Коммутационное устройство Советский патент 1987 года по МПК H03K17/04 

1

рнцу из m строк и п стол бцов, и упрагзляемтях ключей 2, управляющий вход каждого из которых подключен к выходу одного из D-триггеров, в каждой строке переключателя объединены входы ключей 2, являющиеся одним из m входов переключателя, строку из п дополнительных D-триггеров 3, выход каждого из которых подключен к первому управляющему входу одного из п выходных формирователей 10, а вход соединен с объединенными выходами управляемых ключей 2 соответствующего столбца, причем выходы выходных формирователей являются п вькодами матричного переключателя, в каждой строке коммутационного устро.йства одноименные входы переключателей объединены, и в каж,дом столбце коммутационного устройства одноименные выходы управляемых выходных формирователей 10 матричных переключателей объединены, введены к каждому основному дополнительные матричные переключатели, каждый из которых в отличие от основных, имеет п входов и m выходов, причем входы дополнительных переключателей объединены с соответствующими выходами основных переключателей 16 и подключены к вертикальным магистральным шинам коммутационного устройства, а выходы дополнителных переключателей объединены с соотУстройство относится к электронной технике, автоматике и вычислительной технике, и предназначено для реализации в микроэлектронном исполнении и может быть использовано в вычисли- тельной технике, цифровой связи.

Целью изобретения является расщи- рение функциональных возможностей коммутационного устройства, а именно обеспечение передачи коммутируемых сиг}1алов в обоих направлениях, а также повышение пропускной способности коммутационного устройства.

Fla фиг. 1 изображена структурная схема матричного переключателя на КМДП-траняисторах с размером поля 3x3

73

ветствующими входами основных переключателей и подключены к горизонтальным магистральным шинам коммутационного ycTpofiCTBa . Кроме того, в каждую пару основного и дополнительного матричных переключателей введены щина выбора направления Q, шина VQ вь1бора столбца переключателей, шина V выбора строки в матрице переключателей коммутационного устройства и логическое устройство, реализующее логические функции ЕХд ,; ВУ„ QVo, ВХ, QV,V, и BY, QV, , выходы которого ВХо, BYg, ВХ и BY подключены к входам блокировки дешифраторов соответственно выборки ки, столбца основного матричного переключателя, выборки строки, столбца дополнительного матричного переключателя, кроме того, объединенные вторые управляющие входы выходных буферов основного матричного переключателя подключены к инверсной шине. Q, а объединенные вторые управляющие входы выходных формирователей дополнительного матричного переключателя подключены к щине Q, причем объединены шины Vo переключателей в столбцах и шины V., переключателей в строках коммутационного устройства. Это позволило, помимо двунаправленной передачи информации, увеличить пропускную способность устройства .1 с . ,1 3 .п .ф-лы, 2 ил .

(); на фиг. 2 - структурная схема коммутационного устройства ( 2) .

Матричный переключатель состоит из девяти m-n D-триггеров 1 (фиг.1), девяти ключей на транзисторах 2, объединенных в матрицу, и трех дополнительных D-триггеров 3, объединен- tibiyi в дополнительную строку. Всего в переключателе двенадцать D-триггеров m-n+m. Управл.яюидае входы триггеров 1 подключены к выходным шинам 4 дешифратора 5 выборки по вертикали и к выходным шинам 6 дешифратора 7 выборки по горизонтали. Ключи 2 на транзисторах затворами подключены к

3130757.3

выходам D-триггеров 1, а истоками и стоками - к горизонтальным 8 и вертикальным 9 информационным шинам. Горизонтальные шины 8 являются входными шинами X переключателя, а вертикаль- ные 9 подключены к входам выходных формирователей 10, выходы которых У являются выходными шинами 11 переключателя. Входы дешифратора 5 строк являются адресными входами номера 10 входа (X) 12, а входы дешифратора 7 столбцов являются адресными входами номера выхода (у) 13. Управляюшие входы формирователей 10 соединены с выходами D-триггеров дополнительной t5 строки 14 и с шиной (Q) 15, управляющей состояниями выходных формирователей 10 переключателя.

Коммутационное устройство представляет собой матрицу, в каждом уз- 20 ле которой расположен основной матричный переключатель 16 (фиг.2) на m входов и п выходов, дополнительный матричный переключатель 17 на п входов и m выходов (в нашем случае 25 3) и логический блок 18 управления. Входы 19 основного (Х) и выходы 20 дополнительного (V, ) переключателей об ъединены и подключены к горизонтальках

переключателя 16 ная шина 25 (Q),

реключателеи в коммутационном устрой стве объединены соответственно в столбцах переключателей (Vj,) и в стро (V,). К шине 15 (q) основного подключена инверс- а к выходу q дополнительного переключателя 17 подключена шина 25 (Q). Адресные входы АХ основного переключателя 16 объединены с адресными входами АХ дополнительного переключателя 17 во всем коммутационном устройстве и подключены к адресным шинам 32 (А). Адресные входы AY основных переключателей 16 и адресные входы дополнительных переключателей 17 объединены и подключены к адресным шинам 33 (Ау) Входы Q 25 переключателей устройства также объединены в общую шину.

