Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывных функций (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК G06G7/25 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике , Целью изобретения вляется расширение класса воспроизводим1з1х функций . На фиг. 1-10 приведены варианты схем аналогового логического элемента, их условные обозначения и воспро изводимые характеристики. Аналоговый логический элемент (фиг, 1-2) содержит по три зам1з1каю щих Ij , 12 5 Ij и по три размыкающ -га ключей 2 (в общем случае по п ключей). В схемы на фиг, 1 выходы замыкающих If и размыкающих 2i ключей попарно объединень и образ тот выходы 3/, , З, 3,, элемента (в общем случае выходы ,), а их входы являются информационными входами ij-4g элемента (в общем случае входами 4 ги варианте схемы на фиг, 2 попарно объединены входы замыкающих 1 и размыкающих 2 ключей, которые образуют три ингЬормационных входа элемента 4, , 4,,, 4, (в общем случае з их выходы являются выходами 3,.3 (в общем случае элемента. Управляющи входы замыкаю1(их 1 и размыкакяцих 2 ключей объединенъ и подключены к выходам компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя 5 дифференциальным выходом, неинвертирующий вход 6 и инвертирующий вход 7 которого являются соответственно первым и вторым информационными вхо дами элемента. Логический элемент (релятор) (фиг. 1а) воспроизводит по каж,цому каналу функцию сигнатурного селе тирования у(П, liLLan. 1Л5дп(у1-уг) 2. . .г + 7 3 данном случае по каждому канал элемент осуществляет логическую опе рацию выбора по сигнатурному предик ту Р (у , У2 )s (у -у) одного из двух сигналов На фиг. 16 дано условное изображение трехканального логического элемента (релятора)s воспроизводящего функции сигнатурного селектирования как базового схемного элемента. На фиг. 1в приведены графики семейства функций, воспроизводимых по каждому каналу логического элемента 73 (релятора) при различных заданных переменных. Одноканальный элемент (релятор) () является также элеентарным (двухвходовым) мультиплексором, воспроизводящим по заданному сигнатурному признаку sign(у Уо) операци выбора одного из двух сигналов х или Xj. Логический элемент (фиг. 2а) воспроизводит по каждому каналу операцию двухадресного демультиплексирования ,(0 (yf Уг) L 2 1-sign(yi -уг) Вариант логического элемента (фиг. 2а) в обращенном включении (входы и выходы элементов на фиг.1а и 2а поменялись местами) является обращенным элементом (релятором). При соеди}1ении входа 4 с одним из входов 6 или 7 дифференциального усилителя 5 в обращенном одноканальном элементе (реляторе)(фиг. 2) приходим к аналоговому логическому элементу (фиг. За), воспроизводяшему по несимметричным выходам и 3. функции вьщеления (фиг, 36) и подавления (фиг. Зв) сигнала на заданном участке характеристики l-fs ign(x-y) Z -Sgn(x-y) z, 2 2 На фиг. За, 8 - источник входного сигнала х, 9 - источник опорного напряжения у, подключенный в данном случае к инвертирующему входу 7 уси лителя 5 элемента (релятора). По симметричному выходу устройство по фиг. За- воспроизводит смещенную модуль-функцию 5 ign .х-у), При соединении одного из входов 4, или 42 с инвертирующим входом 7 усилителя (.компаратора) в одноканальном элементе (реляторе) по фиг. 1 приходим к вариантам логических элементов (фиг. 4а, фиг. 5а), воспроизводящих семейство разрывных функций (фиг. 4б, в, г, д и фиг. 5б, в, г, д) , U9ign(y-X2) l-sign(y-x) , .i.л1 О2 -.- bsgn(y-x.i) 1-sign(y-x.) 2 1 2 и, в частности, функции компарирования фиг. 4д, фиг. 5д) с регулируе3мыми нижним и верхним уровнями огра ничения и с регулируемой точкой перехода с нижнего на верхний уровни, 8-10 есть соответственно источники напряжений у, х, Xj. , При соединении первого 4,, и второго 4 входов соответственно с неинвертируюшим 6 и инвертирующим 7 входами усилителя (компаратора) 5 в одноканальном элементе (реляторе) по фиг. 1 приходим к макс1}мизирую1це му амплитудному селектору (фиг. 6а) воспроизводящему определяющую опера цию непрерывной логики - операцию выбора большего из двух сигналов Xj и Xg ч 1+S iqn() х j ,Х2 ; х + + (xi -X;) 2 На фиг. 6а, 8 и 9 - соответственно источники входных сигналов х и х. На фиг. 66, в, г, д приведены графи ки семейства функций, воспроизводимых максимизирующим амплитудным селектором В частном случае при Xj 0 (фиг, 6в) или (фиг. 6д) элемен по фиг. 6а воспроизводит функцию од нополупериодного выпрямителя ,5 х(1+sign х) X. Если входные сигналы х и х при нимают два дискретных значения ;лог ческие ноль и единица) , то элемент по фиг. 6а является дизъюнктором, воспроизводящим определяющую операцию булевой двоичной алгебры логического сложения ,5(x,+X2+|x -Xjf ) . При соединении первого 4 и втор го Дл входов соответственно с инвер тирующим 7 и неинвертирующим 6 входами усилителя (компаратора) 5 в одноканальном элементе (реляторе) п фиг. 1 приходим к минимизирующему амплитудному селектору (фиг. 7а), воспроизводящему определяющую опера цию непрерывной логики операцию выбо ра меньшего из двух сигналов х и х ч 1+5 iqn (х..-Хо) (.Х1,х,) Х2 + ч T-siqtUxirxj) V +2 На фиг. 7а, 8 и 9 - источники входных сигналов x,j и х. На фиг. 76,в, гид приведены графики семейства функций, воспроизводимых минимизирую щим амплитудным селектором. В частном случае при x, (фиг. 7в) или 74 Сфиг. 7д) элемент по фиг. 7а воспроизводит функции однополупериодного выпрямления ,5 (1-s ign х) x.Если входные сигналы х их., принимают два дискретных значения (логические ноль и единица ), то элемент по фиг. 7а является конъюнктором, воспроизводящим определяющую операцию булевой алгебры логического умножения .,5(xi+X2-Ix -Xjl ). Если в одноканальном элементе реляторе) по фиг. 1 присоединить неинвертирующий вход 6 усилителя (компаратора) 5 к источнику 8 сигнала, инвертирующий вход 7 подключить к шине нулевого потенциала, а входы 4| и 42 элемента (релятора) соответственно присоединить к источнику 8 сигнала и подключить к щине нулевого потенциала (фиг. 8а) или организовать схему (фиг. 8в), то получим стройства, воспроизводящие функции однополупериодного вьтрямпения ,5(1 + 5ign х) X и ,5(1-5ignx)x4 При соединении в обращенном элементе (реляторе) по фиг. 2 одного из входов усилителя (компаратора) с входом 4 и присоединении его другого входа к шине нулевого потенциала приходим к схемам по фиг. 9а и фиг. 1Оа, воспроизводящим по несимметричным выходам функции однополупериодного вьшрямления (фиг. 96, в, фиг. 106, в), а по симметричному выходу (фиг. 9г и фиг. Юг) - функции двухполупериодного вьшрямления (модуль-функции) ,-z,x 5 i qn х х( j 5 I gn x s tqn x -|xl . Формула изобретения 1. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывых функций, содержащий п замыкающих п размыкающих ключей, объединенные правляющие входы которых соединены с соответствующими двумя выходами омпаратора, выполненного в виде ифференциального усилителя с диференциальным выходом, подключенного неинвертирующим и инвертирующим ходами соответственно к первому и торому информационным входам элеента, отличающий.ся ем, что, с целью расширения класса оспроизводимых функций, в нем выхо- ды замыкающих и размыкающих ключей попарно объединены и образуют п вь1ходов элемента, а входы замыкающих и размыкающих ключей являются 2,г соответствующимн информационными входа ми элемента. 2. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержаЕЦИй п замыкаюпщх и п размыкающих ключей, объединенные управляющие входы которых соединены с соответствующими двумя выходами компаратора, выполненного в виде диф ференциального усилителя с дифференциальным выходом, подключенного неин вертирующим и инвертирующим входами соответственно к первому и второму информационным входам элемента,, отличающий ся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций;, в нем входы замыкающих и размыкающих ключей попарно объединены и образуют п соответствую щих информационных входов элемента, а выходь замыкающих и размыкающих ключей являются 2п соответствующими выходами элемента. 3, Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-рагзрывны функций, содержащий замьшающий и раз-30

