Способ выполнения мажоритарных и пороговых логических операций

 

О П И С А Н И Е 384191

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства Л .Ч,|,л. Н 03|т 19/162

3 гявлеио 15.V.1967 (№ 1155191/18-24) с присоединением заявки ¹--Гасудврственный неинтет

Совета |йнннотраа СССР но делам нэоаретеннй

Il открытей

Приоритет —Оптбликоваио 2З.V.1973. Вк1ллсгеиь Л 24

УДК 681.325.65 (088,8) Длтл оиуоликовация оппели!!я 1 1.1.197-1 автор изс бретеиия

С. Г. Сегаль

Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

СПОСОБ ВЪ|ПОЛ НЕНИЯ МАЖОРИТАРНЪ|Х И ПОРОГОВЪ|Х

ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИИ

Изобретение относится к логическим устройствам цифровой электроииой вычислительной техники, автоматики и связи.

Известен способ, выполнения мажоритарных и порогозых логических операций в колебательном коитурс фазового радиоимпульсного логического элемента, например параметроиа путем суммирования входных сигналов.

Благодаря высокой надежности, быстродействию и логической универсальности пяраметроиы в комбинационных схемах обладают существеииыми преимчществами перед видеоимпульсиыми элементами. Однако как элементарньш автомат параметрои при сущеспвующих способах построения схем значительно уступает, например, триггеру па транзисторах. Это обусловлено тем, что состояние, в которое переходит параметрои, зависит только от входных сигналов, в то время как состояние, в которое переходит триггер, зависит также и от его предыдущего состояиия. Поэтому для построения логических схем с динамической памятью, таки. . кяк триггер, счетчик, регистр приходится расходовать ие меиее терех параметронов иа каждую c+EIEI щу и|нформации.

В то же время в контуре параметрона в промежутках между интервалами возбуждения существу|от затухающие остаточные колебаиия, фязя которы.; зависит от фазы параметрических колеблиий, существовавших в предыдущем цикле возбуждения. При существующих способах построения логических схем ост ьточиые колебания рассматриваются как помеха, и параметры элемента, коэффицисит связи и тактовая частота .выбираются с таким расчетом, чтобы к началу следующего цикла возбуждения амплитуда этих колеба1п I»II была много меньше амплитуды управляющего сш нала. Это существенно ограничивает быстродействие устройства и иягрузочиую способность паряметроиа.

Логическа|с возмохкности пярлметронов в

1;; схемах кolle«IIII автоматов могут оыть значительпо рлсширеиы, и их оыстродействис увеличено, если при построении логических схем использовать остаточные колебания в качестве сигналя, несущего ииформацгпо о зл предыдущем состоянии пяраметропа. В дальиейшем будем называть такой сигиал спгиллом памяти.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема параметроия, иа фш. 2 — — график из-5 меиеиия амплитуд параметрических и остаточиых колебаний и управляющего сигналл в контуре пяраметроия; на фиг. 3 и 4 — схематическое изображение и графы переходов параметроил, обладающего свойствами тригзо гера, на фиг. 5 — график амплитуды сиифаз384191

О

1

0

0

0

0

1

1 ной состс!Вл511ощеЙ Остаточ!!Ых 1 .Очеоанпй 11рп наличии расстройки; на фиг. 6 — схематическое изображение элементарного конечного «втомата на параметроне с инверсией сигнала памяти .и граф переходов этого «втомата.

Колебательный контур параметрона (фиг. 1) образован катушкой 1 индуктивности и йелинейной емкостью диодов 2 и 8.

Постоянное напряжение смещения и высокочастотное напряжение питания (подкачки) подводятся к зажимам 4. Связь с внешними цепями осуществляется с помощью обмотки

5 связи, расположенной на общем сердечнике с катушкой 1 индуктивности. В.ходпыс сигналы ПОдВодятся через сопротивления связи 6 и 7. Выходной сигнал без инверсии снимается с зажима 8, а с инверсией — с зажима 9. Входные сигналы также можно подвертнуть инверсии, подключив сбпфоти!вления связи к зажиму 9. Число входных сигналов при одинаковых весах, в отличие от известных схем на параметронах, может быть четным.

На фиг. 2 кривая а изображает изменение амплитуды параметрических колебаний параКак видно из таблицы, параметрон реализует операцию коныонкции, если предыдущим состоянием был нуль и операцию дизьюнкцип, если предыдущим состоянием была едпйпца.

Это можно представить таыке логической функцией 0,— -LY0, 1 (ХОY) 0 i, При большом числе входных сигналов и отличном от единицы весе сигнала памяти можно реализовать сщс более сложные логические функции.

Если один из входных сигналов подвергнх ть инверсии, кс1к пОказано на фиг. 4, то получается триггер с двумя входами, Вход Х является входом установки единицы, а вход

Y — входом установки нуля.

