической функции ƒ(x₁, …, x_n) на i-м и (N+1)-м неповторяющихся наборах логических значений ее аргументов х₁, …, х_n. При этом число всех возможных неповторяющихся наборов логических значений аргументов реализуемой функции ƒ(x₁, …, x_n) равно kⁿ,

и - k^n-1 одинаковых логических значений функции ƒ(x_l, …, x_n). Если x_j=α_ij(x_j≠α_ij), то в идентификаторе 1_ij и ключ 4₁ замкнут (разомкнут), а ключ 4₂ разомкнут (замкнут). Таким образом, на выходе предлагаемого аналогового мультиплексора получим

где · и ∧, ∨, ^- есть символы, обозначающие алгебраическое умножение и конъюнкцию, дизъюнкцию, инверсию двузначной логики. Согласно (1) настройка мультиплексора (фиг.1) на реализацию произвольной k-значной логической функции ƒ(x₁, …, x_n) выполняется с помощью напряжений, которые действуют на втором, третьем входах идентификатора 1_ij и задают логическое значение α_ij, а также с помощью напряжений, которые действуют на четвертом, пятом входах соответственно идентификаторов 1_i1, 1_l1 и задают логические значения реализуемой функции. Например, для настройки мультиплексора (фиг.1) на реализацию трехзначной функции ƒ(x₁,x₂) (см. таблицу) имеем следующее: α₁₁=1, α₁₂=0, ƒ(1,0)=1; α₂₁=1, α₂₂=1, ƒ(1,1)=0; α₃₁=1, α₃₂=2, ƒ(1,2)=0; α₄₁=2, α₄₂=0, ƒ(2,0)=1; α₅₁=2, α₅₂=1, ƒ(2,1)=2; α₆₁=2, α₆₂=2, ƒ(2,2)=1; α₇₁=0, α₇₂=0, ƒ(0,0)=2.

x1	x2	ƒ(x1, x2)	x1	x2	ƒ(x1, x2)	x1	х2	ƒ(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 n аргументов - входных k-уровневых сигналов.

Аналоговый мультиплексор, предназначенный для реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов, содержащий интервальный идентификатор, который содержит замыкающий и размыкающий ключи, два компаратора и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подсоединенный выходом и первым, вторым входами соответственно к управляющему входу замыкающего, размыкающего ключей и выходам первого, второго компараторов, инвертирующие входы которых объединены, отличающийся тем, что в него дополнительно введены n×N-1(N=kⁿ-k^n-1) аналогичных упомянутому интервальных идентификаторов, в каждом из n×N интервальных идентификаторов первый, второй, третий, четвертый, пятый входы и первый, второй выходы соединены соответственно с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующими входами первого, второго компараторов, входами и выходами замыкающего, размыкающего ключей, все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я ( ) группа содержит n интервальных идентификаторов, в первой группе пятые входы всех интервальных идентификаторов объединены, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов N-й группы соединены с первым выходом n-го интервального идентификатора i-й группы и выходом аналогового мультиплексора.