Многопороговый логический элемент

 

О П И С А Н И Е (ii)788384

ИЗОБРЕТЕНИЯ " ген

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.01.79 (21) 2718835/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51)М К,з

Н 03 К 19/42

Гееударстввииый комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.374 (088.8) Опубликовано 15.12.80. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 25.12.80 (72) Авторы изобретения

И. А. Пальянов, В..И. Потапов и А. П. Лысаченко (71) Заявитель

Омский политехнический институт (54) МНОГОПОРОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к пороговым логическим элементам.

Как известно, использование элементов пороговой логики в цифровых схемах приводит к существенной экономии оборудования, необходимого для технической реализации того или иного устройства. Существуют многопороговые логические элементы, легко реализуемые в интегральном исполнении, содержащие линейный сумматор, выполненный на резисторах, управляемый входными диодами, многопороговый дискриминатор 11) .

Недостатком известных многопороговых логических элементов является то, что их быстродействие определяется числом последовательно включенных однопороговых дискриминаторов и, в общем случае, тем ниже, чем от большего числа переменных реализуется многопороговая функция. С другой стороны, использование в цифровом устройстве многопороговых элементов, реализующих функции различного числа переменных, требует наличия в нем синхронизирующих сигналов, поскольку быстродействие устройства будет определяться многопороговым элементом с наибольшим числом последовательно включенных однопороговых дискриминаторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многопороговый элемент четности, содержащий линейный сумматор, состоящий из входных диодов, аноды которых через соответствующие резисторы подключены к источнику смещения и к анодам соответствующих разделительных диодов, катоды которых соединены со входом резисторного делителя, выхо10 ды которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И-НЕ, образующих однопороговые дискриминаторы {2).

Недостатком многопорогового логического элемента четности является наличие конденсаторов, изготовление которых сопряжено с определенными трудностями при использовании интегральной технологии. Кроме того, известный элемент может реализовать только функцию четности.

Цель изобретения — повышение технологичности и расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что в многопороговый логический элемент, содержащий линейный сумматор, состоящий из входных

788384 диодов, аноды которых через соответствующие резисторы подключены к полюсу источника смещения и к анодам соответствующих разделительных диодов, катоды которых соединены со входом резисторного делителя, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов

И-НЕ, образующих однопороговые дискриминаторы, введен многовходовой логический элемент И-НЕ, выход которого подключен к выходной клемме многопорогового логического элемента, а входы соединены с выходами нечетных однопороговых дискриминаторов, второй вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего четного однопорогового дискриминатора с ближайшим большим порогом срабатывания; вторые входы четных однопороговых дискриминаторов подключены к положительному полюсу источника питания.

Изменения в схеме многопорогового логического элемента и обеспечивают независимость быстродействия от числа однопороговых дискриминаторов.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого многопорогового логического элемента.

Многопороговый логический элемент состоит из линейного сумматора, имеющего и входов, многопорогового дискриминатора и выходного логического элемента И-НЕ. Линейный сумматор для каждого входа содержит попарно соединенные кремниевые диоды 1 и 2. Каждая пара диодов в точках, объединяющих их аноды через резисторы 3, управляющие весовыми коэффициентами по соответствующему входу, подключена к положительному полюсу источника 4 смещения. Катоды диодов 2 объединены и подсоединены через делитель из резисторов 5 к отрицательному полюсу источника 6 смещения. Многопороговый дискриминатор представляет собой несколько соединенных однопороговых дискриминаторов 7, выполненных на двухвходовых элементах И-НЕ.

Вход 8 каждого однопорогового дискрими"чтора соединен с соответствующим делителем из резисторов 5, развязывая, тем самым, каждый последующий дискриминатор с большим значением порога срабатывания от предыдущего. Входы 9 нечетных однопороговых дискриминаторов соединены с выходами 10 четных однопорогoBblx дискриминаторов с ближайшим большим порогом срабатывания. Входы 11 четных однопороговых дискриминаторов объединены и подсоединены к положительному полюсу источника 12 питания. Выходы 13 нечетных однопороговых дискриминаторов соединены со входами логического элемента И-НЕ 14, выход которого 15 является выходом многопорогового логического элемента. Клеммы 16 являются входами многопорогового логического элемента.

