Универсальный многозначный потенциальный элемент

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ".КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и ввт. сеид-ву(22) Заявлено 250177 (2>) 2450806/18-21

Союз Советскнк

Сецналнстнческнк

Республик

<«>661802 (З )М. Кл.

Н 03 К 19/00 с присоединением заявки 8о-

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОЗ)УДК б21. З74 (088.8) Опубликовано 0505.79. Бюллетень Но 17

Дата опубликования описаиия 0505.79 (72) Авторы изобретения я.Т.дуб, М.А.Раков и Ф.К.Турсунбаев ! ,,, а 1 . „ ; l с

Физико-механический институт AH украинской CCP (71) Заявитель.,(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МНОГОЗНАЧНЬ Й

ПОТЕНПИАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ. Изобретение относится к области цифровой: вычислительной техники, в частности к универсальным элементам, .работающим в К-зяачном алфавите.

Известен универсальный многозначный элемент, содержащий блоки преобразования яапряжения в фазу и фазы в напряжение fl).

Элементы такого типа при высокой универсальности и широких возможностях изменения реализуемой фуякции обладают ограяиченныМ быстродействием, определяемым тактовой частотой преобразования. 15

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретеяию является универсальный многозначный потенциальный элемент, 20 содержащий источник опорных напряжений, К-1 компараторов, К-1 управляемых ключей, сигнальные входы которых . подключены к шинам базисных напряжений, выходы входного сигнала к набо- 25 ру пороговых значений, а ключи управляются от компараторов. Управляемый ключ коммутирует базисные напряжения, с помощью которых задается выполняемая элементом логическая функция (2) .30

Недостатком элемента является большое число входящих в иего компонен« тов.

С целью упрощения элемента при сохранении высокого быстродействия в универсальный многозяачный потенциальный элемент, содержащий источник опорных напряжейий, к-.1 управляемых ключей, сигнальные входы которых подключены к шинам базисных напряжений, а выходы подключены к выходу элемента, введены К-5 каскадов с трапецеидальной характеристикой, K-5 схем определения знака первой производной и

К-5 схем определения номера участка многогорбяой трапецеидальной характеристики, а также схема определения знака напряжения многогорбяой трапецеидальной характеристики, схема избирания максимума и комбинационная схема ° Сигяальный вход каждого каскада с трапецеидальной характеристикой подключен ко входу элемента, а цва другие входа - к соответствующим цвум шинам источника опорных напрякеяий. Выход каждого каскада с трапецеидальяой характеристикой подключен ко входу соответствующей схемы определения знака первой производной и ко входу соответствующей схемы оп661802 ределения номера участка, а также через схему избирания максимума — ко входу схемы определения знака напряжений, а выходы схемы определения знака первой производной, схем определения номера участка и схемы определения знака напряжения многогорб- 8 ной трапецеидальной характеристики .через комбинационную схему подключены к управляющим входам управляемых ключей.

I, 10

На фиг . 1 представленая структурная схема универсального многозначного потенциального элемента; нафиг. 2 — диаграммы напряжений, поясняющие работу элемента; на фиг. 3вариант потенциальной схемы для деся- 5 тизначного элемента; на фиг. 4 — диаграммы напряжений, поясняющие работу каскада с трапецеидальной характеристикой.

Универсальный многозначный потен- 20 циальный элемент состоит из К/5 (где

К - реализуемая значность) каскадов 1 с передаточной характеристикой трапецеидальной формы, источника опор ных напряжений 2, К/5 схем определения номера участка многогорбной трапецеидальной характеристики 3, К/5 схем определения знака первой производной 4, схемы избирания максимума 5, схемы определения знака напряжений 6, Э0 комбинационной схемы 7 и К-1 управляемых ключей 8. Сигнальный вход каждого каскада 1 подключен ко ходу эле мента, а два других входа — к соответствующим двум выходным шинам ис» точника 2. Выход каждого касхада 1 подключен ко входу соответствующей схемы определения знака первой произ водной 4 и ко входу соответствующей схемы определения номера участка 3, а также через схему 5 - ко входу схе- 40 мы 6. Выходы схем 4, схем 3 и схемй 6 через схему 7 подключены к управляющим"входам ключей,8, сигнальные входы которых подключены к шинам базисных напряжений 7(N) а вы- 45 ходы — к выходу элемента.

Универсальный многозначный элемент работает следующим образом.

Входной сигнал поступает одновре-, менно на входы всех К/5 каскадов 1. g)

При этом в зависимости от уровня входного сигнала (Ua„) работает тат или иной каскад 1, который формирует . тра@ецеидальную передаточную характеристику (фиг. 1,2) . Опорные напряжения (акоп 1)опт ) каждого каскада 1 равны соответствующим значениям входного напряжения, при которых трапецеидальная передаточная характерис: тика каскада 1 пересекает нулевой уровень, что обеспечивает равномер- 60 ное расположение трапецеидальных передаточных характеристик каскадов 1 по всему диапазону входного напряжения. Точки излома многогорбной трапе" цеидальной характеристики и точки пе- 68

В

2 ресечения ее с нулевым уровнем соответствуют уровням квантования входного напряжения, Трапецеицальная передаточная характеристика отдельно взятого каскада 1 определяет пять значений уровня квантования.

Отклик на входное напряжение во всех каскадах 1 производится одновременно, поэтому процесс преобразования осуществляется за один такт и не зависит от значений входного напряжения.

