Пороговый элемент Советский патент 1984 года по МПК G05B1/01 

1 .

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для построения различных устройств переработки дискретной информации.

Известны пороговые логические элементы, содержащие генератор тактовых импульсов, накопитель, выходной триггер и сканирующий мультиплексор, счетный вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, информационные входы соединены с шинами входных сигналов, а первый выход со счетным входом накопителя, выходом подключенного к информационному входу триггера, блок сброса и блок контроля обнуления, одна гругша входов которого соединена с шинами входных сигналов, другая - с выходами сканирующего мультиплексора, а выход подключен к первому входу блока сброса второй вход которого соединен с вторым выходом сканирующего мультиплексора, третий вход - с выходом генератора тактовых импульсов, а четвертый вход - с выходом накопителя, при этом первьй выход блока сброса подключен к установочному входу выходного триггера, а второй - к входам сброса сканирзтащего мультиплексора и накопителя СОДанньй пороговьш элемент позволяет реализовать любую пороговую функцию с положительнь1ми весами входов,, обладает повышенным быстродействием, однако недостатком его являются малые функциональные возможности, не позволяет реализовать пороговые функции с отрицательными весами входов.

Наиболее близким по технической сущности и функциональным возможностям к данному является гюроговый элемент, содержащий генератор тактовым импульсов, сканирующий мультиплексор, СОСТОЯ1ДИЙ из распределителя импульсов, соединенного выходами с входами группы элементов И, вторые входы которых являются входами порогового элемента, а выходы соединены с входами элемента ИЛИ, выходы мультиплексора соединены с входами накопителя, состоящего из регистра сдвига илисчетчика с детектором, и выходного триггера, информационньй вход которого соединен с выходом накопиделя 2.

92.4.2

Недостатками порогового элемента являются малью функциональные возможности, реализует только пороговые функции с положительными весами вхбдов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей порогового элемента за счет реализащи пороговых функций с отрицательньп ш весами входов.

Указанная цель достигается тем, что в пороговый элемент, содержащий кольцевой распределитель импульсов, соединенный счетным входом с выходом генератора тактовьпс импульсов, а выходами - с управляющими входами мультиплексора, информационные входы которого соединены с входными информационными щинамн положительного веса, накопитель, соединенный входом сброса с последним выходом кольцевого распределителя импульсов, и триггер, вход разрешения записи которого соединен с предпоследним выходом кольцевого распределителя импульсов, а выход - с вькодной шиной, введены блок формирования счетных импульсов, блок формирования порога л второй мультиплекрор, причем управля ощие входы второго мультиплексора соединены с выходами кольцевого распределителя и птyльcoв, информационные входы с входными информационными шинами

отрицательного веса, выходы мультиплексоров соединены с входами блока формирования счетных импульсов, выходы которого соединены со счетными входами накопителя, соединенного выходами с входами блока формирования порога, выход которого соединен с информационньп 1 входом триггера.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого порогового элемента.

Пороговьй элемент содержит кольцевой распределитель импульсов 1,

подключенный выходами к управляющим входам мультиплексоров 25.3, выходы которых соединены с входами блока 4 формирования счетных импульсов, первьй и второй выход которого подключены к суммирующему и вычитающему входам накопителя 5, при зтом входы блока 6 фop fиpoвaния порога соединены с выходом на3

копителя 5, а выход - с информационным входом триггера 7.

Выход генератора тактовых импульсов 8 соединен со счетным тактовым входом кольцевого распределителя импульсов 1, выходы которого от первого до р (р - количество входных информационных шин 9 положительного веса) соединены с управляющими входами мультиплексора 2, информационные входы которого соединены с входными информационными шинами 9 положительного веса. Выходы кольцевого распределителя импульсов 1 до первого до q (q количество входных информационных шин 10 отрицателььэг|о веса) соединены с управляющими входами мультиплексора 3, информационные входы которого соединены с входными информационными шинами 10 отрицательного веса. Вход сброса накопителя 5 соединен, с (п+2)-м выходом кольцевого распределителя импульсов 1

(п max р,яр, (п+1)-й выход которого соединен с входом разрешения записи триггера 7, информационный вход которого соединен с выходом бл ка 6 формирования порога, а выход с выходной шиной 11.

