Функциональный преобразователь Советский патент 1989 года по МПК H03K19/08 

Kj ч

315100

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и может использоваться в системах управления.

Целью изобретения является расшире ние области применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования.

На фиг. 1 изображена функциональная схема преобразователя; на фиг.2- функциональная схема блока 1 аналого- цифрового преобразования; на фиг.З - функциональная схема блока 18 дешифрации дешифратора 2; на фиг.4 и 5 - функциональная схема дешифратора 2 единичного пространственного кода в унитарный пространственный код; на фиг. 6 - функциональная схема кольцевого счетчика 4; на фиг, 7 - функциональная схема блока 3 цифроанало- гового преобразования.

Преобразователь (фиг. 1) содержит блок 1 аналого-цифрового преобразования, депшфратор 2 единичного пространственного кода в унитарный простран- ственный код, блок 3 цифроаналогового преобразования и кольцевой счетчик 4.

RnoK 1 аналого-цифрового преобразования (фиго 2) содержит компараторы 5 и 6, входы 7-9 компараторов 5 и 6, транзисторы 10-12, резистор 13 и выходы 14-17.

Блок 18 дешифрации дешифратора (фиг, 3) содержит элементы И 19 и 20, входы 21 - 25 и выходы 26 - 28.

Кольцевой счетчик (фиг. 6) содержит триггеры 29, выходы 30 - 56, установочный и тактовый входы 57 и 58.

Блок 3 цифроаналогового преобразования содержит усилители 59, ана- логовые ключи 60 кода и выход 62,

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии на вход 7 преобразователя (фиг. 1) поступает нулевой исходный сигнал X 0.

Исходный нулевой сигнал X О на входе 7 блока 1 обеспечивает следующие сигналы на выходах 14-17: 0101, на входы 21 и 23 блока 18 поступают сигналы от компараторов 5 и 6 на элементы И 19 и 20, но на настроечном входе 25 сигнал равен нулю, поэтому на выходах 26 - 28 сигнал тоже равен логическому нулю. Значит на входы 26 - 28 блока 3 поступают нулевые управляклциё сигналы, поэтому ни один из аналоговых ключей

60 не будет включен по сигналам от дешифратора 2.

Переходя к описанию работы устройства в целом отметим, что здесь рассмотрен один из возможных вариантов реализации функционального преобразователя (фиг. 1) при реализации знач ности k 3, Так как преобразователь является универсальным, то мош;ность множества реализуемых функций для него равно k 3 27. Соответственно трем логическим значениям входного сигнала Хв , 1, 2J блок 1 обеспечивает на выходах 14-17 следующие логические состояния:

Таблица 1

Таким образом, над множеством значений входного сигнала X выполняются функциональные преобразования, при которых каждому из символов ставится в соответствие свое зня- чение единичного пространственного кода: нулю 0101; единице - 1001; двойке - 1010.

В табл. 1 каждый разряд пространственного кода соответствует прямым и инверсным выходам 14 - 17 компараторов 5 и 6 (фиг. 2). В силу требования универсальности к преобразователю эти три возможных состояния выходов 14-17 должны быть дешифрованы в 27 комбинаций управляюпщх сигналов для реализации всего множества преобразований над трехзначной входной переменной. Такая задача нереализуема даже для четырехразрядного систематического двоичного кода, так как мощность множества различных значений для него 2 16, в преобразователе компаратора 5 и 6 формируют только три различных набора из шестнадцати. С одной стороны, данное обстоятельство вносит положительный эффект, так как наличие значительного числа запрещенных комбинаций входного сигнала обеспечивает сзш1ествен- ную избыточность, которая может быть использована для обеспечения помехо71510077

Продолжение табл.2

Анализ реализуемых преобразований показывае г (табл.2), что блоки 18 имеют одинаковые входные сигналы, поэтому для реализации множества требуемых настроек потребуется k -k блоков 18, которые по внешнему сигналу управления включаются (или отключаются) в процессе преобразования входной функции в выходную. Общее число блоков 18 меньше на k, так как для функций констант вида: 000, 111, 222 управляющий сигнал можно подавать в виде фиксированной настройки от кольцевого счетчика 4 сразу на один из входов 26 - 28 блока 3.

Реализация остальных двадцати четырех функций (табл. 2) требует, что- бы три входных сигнала дешифратора 2 перемещались в пространстве в определенном порядке с одного входа блока 3 на другой. В преобразователе это достигается тем, что выходы 26-28 каждого блока 18 скоммутировацы со- ответствуюшзнм шинным соединением с входами блока 3, Каждый блок 18 реализует логическое преобразование вида: входному сигналу X О соответствует возбужденное (единица на выходе) состояние выхода 26, сигналу X 1 - едийнца на выходе 27 и X 2 на выходе 28. Вид реализуемой функ

5

0

0

0

5

ции на выходе 62 преобразователя в таком случае выбирается подачей настроечного сигнсша от кольцевого счетчика 4 на вход 25 i-ro, где ,2,3, ...24 блока 18 и соответствующей шинной коммутацией его выходов в блоке 3 на входах 26-28. Подобное схемное решение обеспечивает максимальный параллелизм в работе преобразователя, одинаковое и минимально-возможные задержки сигналов и, как следствие, максимально возможное быстродействие преобразователя.