Выходное напряжение каскадов 1 через схему 5 поступает на вход схемы б, работа которой опнсывается следующим. выражением: при U,<0

1 при Б >О

Знак первой производной трапецеидальной характеристики, формируемой

)-м каскадом 1, определяется j-й схемой 4 в соответствии со следующим выражением:

d U)

1 при ) 0 (1вк

1 а Ы

0 при.— = 0

d Рьян и Ф

0 при — — =0

d .Овх

1 при а О, а и

< ()вк где U — напряжение на выходе. j-го каскада 1.

Номер участка многогорбной трапецеидальной характеристики определяется j-й схемой 3 в соответствии с выражением:

3, !

ПРИ U>zq ххрп1г 0вхн 0рп2 +(карп онх ooi вх-Нохх дапх двх.м х где Uooo — менвиее вначеК иие опорного напряжения первого каскада 1; Брп, Uoрпz — опорные цапря(Оп2 жения j-го каскада 1, причем (1 п20р, — — 3U»< .. Выходы схем 3, 4, 6 подключены ко входам схемы 7, которая преобразует их выходные сигналы в пространственный К-значный код.

Напряжение логической единицы существует только на одном выходе комбинационной схемы и поступает на вход соответствующего управляемого ключа, который осуществляет соединение выхода элемента с одним .из базисных напряжений V(N), набор которых определяет выполняемую элементом функцию. Так как набор V(N).из К напряжений можно выбрать К .способами, то элемент может реализовать все функции одной переменной К-значной логики .

На фиг. 3 показан вариант принципиальной схемы элемента для К=10.

Элемент содержит два каскада с трапецеидальной передаточной характеристикой. Каждый каскад состоит из двух операционных усилителей 1 и 2, Линейно нарастающий участок трапе иеидальной передаточной характериг

661802 тики формируется усилителями 1. Когда выходное напряжение U усилите1 лей 1 достигает величины, равной I.Å1, диод 31 переходит в непроводящее состояние, обратная связь в усилителе1 разрывается, что приводит к скачкообразному изменению выходного напряже- 5 ния усилителей 1 до величины напряжения насыщения (U<) (фиг. 4а) . При

Ьтом диод 4 открыт, и на общем выходе 5 напряжение равно +Е. Линейно спадающий участок трапецеидальной р передаточной характеристики формирует усилитель 2, на неинвертирующий вход которого подается опорное

I напряжение U „, поэтому выходное напряжение U< усилителя при ()эх= 0 должно быть сдвинуто в область поло

1 жительных значений на величину +U „« но так как диод 6 при входном нап1 1 ряжении Uyy, U<< — Ugq1 находится непроводящем состоянии, обратная связь разомкнута, то выходное напряжение усилителя 2 равно напряжению

1 насыщения (фиг. 4б) . Когда U z — 11вх

4 + Е1 диод б 1 переходит в проводящее состояние, обратная связь замыкается и выходное напряжение усилителя 2 25 скачком изменяется до величины +Е1 и затем линейно уменьшается. В результате напряжение U на выходе 5 имеет

t трапецеидальную зависимость от входного напряжения (фиг. 4в) . При вели- 30 ! чине напРЯжениЯ 0в х > Бдя х + Uo 1 выходное напряжение второго каскада

И .1 а = Пвх Uon U = Uon Пвх ° ходкое напряжение открывает диод 4 и закрывает диод 4 . 35

Порядок работы последующих каскадов аналогичен работе первого каскада.

Знак первой производной трапецеидальной характеристики каскадов можно получить, анализируя состояние диодов 31, б j„ 4 (, а знак напряжения многогорбой трапецеидальной характеристики определяется состоянием транзиетора 7.

Такое техническое решение позволяет при сохранении высокого быстро- 45 действия сократить количество элементов в 2-3 pasa.

Формула изобретения универсальный многозначный потенциальный элемент, содержащий источник опорных напряжений, К-1 управляемых ключей, сигнальные входы которых подключены к шинам базисных напряжений, а выходы — к выходу элемента, отличающийся тем, что, с целью упрощения элемента при сохранении высокого быстродействия, в него введены К/5 каскадов с трапецеидальной характеристикой, К/5 схем ,определения знака.первой производной и К/5 схем определения номера участка многогорбой трапецеидальной характеристики, а также схема определения знака напряжеНия многогорбой трапецеидальной характеристики, схе ма избирания максимума и комбинационная схема, причем сигнальный вход каждого каскада с трапецеидальной д характеристикой подключен ко входу элемента, а два другие входа — к соответствующим двум выходным шинам источника опорных напрях<ений,выход ках»цого каскада с трапецеидальной характеристикой подключен ко входу соответствующей схемы определения знака первой производной и ко входу соответствующей схемы определения номера участка, а также через схему избирания максимума — ко входу схемы определения знака напряжения, а выходы схем определения знака первой производной, схемы определения номера участка и схемы определения знака напряжения многогорбой трапецеидальной характе- ристики через комбинационную схему подключены к управлявшим входам управляемых ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 384187, Н 03 К 3/14, 1973.

2. Кметь А.Б. и др. Вопросы построения и организации многозначных элементов и структур. Многозначные элементы и структуры ; Киев Наукова думка, 1975.

6б 1802

Составитель Д.Петрова

Техред О. Андрейко Корректор О. Ковинская

Редактор Л,утехина

Заказ 2512/65 Тираж 1059 Подписное

ЦЛИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4