Каждьй из мультиплексоров 2 и 3 может быть выполнен в виде группы элементов И, соединенных выходами с входами элемента ИЛИ. Первый из входов каждого элемента И является управляющим входом мультиплексора, а второй - информационным.

Блок 4 формирования счетных импульсов может быть выполнен в виде сумматора по модулю два, входы которого являются первым и вторым входами блока, а выход соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первьтм и вторым входами блока, а выходы являются первым и вторым выходами блока соответственно.

Накопитель может быть выполнен в виде реверсивного счетчика на 3 Pog (p-5-q+l) I k+1 разрядов. В качестве накопителя может использоваться любой из известных реверсивных счетчиков с двумя счетными входами, « .

В исходном состоянии в накопител 5 записано числа q+ Л (Я 7/0). Это достигается соединением входа сбро26924. 4

са накопителя 5 с входами установки в единичное состояние разрядов счетчика с комарами, соответствующими номерам единичных разрядов в двоич5 ном представлении числа q+ Д с

входами установки в нулевое состояние разрядов с номерами, соответств тощими номерам нулевых разрядов в двоичном представлении числа q+ Л to Блок 6 формирования порога по своим функциональным возможностям представляет пороговый элемент с весами входов, равными 2 (i 0,1,...,. jKogj (p+q+1)C-1), и t5 порогом а, равным a+q+ где а порог элемента. Он может быть выполнен на элементах И, ИЛИ следующим образом. Пусть двоичное представимеет вид:

ление порога а

f-Z

nf-i

o.,.2...oip 2 %oij2-Vfli 24...

,ч..,чз -- к2 ...2, где (p-i-4 + l)- oy2{p+q,+ -n)-i.

Пусть ,.. 0 , о. Выходы накопителя 5с I до j dg df.,. г oi..o соединены с входами элемента И, выход которого, а также выходы накопителя 5 с j+1 до

i(oiy i-oi-,2...., . oL,1)

соединены с входами элемента ИЛИ, ,/ выход которого, а также выходы накопителя 5 с i+1 до t . i J(.2-- 1 , а о6 + 0) соединены со

входами элемента И и т.д. до объединения всех остальных выходов накопителя 5.

Если оС), то последним является элемент И, а если ,0,

последним является элемент ИЛИ.Выход элемента, с входом которого соединен вьиод старшего разряда накопителя 5, является выходом блока формирования порога.

В соответствии с изложенным в частном случае, когда а 2, С 0,1,2... ogj (p+q+l)-1), блок формирования порога состоит из элемента ИЛИ, соединенного входами с