мыкаюпщй ключи, управляющие, входы которых соединены с соответствую1пз1ми двумя выходами компаратора, выполненного в виде дифференциального усилит.еля с дифференциальным выходом, подключенного неинвертирующим н ин- вертирующим входами соответственно к первому и второму информационным входам элемента, и источник опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что5 с целью расширения класса воспроизводимых функций, в нем первый информационный вход элемента соединен со входами зам1з1каш щего и размыкающего ключей, выходы

двумя выходами компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя с дифференциальным выходом, подключенного неинвертирующим и инвертирующим входами соответственно к первому и второму информационным входам элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций в нем неинвертирующий и инвертирующий входы дифференхдаального усилителя подключены ко входам одного из соответствующих ключей, выходы которых объединены и являются выходом элемента. 776 которых являются выхода.ми элемента, второй информационньга вход элемента подключен к выходу источника опорного напряжения. 4. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержа1дий замыкающий и размыкающий ключи, управляющие входы которых соединены с соответствуюВД-1МИ двумя выходами компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя с дифференциальным выходом, подключенного неин}зертирующим и инвертирующим входами соответственно первому и второму информационным входам элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в нем инвертир;лощий вход дифференциального усилителя соединен со входом одного из ключей, а вход другого ключа и объединенные выходы обоих ключей являются соответственно третьим информационным входом и выходом элемента. 5. Аналоговый логический элемент для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержащий замыкающий и размыкающий ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими

Putf

Pia.9

Vut.10

Изобретение может быть использовано для воспроизведения типовых нелинейных функций и логических операций, а также может применяться в качестве базового схемного элемента для построения нелинейных, коммутирующих, функциональных, логических и iизмерительных преобразователей. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций. Аналоговый логический элемент содержит дифференциальный усилитель с дифференциальным выходом (компаратор), который управляет состоянием п замыкающих и п размыкающих ключей таким образом, что при любой полярности входных напряжений один из этих ключей открыт, а другой закрыт. Соединение выходов в каждой паре ключей дает схему пканального логического элемента (релятора), воспроизводящего по каждому каналу операцию сигнатурного селектирования (операцию двухканального мультиплексирования). Соединение входов в каждой паре ключей дает схему п-канального обращенного логического элемента Срелятора), воспроизводяще(Л го по каждому каналу операцию двухадресного демультиплексирования. Предложено несколько основных и частных вариантов соединений входов и выходов одноканального элемента (релятора), которые воспроизводят сею | мейства типовых нелинейных, функций и ряд логических операций. 5 с.п. о -ч ф-лы, 10 ил.