Коммутационное устройство Советский патент 1987 года по МПК H03K17/04 

столбец D-триггеров, к каждому основному буферному формирователю включенвстречно-параллельно дополнительный буферный формирователь 15. В каждый элемент матрицы переключателя введены двухвходовой элемент И, входы которого подключены к соответствующим горизонтальной 25 и вертикальной шинам 26 выборки, а выход - к D-входу D-триггера,

1

Устройство относится к электронной технике, автоматике и вычислительной технике, а именно к электронной коммутаци- он-пой технике, и предназначено для pea- лизации в микроэлектронном исполнении.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей коммутацион HOIT) устройства, а именно обеспечение передачи коммутируемых сигналов в обоих на- правлениях, причем одновременно в устройстве могут быть установлены соединения с противоположными направлениями передачи.

На фиг. I изображе и1 структурная схема матрично1 о переключате./1я 3x3; на фиг. 2 и 3 -- функциональные схемы элемента ко.ммугационной матрицы и буферного фор- миронателя соогветственно; на фиг. 4 - структурная схема коммутационного уст- 00 ист в а б.хб.

Матричный переключатель (фиг. 1) содер- ки девять коммутационных эле.ментов 1 (с)иг. 2), каждый из которых состоит из D-триггера 2, управляемого ключа 3, например МДП-транзистора, логического элемента И 4 и логическою элемента (QX4- -I-QY) 5. Через коммутационные элементы прохо.цят горизонтальные 6 (Х) и вертика, 1ьн1)1е 7 (У) шины выборки (фиг. 1 и 2), пина 8 выбора направления Q. Переключатель содержит также столбец из трех основных буфе()ных формирователей 9, строку из трех основных буферных формирователей 10, три D-триггера 11 управляющей четвертой строки матрицы, три D-триггера 12 управляющего четвертого столбца матрицы, горизонтальные 13 и вертикальные 14 пн(|)ор иациоин|11е шипы, дополнительные буферные формирователи 15 в строке и до- по.пните ьные буферные формирователи 16 в столбце буферных фор.мирователей. Имеется столбец из трех элементов И 17, строка из трех элемептов И 18, логический блок 19, первая 20 и вторая 21 управляющие НП1НЫ, третья 22 и четвертая 23 управляюи логический элемент (QX-fQY), где Q-сиг- нал на шине выбора направления, X и Y - сигналы на горизонтальной и вертикальной шинах выборки, выход которого подключен к С-входу триггера. Кроме того, в каждый матричный переключатель .введен логический блок 19, упрош,ающий управление переключателем в коммутационном усгройстве. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

щие шины, внешние М1ины выборки строк 24 и столбцов 25. Внешними для матричного переключателя являются такке вертикальные 26 и горизонтальные 27 ко.ммути- руемые тины коммутационного устройства, щина 28 выбора столбца переклю ателей и шина 29 выбора строки переключателей.

Коммутационное устройство (фиг. 4) содержит четыре MaTpH4fibix переключателя 30, объединенных в матрицу, вертикальные коммутируемые шины 26 и горизонта.чьные коммутируемые шины 27, 1иины 24 выборки строк в переключателе, ujnHbi 25 выборки столбцов в переключателе, шины 31 выборки столбцов переключателей Е коммутационном устройстве, и 32 строк переключателей в коммутационном устройстве.

Выход D-триггера 2 (фиг. 2) коммутационного эле.мента соединен с затвором к.,чючевого транзистора (ключа) 3, управляющий вход С - с выходом логического элемента 5, управ;гяюпи1Й вход D - с выходом логического элемента 4, входы пос- ледпего подключены к шинам 6 и 7 выборки строки (X) и столбца (У). Логический элемент 5, выполняющий функцию QX+QY, подключен своими входами к шинам 6, 7 и шине 8 выборка папрапления Q. Ключевой транзистор 3 своими истоком и стоком соединяет соответствующие вертикальную 14 и горизонтальную 13 информационные шины переключателя (фиг. 1). Горизонта.чьная UJH- на 13 объединяет входы ключей 3 в строке переключателя и подк. почспа к в.lxoдy основного буферного формирователя 9 и входу дополнительного буферного формирователя 16 столбца буферных формирователей. Входы основных буферных формировате.чей 9 и выходы дополнительных буферных формирователей 16 попарно объединены в горизонтальные коммутируемые ншпы 27 коммутационного устройства. Вертикал ная н1и- на 14 об ьединяет выходы ключей 3 в столбце переключателя и подключена к входу основного буферного формирователя 10 и выходу дополнительного буферного формирователя 15 строки буферных формирователей. Выходы основных буферных формирователей 10 и входы дополнительных буферных формирователей 15 попарно объединены в вертикальные коммутируемые шины 26 коммутационного устройства. Выходы D-триггеров 11 четвертой управляющей строки соединены с управляющими входами соответствующих буферных формирователей 10 и 15;пря.мой выход триггера 11 соединен с управляющим входом основного бу- ферного формирователя 10, инверсный - с управляющим входом дополнительного 15. Входы С триггеров 1 1 подключены к соответствующим шинам 7 выборки столбца (Y), а входы D триггеров 11 объединены в первую управляющую, шину (fo) 20, которая подключена к выходу fo логического блока 19. Прямой выход каждого из D- триггеров 12 четвертого управляюще1-о столбца соединен с управляющим входом дополнительного буферного формирователя 16, инверсный -- с управляющим входом основного буферного формирователя 9. Входы С триггеров 12 подключены к соответствующим шинам выборки строки (Х) 6, а входы D объединены во вторую управляющую щину (fi) 21, которая подключена к выходу ло- гического блока 19. Вььходы столбца элементов И 17 подключены к шинам 6, выходы строки эле.ментов И 18 подключены к шинам 7. Первые входы элементов И 17 подключены к внешним шинам 24 выбо()ки строк, а вторые входы всех элементов И 17 нены в четвертую управляющую шину 23.

