Дешифратор для исправления ошибок Советский патент 1987 года по МПК H03M7/22 H03M13/05 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах с аппаратным исправлением ошибок.

Цель изобретения - повышение на- дежности функционирования.

На фиг. 1 изображена функциональная схема дешифратора; на фиг. 2 - принципиальная схема ключа переменно- го тока.

Дешифратор, исправляющий ошибки, содержит матрицу трансформаторов 1, вь прямители 2, согласующие резисторы 3, переключатели 4, ключи 5 пере- менного тока, генератор 6 синусоидального сигнала, генератор 7 прямоугольных импульсов, развязывающие диоды 8 ключ 9, блок 10 отрицательного сопротивления и общий резистор П. На фиг обозначены информационные 12 и управляющий 13 входы, выходы 14, шина 15 источника питания.

Количество столбцов матрицы трансформаторов 1 равно числу I входов дешифратора (j, I), количество ее строк равно числу М выходов дешифратора ( , М ) .

Ключ Ь переменного тока (фиг. 2) вьтолнен на полевых транзисторах 16 и 17 и диодах 18 и 19.

Генератор 7 прямоугольных импульсов предназначен для формирования на своих парафазных выходах сигналов

типа меандр с частотой синусоидального сигнала генератора 6 и может быть вьтолнен на усилителе-ограничителе либо на трансформаторе с заземленной средней точкой, повьплающей вторичной обмоткой и источником на- пряжения смещения.

Блок 10 отрицательного сопротивления может быть выполнен на усилителе и резисторе аналогично тому, как это в известном устройстве.

В основе работы дешифратора лежит следующее.

На входы 12 дешифратора поступает вектор и потенциалов

Uj (О, V), jell, I (I)

На выходах 14 дешифратора возникает вектор Z потенциалов

Z (О, V), , М, (2)

причем только один из этик потенциа- лов равен V, а остальные равны нулю, т.е.

V

(3)

Среди входных векторов V потенциалов существует множество разрешенных векторов у, каждый из которых соответствует сигналу на одном из выходов Z V ,

Этот факт можно записать следующим образом:

Ч Н Z,

(4)

где Н - матрица, содержащая I строк и М столбцов элементов

hn,j (О, 1).

(5)

В частности, выходу Z V соответствует разрешенный вектор

Ь„

у. V

i

Матрица Н польностью описывает дешифратор, так как перечисляет все разрешенные СЛОЕ:а.

Близость между разрешенным вектором у и входным вектором U оценивается величиной J

Р (V) V ( и.) /г, (6)

,- J J J

Jr-I

где Tj - определенные весовые коэффициенты, т.е. из всех разрешенных векторов будет выбирать тот, который минимизирует величину Р (Y ). В частности, если вектор U является разрешенным, то существует такой вектор у , при котором Р(у ) 0.

Выбирая г. определенным образом, можно придавать различный смысл величине P(Y). Так, если г- const, то ближайшим вектором ( является тот, в котором наибольшее число разрядов совпадает с разрядами ;;ектора U. Если же Г. г , то ближайшим вектором является тот, в котором наибольшее число младших разрядов (т.е разрядов с меньшим номером j) совпадает с младшими разрядами вектора U. Такая мера близости может быть применена для сравнения двоичных кодов чисел .

3-13058734

Преобразуют выражение (6), для че- т.е. наилучшим вектором Z является го переписывают его в векторной фор- тот, который минимизирует величину ме:(8) при условиях (2) и (3).

P{N ) (N и) г (Y и) (7) Матрица Н, описывающая дешифратор,

,., ,-,, S реализуется в устройстве матрицей Совмещая выражения (4) и (/), натрансформаторов с единичным коэффи- ходят:,

циентом трансформации следующ1№ обраP(Z) (HZ - U) r- (HZ - U), (8) зон:

h, 1, то в пересечении m-ro столбца и j-й строки матрицы включается трансформатор l.m.j, h О, то трансформатор l.m.j отсутствует.

Условно можно полагать, что матри- 5 их коэффициенты трансформации равны да содержит все трансформаторы 1, а mjy причем

I

1, если трансформатор l.m.j имеется,

hp,j (9).