Многопороговый логический элемент работает следующим образом.

S о

1S

26

rs зо зз

iS

so

При поступлении на входные клеммы 16 многопорогового элемента двоичного набора, состоящего из одних нулей, диоды 1 проводят ток от источника 4 смещения через соответствующие резисторы 3. На входах 8 однопороговых дискриминаторов 7 присутствует потенциал логического нуля и, как следствие этого, на выход 5 многопорогового логического элемента также потенциал логического нуля.

Пусть теперь на входные клеммы 16 многопорогового логического элемента подан такой набор переменных, что

Т ),Е х;с>;)Т, где х„— значение входной переменной, а о — вес i-го входа;

Т, Та — пороги срабатывания первого и второго дискриминаторов.

В этом случае ток от источника-4 смещения через резисторы 3 и соответствующие диоды 2 поступает в цепь делителя из резисторов 5. Потенциал входа 8 однопорогового дискриминатора 7 с наименьшим порогом срабатывания Т становится достаточным, чтобы на его выходе 13 появился уровень напряжения, соответствующий «логическому нулю». На выходе 15 многопорогового логического элемента при этом появляется уровень напряжения, соответствующий «логической единице».

Если на входы многопорогового логического элемента подан такой набор переменных, что

Т )K X;co >Ту, то «срабатывает» однопороговый дискриминатор 7 с порогом Т, íà его выходе 10 устанавливается низкий уровень напряжения, что приводит к появлению «логической единицы» на выходе 13 однопорогового дискриминатора 7 с порогом срабатывания Т .

При этом на выходе 15 многопорогового логического элемента. появляется сигнал «логического нуля».

Аналогично происходит работа многопорогового элемента и при других наборах входных переменных. Если входной сигнал удовлетворяет условию

Тц+ >.Е х;ц)„>Tpj+z, (j = 0,1>2, ) то на выходе 13 одного из нечетных однопороговых дискриминаторов 7 устанавливается уровень «логического нуля», что приводит к появлению на выходе 15 элемента уровня «логической единицы».

Если для входного двоичного набора выполняется условие

Т2 +3 ).,е хсщ) Тг +2, (j = O,l,...) то на выходах 13 всех нечетных однопороговых дискриминаторов устанавливается уровень «логической единицы», а выход 15 многопорогового элемента принимает значение

«логического нуля».

Указанные изменения в структуре многопорогового логического элемента позволяют исключить из него конденсаторы и дают возможность реализации на нем любой многопороговой функции. Задержка сигнала

788384

Формула изобретения

1б

Составитель Н. Дубровская

РедакторМ Ткац Техред А. Бойкас Корректор Н. Григорук

Заказ 8380/70 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 для данного многопорогового логического элемента постоянна и не зависит от вида реализуемой функции (от числа входных переменных).

Многопороговый логический элемент, содержащий линейный сумматор, состоящий из входных диодов, аноды которых через соответствующие резисторы подключены к полюсу источника смещения и к анодам соответствующих разделительных диодов, катоды которых соединены со входом резисторного делителя, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И-НЕ, образующих однопороговые дискриминаторы, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности и расширения функциональных возможностей, в него введен многовходовой логический элемент И-НЕ, выход которого подключен к выходной клемме многопорогового логического элемента, а входы соединены с выходами нечетных однопороговых дискриминаторов, второй вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего четного однопорогового дискриминатора с ближайшим большим порогом срабатывания; вторые входы четных одопороговых дискриминаторов

4о подключены к положительному полюсу источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство С СС P № 538490, кл. Н 03 К 19/12, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 608266, кл. Н 03 К 19/42, 1978.