0 5 5 0

0

Первые входы элементов И 18 подключены к внещним шинам 25 выборки столбцов, а вторые входы всех элементов И 18 объединены в третью управляющую шину 22. Коммутационное устройство (фиг. 4) состоит из четырех матричных переключателей 30, соответствующие выводы которых в столбцах объединены в вертикальные коммутируемые шины 26, а в строках объединены в горизонтальные коммутируемые шины 27. Управляющие шины 25 всех переключателей объединены; объединены также управляющие шины 24 всех переключателей. Шины (Vo) 28 (фиг. 1) переключателей в столбце коммутационного устройства подключены к шине 31 выборки столбца, а шины (Vi) 29 переключателей в строке коммутационного устройства подключены к шине 32 выборки строки.

Коммутационное устройство работает следующим образо.м.

В режиме устаиов. 1ения соединений и устройстве с помощью 1иип 31 и 32 выбирается переключатель, в котором производится соединение; с помоп1,ью совокупности 25 и 24 в выбранном иерек.-1ючателе выбираются столбец и строка коммутационных элементов, в которых устанавливается соединение, а с помощью шины- 8(Q) задается направление устанавливаемого соединения. Сигналы Vo, Vi, Q с шин 28, 29, 8 поступают в логические б. юки 19 всех переключате.км Таблица логических состояний выхо.юи блока 19 имеет следуюи1ий вид:

Состояние выхода fo (fj) логический «О означает, что выбранная шина 26 (27) принимает состояние «Выход ; состояние выхода fo(fi) «Ь означает, что выбранная шина 26 (27) принимает состояние «Вход, или «Высокоомное (третье) состояние. На

О О О О 1 1 1 1

О

о 1

1 о о

При такой функции управления запись в Г)-триггеры матрицы переключателя при настройке производится в зависимости от направления либо в столбец (), либо в строку (). В коммутационные элементы выбранной строки (столбца) записываются О (разъединения), кроме одного элемента, в который записывается 1 (соединение), находящегося на пересечении выбранных строки и столбца. При этом логический блок 19 обеспечивает настройку буферных формирователей 9, 10, 15, 16 и запоминание этой настройки в соответствующих D-триг- герах 1 1 и 12 управляющих строки и столбца 11е)еключателя.

В невыбранных переключателях 30 (фиг. 4) коммутационного устройства, у которых V(), никаких изменений не происходит, так как в этих переключателях заблокированы шины 6 и 7 управления (), В переключателях выбранного сто. |бца при (или строки при ) необходимо буферные формирователи 10 (или 16 при ), подключенные к соединяемым в данный момент коммутируемым 26 (или 25 в случае ), перевести в «третье состояние, исключив тем самым их влияние на передачу информации по установленному соединению в выбличие «О на выходе So(Si) приводит к блокировке всех шин 7 (б) выборки столбца (строки). В коммутационном элементе логические элементы 4 и 5 реализуют следующую функцию управления D-триггером 2:

о

о

1

1

о 1

о 1

о о о 1

о о о 1

Qt-i Qi-1 о 1

Q.-Ci Qt-,

ранном переключателе. Это обеспечивается записью «1 в соответствующий D-триггер 1 1 (12 при ). В таблице состояний блока 19 данному случаю соответствуют строки и . В переключателях выбранной строки при (выбранного столбца при Q 1) из.мепений не происходит, как и у невыбранных переключателей. Данному случаю соответствуют ;троки 3 и 6 таблицы состояний блока 19.

После установления всех нео()ходимых соединений на входы коммутационного устройства подаются инфор.мационные сигналы, которые по настроенным канала.м в переключателях 30 поступают на вылоды устройства. В коммутационном устройстве одновременно могут быть реализованы каналы в обоих направлениях, т.е. среди вертикальных коммутируемых шин 26 (фиг. 4) могут быть как входные, так и выходные шины. То же можно сказать и про горизонтальные коммутируемые шины 27. Рассмотрим прохождение информационного сигнала по соединению с направлением . Сигнал с горизонтальной коммутируемой шины 27 устройства поступает на вход буферного формирователя 9, с его выхода - на шину 13, затем по открытому ключевому транзистору 3 поступает на шину 14 и на вхсд буферного формирователи 10, с выхода которого сигнал проходит на вертикальную коммутируемую шину 26 устройства.