( О, если он отсутствует

При этом матрица Н может рассмат- Е - Н е 0;(15)

риваться как матрица коэффициентов т , о

,1- i + n-i - 0.(.ID/

трансформации трансформаторов l.m.j.

Обозначим: - ,

.11где Т - знак транспонирования;

lu, J е.. - ток и напряжение перш 1 гп KG

вичной обмотки транс- .

. .1, 1 - векторы, причем форматора 1.т.j;

i m- m напряжение вто-Е Е., Х17) ричной обмотки транс-30

Т /S е,п, (18)

форматора l.m.j (име-I

ются в виду действу-1 (19)

ющие значения синусо-. г-

1 I 1 ; I V. iU )

идальных величин). JJ

По схеме включения токи i ),,: не за 35 Генератор 6 синусоидального сигна(ла вырабатывает напряжение с действувисят от ш, а напряжения е.„ не зави-, тт/

Jющим значением . Переключатель 4.J

сят от J. Поэтому обозначим:в зависимости от величины потенциала

на управляющем входе соединяет свой

i; imj е, е „ 1 40 выход с одним из входов, поэтому на

I/1Г) ЕГО выходе присутствует напряжение

Е, е;;,,,. 1, 1„. , если U- V,

, S,. { (21)

Каждый трансформатор l.m.j описы- ti-1л ,,

- 10, если U; 0

вается уравнениями: )

е - е,,; О ,(И) Таким образом, каждая последоваIтельная цепь, составленная из резисimj + т fn О .(12)тора 3.J с сопротивлением г. и вторич50ных обмоток трансформаторов 1.1. j Объединяя уравнения (10)- (12),l.M.j, описывается уравнением

находят:

Е - S r.i:(22)

Е; -Ill4,; е 0;(13) „

или в матричной форме

55 Е - S - г .1 О,(23)

где г - диагональная матрица с злеп , ,ментами г;,

В матричной форме эти формулы при-1

нимают вид:

S 5. .(2Д)

S 5. .(2Д)

5 13

Электрическая цепь устро1 5ства питается от единственного источника - генератора 6 и содержит только трансформаторы 1 и активные сопротивления (резисторы 3 и нагрузки выпрямите- лей 2), Поэтому напряжения и токи в этой цепи могут быть только либо синфазны напряжению на выходе генератора 6, либо противофазны ему. В первом случае будем действующие значе- ния этих напряжений и токов называть положительными, а во втором - отрицательными.

У ключа 5.т переменного тока, управляемого генератором 7 прямоуголь- ных импульсов, действующие значения тока d| через него и напряжения нем определяются уравнениями

dm / О,

n

em г- О,

dm О,

: гп Jm

(25)

(26) (27)

где знаки неравенства имеют указанный смысл. Эти уравнения переписываются в матричную форму:

(28) (29) (30)

(31)

Вследствие того, что потенциал в любой точке электрической цепи может либо совпадать по фазе с напряжением V, либо отличается ло фазе на 180 от этого напряжения, ключ 5 переменного тока не может оказаться в условиях, когда напряжение на нем не синфазно или противофазно напряжению V.

Обозначают входные сопротивления выпрямителей 2.т через R . При этом очевидно

ет (Im +

dm)Rm

(32)

или р матричной форме

е R(l + d),(33)

где R - диагональная матрица элементов R.

Первая компонента входного вектора и всегда принимается равной V, т.е

и, V(34)

и, как следует из выражения (21), S V(35)

В первом столбце матриць Н трансформаторов 1 устанавливаются все

трансформаторы (см. (9))

.т.1. Поэтому

h.

для всех m

Сопротивление резистора 3.1. ройстве выбирается очень малым, г - О

(36)

в уст- т, е. (37)

Из выражений (28) - (30) следует.

что

Se, m

(38)

или в матричной форме

Le V,(39) где L - вектор-строка единиц.

При R 7 (40)

входным током выпрямителей 2.тможно пренебречь, т.е.

1 + d О,(41)

т.е. при R.,,co уравнение (33)вырождается в (41).

Исключая из уравнений (15), (16), (23) и (41) векторы i, Е. I, находят

25

Нг /ит

( - S) - d О

(42)

0

Таким образом, при условии (40) получают задачу Лагранжа, эквивалентную следующей задаче квадратичного программирования:

min

1

Q(e)

7/ О

е

(43)

где Q(e) (

- s)( - S), (44)

а неизвестным является вектор е.