Коммутационное устройство работает следующим образом.

В режиме настройки коммутационное устройство работает в двух фазах: в первой фазе устанавливаются соединения в направлении О (), когда магистральные шины 21 являются входными, а 24 - выходными. Во второй фазе устанавливаются соединения в направлении I (), когда шины 24 являютным магистральным двунаправленным ши-30 ся входными, а 21 - выходными, Поря- нам 21, а выходы 22 основного (V) и входы 23 дополнительного (X,) переключателей объединены и подключены к вертикальным магистральным двунаправленным шинам 2Д. Индексы О и 1 35 при X и V обозначают принадлежность входов и выходов основному или дополнительному переключателю.

док следования фаз произвольный.

Для установления соединения, например, в направлении передачи О необходимо на шину О подать О, шинами VQ и V, (26 и 27) выбрать переключатель, в котором устанавливается соединение, а на шины А, 32 и Аи 33 подать коды адресов соединяемых входа и выхода выбранного переключателя. Логический блок 18, который управляет процессами установления соединений в двунаправленном переключа

Вертикальные магистральные шины 21 (М,,) объединяют переключатели в столбцах, а горизонтальные магистралные шины 24 объединяют переключатели в строках коммутационного устройства Вх одами логического блока 18 являют- ся шины Q 25 (выбор направления передачи) , VQ 26 (выбор столбца переключателей) , V 27 (выбор строки переключателей) . Блок 18 реализует логи- ческие функции: ВХр ф/оУ ; BY QV ВХ, ,; BY, - QV, . Выходы BXj, 28 и BYo29 блока 18 подключены соответственно к входам блокировки дешифраторов выбора строки и столбца основного переключателя. Выходы ВХ, 30 и BY( 31 подключены соответственно к входам блокировки дешифраторов выбора строки и столбца дополнительно переключателя. Входы V и V, пе

ках

переключателя 16 ная шина 25 (Q),

реключателеи в коммутационном устройстве объединены соответственно в столбцах переключателей (Vj,) и в стр (V,). К шине 15 (q) основного подключена инверс- а к выходу q дополнительного переключателя 17 подключена шина 25 (Q). Адресные входы АХ основного переключателя 16 объединены с адресными входами АХ дополнительного переключателя 17 во всем коммутационном устройстве и подключены к адресным шинам 32 (А). Адресные входы AY основных переключателей 16 и адресные входы дополнительных переключателей 17 объединены и подключены к адресным шинам 33 (Ау Входы Q 25 переключателей устройства также объединены в общую шину.

Коммутационное устройство работает следующим образом.

В режиме настройки коммутационное устройство работает в двух фазах: в первой фазе устанавливаются соединения в направлении О (), когда магистральные шины 21 являются входными, а 24 - выходными. Во второй фазе устанавливаются соединения в направлении I (), когда шины 24 являются входными, а 21 - выходными, Поря-

док следования фаз произвольный.

Для установления соединения, например, в направлении передачи О необходимо на шину О подать О, шинами VQ и V, (26 и 27) выбрать переключатель, в котором устанавливается соединение, а на шины А, 32 и Аи 33 подать коды адресов соединяемых входа и выхода выбранного переключателя. Логический блок 18, который управляет процессами установления соединений в двунаправленном переключа.теле 34, функционирует согласно следующей таблице состояний: , Выбор столбца (строки) переключа телей в коммутационном устройстве производится подачей 1 на входы V и V, , состояние входов ВХ и BY равное О, блокирует соответствующий дешифратор, а равное 1 - разрешает его работу. Выбранный выход дешифраторов 5 и 7 устанавливается в единичное состояние, невыбранные - в нулевое.

Во время установления соединения в выбранном переключателе ( 1) выбирается столбец в соответствии с кодом на AN 33, в один из триггеров 1 которого согласно коду на шинах

записывается 1, а в остальные О, что приводит к замыканию одного из ключей 2 столбца матрицы. В невыбранных переключателях ( V, О) столбца устройства дешифратор строк 5 блокирован, поэтому единица . записывается в триггер 3 дополнительной строки 11, а в остальные триггеры 1 выбранного столбца матрицы за13075736

писывается ноль. Это приводит к переводу в третье высокоомное состояние выходного формирователя 10 (фиг.1). Высокоомное состояние выходных формирователей необходимо для того, чтобы выходы переключателей, в которых соединение не установлено, не шунтировали выходы переключателей с установленным соединением.

Q I 0 I V, ВХ J BY, I ВХ I БУ 1 Операция

№

Следует отметить, что при установлении соединений в направлении О () запись программы настройки происходит в матрицу триггеров 1 (фиг.1) основных переключателей П 16 (фиг.2) устройства, а цепи записи дополнительных переключателей П, 17 блокированы. Поэтому через переключатель П 17 можно передавать информацию по ранее установленным соединениям одновремен- но с настройкой переключателя Пд 16.