Примеры осуществления функционального преобразования для произвольно выбранной функции многозначной логики (в данном случае терхзначной логики) .

Пример 1. f(X) 012. Из исходного состояния функцион1альный преобразователь переводится в требуемый режим путем настройки по входу 58 за счет подачи последовательности из пяти единиц последовательного кода :11111. При этом на выходе 31 счетчика 4 появится сигнал Лог.1, разрешающий функционирование соответствующего i-ro блока 18 (фиг. 5). Если на входе 7 преобразователя присутствует нулевой входной сигнал, то на выходах 14-17 будут (табл.2) присутствовать сигналы 0101, а на входах 21, 24, 23, 22 и 25 - 01011 соответственно Поэтому в блоке 18 сработает первый элемент И 19 и на вьжоде 26 появится Лог.1, с появлением которой включится первый ключевой транзистор 61 и на выходе 62 преобразователя поступит нулевое значение трехзначного кода.

Если теперь на вход 7 поступит сигнал 2 трехзначного кода, то на входах 21-25 блока 18 будут сигналы (табл.2) 10101, в результате чего единичный управлянщий сигнал в блоке 18 появится на выходе 28, а выход 27 перейдет в исходное нулевое состояние. В таком случае на выход 62 преобразователя поступит сигнал 2 трехзначного кода.

Таким образом, если сигналы входной переменной X пробегают во времени все значения из , 1, 2}, то преобразователь при данной настройке 1 11 117 на входе 58 будет реализовать функцию Y, которая пробегает соответственно значения из k в следу- нщем порядке 0, 1, 2 ,

Пример 2, Рассматриваются процедуры функционирования преобразователя при настройке его на реализацию еще одного типа функций, например f(X) 220.

Из предыдущего состояния настройки (пример 1) путем последовательной подачи последовательности 11111111111111111111 на вход 58 проводят в кольцевом счетчике 4 в единичное состояние выход 41. Возможен и другой подход к настройке преобразователя, при котором его вначале, путем подачи сигнала Лог.О на вход 57, переводят в исходное состояние, а затем путем последовательной подачи двадцати четырех единиц приводят к единичному сигналу на выходе 41 счетчика 4,

Если на вход 7 подан сигнал Лог. то соответствующий i-й блок 18 находится в рабочем состоянии и на выход 26 i-ro блока 18 поступает единичный .1Т1равляющий сигнал, который подключе к третьему входу 28 блока -З В этом случае на выход 62 преобразователя поступит значение логической 2 трезначного кода. Если ня вход 7 поступает сигнал Лог.1, то единичный управляющий сигнал появляется на выходе 27 блока 18, а сигнал на выходе 26 становится равным нулюо Выход 27 блока 18 в данном случае также соединен с третьим входом 28 блока 3, поэтому на выходе 62 сохранится значение 2 трехзначного кода. При подаче на вход 7 сигнала лог„2 в блоке 18 сигнал 1 управления появится на выходе 28, Сигналы на выходах 26 и 27, при этом равны нулю. Так как выход 28 блока 18 соединен с первым

10

20

15

25 30

5

0

входом 26 блока 3, то на выход 62 преобразователя поступит сигнал Лог В результате пробегания входной переменной значений с О, 1,2 на выходе 62 преобразователя получаем выбранную для реализации трехзначную функцию 220.

Если аналогичным образом перебрать все возможные настройки двадцати семи триггеров 29 счетчика 4 и дешифратора 2, то легко убедиться, что преобразователь реализует всю мощность множества функций трехзначной логики при пробегании входной переменной значений из k {О, 1, 2.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий счетчик, первые -выходы которого соединены с одноименными пер- выми входами дешифратора, и блок циф- роаналогового преобразования, о т- личающийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования, в него введен блок аналого-цифрового преобразования, вход и выход которого соответственно являются информационньм входом преобразователя и соединены с одноименными вторыми входами дешифратора, выхода дешифратора объединены с одноименными вторыми выходами счетчика и подключены к соответствую ющим входам блока цифроаналогового преобразования, выход которого является выходом преобразователя, тактовый и установочный входы счетчика являются соответственно тактовым и установочным входами преобразователя.

Фие.г

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и может использоваться в системах управления. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования. В зависимости от настройки триггеров счетчика 4 преобразователь реализует различные выходные функции, соответствующие изменениям входной переменной, что расширяет область применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования. Преобразователь содержит блок 1 аналого-цифрового преобразования, дешифратор 2, блок 3 цифроаналогового преобразования и кольцевой счетчик 4. 2 табл., 7 ил.

Фие.З

Фиг А

Фие.5