Таким образом, в электрической цепи устройства при данных входных

потенциалах U.

т.е. при определенном векторе S, устанавливаются такие напряжения е, которые минимизируют величину (44) и удовлетворяют условиям (28) и (38).

Решение этой задачи достигается при некотором е е , где вектор е° удовлетворяет условиям (28) и (39). Далее вектор е называют правиль

ным, если его компоненты е воряют условиям (38) и

е (О, V)

м

удовлет(45)

Выбирают в векторе е , являющимся решением задачи (43), максимальную

5

компоненту

„ в

т

(46)

max

Ма затем формируют травильный вектор еЛ, компоненты которого удовлетворяют условию

V при (К. m, О при i га

(47)

В 2 показано, что среди всех пра- ильных векторов вектор е минимиирует величину (44) при соблюдении словий (26), (35), (36) и (37).

Итак, вектор е минимизирует веичину (44) и удовлетворяет условиям Ю 38) и (45).

Величина V и параметры выпрямите- ей 2.т в дешифраторе выбираются таим образом, чтобы соблюдались равентва числовых величин15 V V, (48) е Z (49) При этом величины (8) и (44) совадают .

Итак, в электрической цепи устрой- 20 ства при условии (40), соответствующем выборе сопротивлений г- резисторов 3.J и данных входных потенциалах U; минимизируется величина (8). Кроме того, если вектор е, минимизи- 25 рующий величи}1у (44), удовлетворяет условиям (38) и (45), то вектор Z, минимизирующий величину (8), удовлетворяет условиям (2) и (3).

Дешифратор функционирует следующим 30 образом.

На его входы 12 подается вектор и, удовлетворяющий условиям (1) и (34). На управляющий вход 3 подается управляющий потенциал W, который в. 35 первый период времени (t) равен О, а во второй период времени (t.,) равен V. В соответствии с этим цикл работы устройства состоит из двух фаз: в первой фазе длительностью t с момента прихода входного вектора U ключ 9 разомкнут, а во второй фазе длительностью t ключ 9 замкнут.

Пока ключ 9 разомкнут, токи выпрямителей 2.т определяются величиной сопротивления R резистора 11. Это сопротивление выбирается большим и поэтому можно полагать, что в первой фазе соблюдается условие (40). Кроме того, для обеспечения этого условия сопротивление нагрузки дешифратора должно быть большим.

При этом устанавливаются такие напряжения е , которые минимизируют

. 55

величину (44). Напряжения е.. вьтрямп

ляются и в виде постоянных напряжений Z: с выходов вьтрямителей 2.f.c.

передаются на первые выводы диодов

,

Максимальное из напряжений Z. ,

т.е. напряжение Z, соответствующее напряжение е (условие (46)), передается через диод 8.т на вход ключа 9. Остальные диоды 8. оказываются закрытыми, так как к ним приложено напряжение

7 7 / П m -

(50)

После завершения переходного процесса первой фазы ключ 9 открывается и начинается вторая фаза работы. В этой фазе через выпрямитель 2.т и открытый диод 8.т течет ток

/i ( v)/(-f),(51)

где (- р) - отрицательное сопротивление блока 10.

Токи других выпрямителей 2./л равны нулю, т.к. диоды 8. заперты.

Установившееся состояние во второй фазе достигается при некоторых значениях напряжения Z и тока fi выпрямителя 2.т, причем

/Ь (V - Z)/f(52)

Сопротивление (- р) блока 10 выбирается малым по абсолютной величине. При р : О ток i ограничен только при условии

z; - V(53)

или, как следует из условия (48), при

условии

(54)

Из условия (38) при этом следует условие (47), а это эквивалетно условиям (38) и (45). Кроме того, напряжение е, возрастая во второй фазе

от е до е , остается -все время наибольшим среди напряжений ей благодаря условиям (26) и (38), При этом остается открытым только диод 8.т, что и обеспечивает возрастание е ,

Таким образом, установившийся режим второй фазы приводит к выполнению условий (38) и (45), если вторая фаза началась при условии (46). Как показано Bbmie, при этом вектор Z е минимизирует величину (8) и удовлетворяет условиям (2) и (3). Следовательно, вторая фаза заканчивается тем, что выбрасывается потен1щал V на том единственном выходе U|, который соответствует разрешенному вектору у ближайшему к

91305873

данному входному вектору U, и потенциал О - на остальных выходах 1А.