Установление всех соединений в устройстве в направлении О происходит за тактов.

Настройка соединений в направлении 1 (при ) происходит аналогично, за исключением того, что в данном случае с помощью шин 26 (VQ.) выбирается столбец переключателей, а в нем с помощью шин 27 (V) выбирается переключатель, в котором устанавливается соединение. При этом на шины 33 (А(.) подается код номера выхода, а на шины 32 (А) - код номера входа, которые соединяются в выбранном пере- ключателе.

После установления всех соединений в обоих направлениях, коммутаци

р

,

5

0

онное устройство готово перейти в следующий режим - передачи информации .

При подаче на шину 25 (Q) сигнала этот сигнал постз пает на шину 15 (фиг.1) дополнительных переключателей 17 и переводит все их выходные формирователи 10 в третье высокоомное состояние. Этим достигается то, что выходы 20 дополнительных переключателей П( 17 не шунтируют входы 19 основных переключателей в данном режиме работы. Сигнал , подаваемый на шину (q) 15 основных переключателей П 16, не меняет состояние выходных формирователей 10, ко- торые управляются D-триггерами 3 дополнительной строки. В описанном состоянии коммутационного устройства входными являются шины 21, выходными - шины 24. Информация передается с шин 21 на шины 24 по соединениям, реализуемым основными переключателями 16.

При подаче на шину 25 (Q) сигнала Q--0, противоположно случаю , шины 24 являются входньтми, а шины 21 - выходными. Информация передается по

соединениям, реализуемым дополнительными переключателями 17. В этом случае выходные формирователи 10 основных переключателей 16 переведены в высокоомное состояние сигналом , поступившим на шину (Q) 15 переключателя По 16.

В предлагаемом ко ммутационном устройстве процессы установления соединений в каком-либо направлении и пе- 10 ми выходами основных переключателей

и подключены к вертикальным магистральным шинам коммутационного устройства, а выходы дополнительных переключателей объединены с соответствуредачи информации в противоположном направлении совмещены во времени (могут происходить одновременно). Кроме того, возможность передачи коммутируемой информации в обоих направле- 15 ющими входами основных переключателей ниях намного расширяет функциональ- и подключены к горизонтальным магист- ные возможности и область применения ральным шинам коммутационного устрой- устройства.ства.

Формула изобретения

1. Коммутационное устройство, содержащее матрицу из М N основных матричных переключателей, каждый из которых содержит D-триггеров, образующих матрицу из m строк и п столбцов, и управляемых ключей, управляющий вход каждого из которых подключен к выходу одного из D-триггеров , в каждой строке переключателя объединены входы ключей, являющиеся одним из т-входов переключателя,строку из п дополнительных запоминающих элементов, выход каждого из которых подключен к первому управляющему входу одного из п выходных формирователей, а вход соединен с объединенными вькодами управляемых ключей соответствующего столбца, причем выходы выходных формирователей являются п- выходами матричного переключателя,в каждой строке коммутационного устройства одноименные входы переключателей объединены, в каждом столбце коммутационного устройства одноименные выходы управляемых выходных формирователей матричных переключателей

объединены, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения пропускной способности, в каждый основной введены дополнительные матричные переключатели, кажды11 из которых имеет п входов и m выходов, причем входы дополнительных переключателей объединены с соответствующии подключены к вертикальным магистральным шинам коммутационного устройства, а выходы дополнительных переключателей объединены с соответствующими входами основных переключателей и подключены к горизонтальным магист- ральным шинам коммутационного устрой- ства.

2. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что в каждую пару основного и дополнительного матричных переключателей введены шина

выбора направления Q, шина Vg выбора столбца переключателей, шина V. выбора строки в матрице переключателей коммутационного устройства и логическое устройство, рализующее функции

0 , , BYo ВХ, , ; BY

5

0

5

QV, , выходы которого ВХ, BY, , ВХ и BY, подключены к входам блокировки дешифраторов соответственно выборки строки, столбца основного матричного переключателя, выборки строки, столбца дополнительного матричного переключателя, кроме того, объединенные вторые управляющие входы выходных формирователей основного матричного переключателя подключены к инверсной шине О, а объединенные вторые управляющие входы выходных формирователей дополнительного матричного переключателя подключены к шине Q, причем объединены шины V, переключателей в столбцах и шины V, переключателей в строках коммутационного устройства.

26

2

гг гч

/I

Редактор И. Рыбченко

Составитель А. Скобелева

Техред М.Ходанич Корректор Н. Король

Заказ 1641/55Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

27 1х

о и

Фиг. 2

Изобретение относится к области электронной техники - вычислительной техники и автоматики - и предназначено для реализации в микроэлектронном исполнении. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение пропускной способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в коммутационное устройство, содержащее матрицу из M N основных матричных переключателей, каждьм из которых содержит m-n D-триггеров 1, организованных в мат(Л со СП (jO