При таком способе построения схем параметропы могут рассмс!триваться также как пороговые элементы с переме нпым порогом, зависящим от результата логической операции в предыдущем такте. Это свойство используют при построении логичеоких сетей с

«даптацисй, самоорганпзующихся систем.

Применяя в качестве отдельных входных спгмстрона. Возбуждение параметрон«прекращаегся в момент времени t! и вновь начинается в момент й. В промежутке времени

1!1. в контуре существуют затухающие остаз точные колебания (кривая б) и постепенно нарастающие управляющие колебания (кривая в), создаваемые входными сигналами.

Пара метры контура и коэффициент связи выбирают таким образом, чтобы амплитуда

10 ОСтатОЧНЫХ КОЛЕбаНИй В МОМЕНТ to бЫЛа ЭКвивалентна входному сигналу с единичным или целочисленным весом. Если средняя частота остаточных колебаний равна частоте пар«метрического возбуждения, то фаза оста15 точных колебаний в указанный момент времени совпадает с фазой параметрических колебаний в предыдх щем цикле возбуждения.

Следовательно, сигнал памяти имеет то же значение, что и предыдущее состояние пара20 метрона.

Схематическое изображение элементарного конечного автомата при двух входных сигналах с единичным весом и единичном весе сигнала памяти и его граф показано на фиг. 3, а его таблица имеет вид палов константы нуль и единица, можно получить пороги с разными абсолютными величи нами. Нетрудно получить и логические 4; элементы с нецелочисленными порогами.

CIB0HñTâà остаточных колебаний позволяют осуществить инверсию:сигнала памяти. Для этого средняя частота остаточных колебаний должна отличаться от частоты параметричеБ0 ских колебаний на некоторую величину

Л!в=!!".— !в.;р. Мы говоРим о ОРеДней частоте остаточных колебаний потому, что из-за нелинейности емкости или индуктивности параметрона их частота с изменением ам!плиту55 ды несколько меняется. Тогда напряжение остаточных колебаний можно записать в виде

Uooi = (/нач Г "! Сов (яост1+!Г) =

Е " СОЯ ((6)oap+ЛИ) Т+(go+ $g), где Г-. — начальная амп.читуда остаточ60 пых колебаний; и — коэффициент затухания; — начальная фаза; !

1 — фаза наибольшей чувствительности параметрона.

05 Это 01!ражен1!е может иметь вид

384191

ZvY

ХvY

XYvZYvXY

Фиг у

Фиг 3

ZYv ZY v Х)

Фнг

U. =Г;«е — " cos (Ль|+Л ) cos (о. t+

+(po) — Usa. e — " sin (ЛИ+Лир) sin (co a t+q;о)

Следовательно, остаточные колебания можНо предста вить как сумму д вух сдвинутых друг относительно друга на 90 колебаний частоты ирар. В силу фазоизбирательных .свойств параметрона на фазу параметрических колебаний влияет только синфазная составляющая, ее амплитуда меняется по закону

U е cos (Лв/+Л р) и, следовательно, в определенные отрезки времени принимает отрицательные значения, т. е, фаза оказывается сдвинутой на 180 относительно фазы .параметрических колебаний в .предыдущем такте.

Если выбрать параметры схемы таким ооразом, чтобы момент возбуждения параметрона (фиг. 5) совпадал с одним из этих отрезков времени, то остаточные колебания будут играть роль:сигнала памяти, значение которого я|вляется инверсией предыдущего состояния параметрона. Схематическое изображение логического элемента с инверсией сигнала памяти и его граф показаны на фиг. 6.

Такой элемент реализует днзъюнкцню, если предыдущее состояние нуль, и конъюнкцию, если предыдущее состояние единица, т. е. его логическая функция имеет вид

6,, = (ХиУ) О, (ХУ) Й

Предмет изобретения

Способ выполнения мажоритарных н лороговых логических операций в колебательном контуре фазового радиоимпульсного логического элемента, например параметрона, путем суммирования входных сигналов, имеющих фазовое представление информации, отличà îщийся тем, что, с целью расширения логических возможностей повышения быстродействия, элемент возбуждают в момент времени, когда спнфазная или противофазная с сигналом составляющая остаточных колебаний эквивалентна по амплитуде входному сигналу с соответствующим весом.

384!91

Фиг 5 кк

Состанкэе,н H. Горелов»

Техред Л. Грачева

Корректор Л, Царьковаг

Р диктор T. Рыбалова

0бл. тнн. Костромокого управления издательств, нол|гграфии и книжной торгов и

Заказ 5803 Изд. ¹ 1886 Тираж 780 Иодннсное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений н открытий

Москва, Ж-35, Раугнская паб., д. 4j5