Таким образом, замена активных элементов, содержащ1х транзисторы (интеграторы и сумматоры), на матрицу транс-5 форматоров обеспечивает повышение надежности функционирования.

Кроме того, при высокой частоте синусоидального сигнала матрица трансформаторов может быть миниатюризована.

Формула изобретения

20

I. Дешифратор для исправления ошибок, содержащий согласуюш 1е резисторы., развязывающие диоды, первые выводы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, вторые выводы объединены и подключены к выходу ключа и через общий резистор - к общей шине, вход ключа через блок отрицательного сопротивления соединен 2 с шиной источника питания, управляющий вход ключа является управляющим входом дешифратора, отличающий с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования,

в дешифратор введены генератор синусоидального сигнала, генератор прямоугольных импульсов, переключатели, вьтрямители, ключи переменного тока и матрица трансформаторов, первые и

30

ющего ключа переменного тока и вхо- да.м соответствующего выпрямителя, выход которого соединен с первым выводом соответствующего развязывающего диода выход генератора синусоидального сигнала подключен к первым информационным входам переключателей и входу генератора прямоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого соеди- нены соответственно с первыми и вторыми управляющими входами ключей переменного тока, выход каждого переключа теля соединен с первым выводом соответствующего согласующего резистора, вто рой вывод которого через соединенные последовательно вторичные обмотки трансформаторов соответствующей строки матрицы трансформаторов подключен к общей шине, вторые информационные входы всех переключателей объединены и подключены к общей шине, управляющи входы переключателей являются соответ ствующими информационными входами дешифратора .

2. Дешифратор по п. 1, о т л и- чающийся тем, что ключ переменного тока выполнен на двух полевых транзисторах и двух диодах, одни разноименные выводы которых объединены и являются основным входом ключа, другой вывод каждого диода соединен с соответствующим выводом канала соответствующего полевого транзистора, другие выводы каналов которых объедивторые выводы первичных обмоток кото- 35нены и являются выходом ключа, выво- рых в каждом столбце матрицы соответ-ды затворов полевых транзисторов явственно объединены и подключены к ос-ляются соответствующими управляющими новному входу и выходу соответству-входами ключа.

17-г

Редактор А.Шандор

Составитель О.Ревинский Техред В.Кадар

Заказ 1466/56

Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

О

5

)5

0

2

30

ющего ключа переменного тока и вхо- да.м соответствующего выпрямителя, выход которого соединен с первым выводом соответствующего развязывающего диода, выход генератора синусоидального сигнала подключен к первым информационным входам переключателей и входу генератора прямоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого соеди- , нены соответственно с первыми и вторыми управляющими входами ключей переменного тока, выход каждого переключателя соединен с первым выводом соответствующего согласующего резистора, второй вывод которого через соединенные последовательно вторичные обмотки трансформаторов соответствующей строки матрицы трансформаторов подключен к общей шине, вторые информационные входы всех переключателей объединены и подключены к общей шине, управляющие входы переключателей являются соответствующими информационными входами дешифратора .

2. Дешифратор по п. 1, о т л и- чающийся тем, что ключ переменного тока выполнен на двух полевых транзисторах и двух диодах, одни разноименные выводы которых объединены и являются основным входом ключа, другой вывод каждого диода соединен с соответствующим выводом канала соответствующего полевого транзистора, другие выводы каналов которых объедиКорректорМ. Демчик

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в цифровых устройствах с аппаратным исправлением ошибок позволяет повысить надежность функционирования. Дешифратор содержит согласующие резисторы 3, развязывающие диоды 8, ключ 9, блок 10 отрицательного сопротивления- и общий резистор 11. Введение матрицы трансформаторов 1, выпрямителей 2, переключателей 4, ключей 5 переменного тока, генератора 6 синусоидального сигнала и генератора 7 прямоугольных импульсов обеспечивает исключение активных элементов, что повышает надежность функционирования дешифратора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а & (Л ts Е}МЗ со О СЛ 00 СО А/л/