Таким образом, предлагаемое коммутационное устройство может передавать цифровые коммутируемые сигналы в обоих направлениях в зависимости от настройки соединения. При этом одновременно в устройстве могут существовать соединения обоих направлений.

Формула изобретения

1. Коммутационное устройство, содержащее матрицу из MxN матричных переключателей, каждый из которых содержит матрицу D-триггеров, состоящую из п строк, m столбцов и пхт управляемых ключей, управляющий вход каждого из которых соединен с выходом одного из D-триггеров, в каждой строке матричного переключателя объединены в горизонтальную шину входы управляемых ключей, которые подключены к соответствующему выходу столбца из п основных буферных формирователей, а в каждом столбце матрицы объединены в вертикальную шину выходы управляемых ключей, которые подключены к соответствующему входу строки из m основных буферных формирователей, управляющие входы которых подключены к выходам соответствующих D-триггеров управляющей (п-|-1)-й строки матрицы, причем D-входы триггеров (n-f 4-1)-и строки подключены к первой управляющей шине, в каждой строке коммутационного устройства одноименные входы столбца основных буферных формирователей матричных переключателей объединены в горизонтальные коммутируемые шины, в каждом столбце коммутационного устройства одноименные выходы строки основных буферных формирователей матричных переключателей объединены в вертикальные коммутируемые шины, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможное тей, в каждый матричный переключатель введен п, D-триггеров ()-го управляющего столбца матрицы, в каждый основной буферный формирователь введен дополнительный буферный формирователь, а в каждый элемент матрицы переключателя введены двухвходовый элемент И, входы которого подключены к соответствующим горизонтальной и вертикальной шинам выборк матрицы, а выход - в D-входу соответствующего D-триггера матрицы переключателя, и

8

логический элемент, реализующий функцию QX+QY, где Q - сигнал по ширине выбора направления, X и Y - сигналы на горизонтальной и вертикальной шинах выборки, выход которого подключен к С-входу соот- 5 ветствующего D-триггера матрицы переключателя, вход и выход каждого из дополнительных буферных формирователей объединены соответственно с выходом н входом соответствующего основного буферного фор0 мирователя, управляющие входы столбца основных и дополнительных буферных формирователей подключены к выходам соответствующих D-триггеров (т+1)-го управляющего столбца, управляющие входы строки дополнительных буферных формирователей под5 ключены к выходам соответствующих D-триггеров (п-}-1)-й управляющей строки, С-вхо- ды D-триггеров {п+П-й управляющей строки подключены к соответствующим вертикальным шинам выборки, а С-входы D-триггеров (т+П-го управляющего сто.:|бца подключены к соответствующим горизонтальным шинам выборки, а D-входы этих триггеров объединены и подключены к второй управляющей шине.

2. Устройство по п. 1, отличающееся

5 тем, что в каждый матричный переключатель введены строка из m двухвходовых логических элементов И, выходы которых под ключены к соответствующим 1ертика.1ь ным шинам выборки, сто.мбсц и: п двухвходовых логических элементов И, (0 ходы которых подключены к соответствующим горизонтальным шинам выборки, и логический блок управления, реализую ций л( ческие функции f,,Vo(Q®Vi); f| Vi(Q(q) фУо); ,,(Q+V,); S,Vi(Q+Vn). входы которого подключены к И1ине выбора на5 правления Q, шине выбора столбца переключателей в коммутационном устройстве V,), щине выбора строки переключателей в коммутационном устройстве V|, выход fo подк.ш)- чен к первой управляющей шине, выход Г

д подключен к второй управляющем И1ине, выход Sn подключен к всем первым входам строки логических элементов И, выход Si подключен к всем первым входам столбца логических элементов И, вторые входы элементов подключены к соответствующим

5 внешним шинам выборки строк и столбцов матрицы переключателя, причем в столбцах коммутационного устройства объединены шины Vo переключателей, а в строках нены шины Vi матричных переключателе коммутационного устройства.

J /J i 5

Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно к электронной коммутационной технике, и может быть использовано для построения различных устройств автоматики, связи и вычислительной техники. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей коммутационного устройства, а именно обес- передачи цифровых коммутируемых сигналов в обоих направлениях. В коммутационное устройство, содержацхее матрицу из матричных переключателей I, каждый яз которых содержит матрицу D-триг- герОБ, состоящую из п строк и m столбцов, twri управляемых ключей, строку из т основных буферных фор 1ирователей 0, управляющую (п-|-)-ю строку D-триггеров, столбец яз п основных буферных формирователей 9, введены управляющий (m-f 1)-й с ж со О сл го