выходами накопителя 5 с + 1 и-до последнего. В частном случае, когда otg«2p -,... с/ блок 6 формирования порога состоит из элемента И, соединенного входами с выходами накопителя 5 с 8 до последнего. При а 2 блок формирования порога является шиной связи с выхода (k+1)-го разряда накопителя 5. S1 Для расширения функциональных возможностей за счет изменения величины порога а блок 6 формирования порога выполняется в виде сумматора двоичных чисел на число разрядов, равное числу разрядов накопителя 5. При этом одна группа входов сумматора соединяется с выходами накопителя 5, а другая с входами настройки порога устройства. Для реализаций пороговым элементом порога а необходимо подавать на входы настройки код, дополнительнь 4 к а , либо код, инверсный а , а на вход младшего разряда сумматора - единицу (на вход переноса). Триггер 7 по вьнюлняемым функциям является тактируемым D-триггером. Кольцевой распределитель импульсов 1 может иметь любую из известных схемных реализаций кольцевого распредели теля импульсов. Число разрядов распределителя импульсов 1 равно п+2. Функционирование предлагаемого порогового элемента происходит следующим образом. В исходном состоянии триггер 7, накопитель 5 и распреде1штель импуль сов 1 сброшены. На выходе триггера 7 - нулевой потенциал, на выходах накопителя 5 - код числа , а у распределителя импульсов 1 в единичном состоянии находится (п+2)-и разряд . При поступлении тактовых импуль сов на счетный вход распределителя 1с вьЬсода генератора 8 на его выходах с первого (вьЕхода первого разряда) до последнего, в течение длительности тактового импульса появляются единичные потенциалы (разрешающие). При появлении единичного (разрешающего) потенциала на i-м выходе (1 i t, где t miti { p,q ) он поступает на i-й вход мультиплексоров 2и 3 и разрешает прохождение на выходы мультиплексоров сигналов с их i-x информационных входных шин 9 и 10 соответственно. Сигналы с выходов мультиплексоров 2 и 3 поступают на первый и второй входы блока 4 форми1эования счетных, импульсов. Если на выходах обоих мультиплексоров 2 и 3 одинаковые сигналы (нулевые или единичные), т.е. имеются или отсутствуют импульсы положительной полярности (еди ничные), то на обоих выходах блока 4 счетные импульсы не появляются. Если на выходе мультиплексора 2 (3) 24 имеется импульс, а на выходе мультиплексора 3 (2) отсутствует, то, поступая на первьй (второй) вход блока 4 формирования счетньпс импульсов, он проходит на его первый (второй) выход, поступая на суммирующий (вычитающий) счетньй вход накопителя 5, к содержимому которого при этом прибавляется (вычитается) единица. Работа продолжается таким образом в течении t тактов, пока не будут опрошены все входы одного из мультиплексоров 2,3. В последующие (n-t) такты происходит опрос (подключение входного сигнала на выход мультиплексора) входов мультиплексора, имеющего большее число информационных шин (равное п). Если п t. входов имеет мультиплексор 2, то при опросе каждого из оставшихся информационных входов, на которые подан единичный потенциал, он с выхода мультиплексора 2 проходит через блок 4 на суммирующий вход накопителя 5, при этом к содержимому накопителя 5 каждый раз прибавляется единица. Если п t входов имеет мультиштексор 3, то при опросе каждого из оставшихся (n-t) информационных входов, на которые подан единичный потенциал, он с выхода мультиплексора 3 проходит через блок 4 на вычитающий счетный вход накопителя 5, при этом из содержимого накопителя 5 кащ1;ьй раз вычитается единица . Блок 6 формирования порога формирует на выходе единичный потенциал, если на его входы с выходов накопителя 5 поступает июд числа, большего или равного а. На (п4-1)-м такте на (п+О-м выхода распределителя импульсов 1 появляется импульс, раэреЕШющий запись в триггер 7 сигнала с выхода блока 6 формирования порога. На (п+2)-м такте импульс с (п4-2)-го выхода распределителя импульсов 1 поступает на вход сброса накопителя 5, возвращая его в исходное состояние. Цикл работы порогового элемента окончен. Со следующего такта цикл работы порогового элемента повторяется. По окончании каждого цикла работы порогового элемента на его выходной шине 11 имеется единичный потенциал.

РП 26924В

Г „по iii.ctl И HV-нальными возможностями, так как позесли lib X f п гд и. J

f, , воляет реализовать пороговые функции

левой Потенциал в противном случае. положительными, так и с отриТаким образом, данный .пороговыйцательныки весами входных переменных

элемент обладает большими функцио- любым порогом а.

ПОРОГОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий кольцевой распределитель импульсов, соединенный счетиым входам с выходе генератора тактовых импульсов, а выходами - с управлянщ{ми входами мультиплексора информационные входы которого соединены с входньвФ информационньши шинами положительного веса, накопитель, соединенный входом сброса с последним выходом кольцевого распределителя импульсов, и триггер, вход разрешения записи которого соединен с предпоследним выходом кольцевого распределителя 1 мпульсов, а выход с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены блок формирования порога, блок формирования счетных импульсов и второй мультиплексор, причем управляющие входы второго мультиплексора соединены с выходами кольцевого распределителя импульсов, информационные входы - с входными информационными шинами отрицательного веса, выходы мультиплексоров соединены с входами блока формиро(Л вания счетных импульсов, выходы с которого соединены со счетными входами накопителя, соединенного выходами с входами блока формирования порога, выход которого соединен с информационным входом триггера. ю О) ю Й1