УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Советский патент 1968 года по МПК H03K19/02 

Известны универсальные логические элементы, выполненные на пассивных деталях.

Предложенный элемент отличается от известных тем, что он содержит подключенную к источнику питания переменного тока с дискретным линейчатым спектром последовательного включения одну линейную реактивность и группу из ряда параллельно соединенных нелинейных реактивностей, причем каждая нелинейная реактивность имеет собственный управляющий вход, соединенный с источником входного сигнала. Такое выполнение логического элемента обеспечивает возможность образования любой переключательной функции без изменения схемы элемента. Предложенный элемент отличается от известных также тем, что он состоит из последовательно включенных одной линейной и одной нелинейной реактивностей, причем нелинейная реактивность имеет несколько управляющих входов. Такое выполнение элемента упрощает его конструкцию.

Схема универсального логического элемента от двух переменных приведена на фиг.Л.

Логический элемент выполнен на резонансном диэлектрическом усилителе, использующем соединенные попарно последовательновстречно нелинейные емкости 1 и 2, 3 и 4. Эти емкости между собой включены параллельно, так что у усилителя образуется два независимых входа управления, к которым подсоединяются диоды 5 и б детекторов. На входы 7 и 8 поступает двоичная информация в виде амплитуды синусоидальных колебаний. Примем, что единице двоичной информации соответствуют колебания больщой амплитуды, а нулю - колебания малой амплитуды или полное отсутствие колебаний. Синусоидальное напряжение, поступающее на вход логического элемента, детектируется, в точке соединения емкостей образуегся уровень постоянного напряжения и,. которое, управляя емкостью, перестраивает резонансную частоту диэлектрического усилителя.

При отсутствии информации на входах 7 и 6 собственная частота усилителя равна fo. Нелинейные емкости в каждой паре / и .2, 5 и 4 имеют одинаковые параметры. Величины пар емкостей выбираются так, что эквивалентные

емкости 1 Ci+Сг 2 2 Сз+С4 2

связаны между собой соотношением Cii Cig. Поэтому веса входов логического элемента различны, хотя действующий уровень постоянного напряжения на каждом из них одинаков. Сигнал, поступающий на вход 8, перестраивает резонансную частоту диэлектрического усилителя на дискретную величину А/1--fi-/о, а сигнал, поступающий на вход 7, перестраивает ее на величину Д/2 /2-fo- С)дновременное воздействие сигналов на входы 7 и 8 приводит к изменению резонансной частоты усилителя на Д /з /з-/о, при этом соотношение между емкостями Cii и С, Дояжно быть такое, чтобы выполнялись условия А/з-А722г А/; А/2-А 5 АГ; , в то же время желательно, чтобы

АГ |-.

На вход 9 схемы логического элемента подается настроечный сигнал в виде переменного напряжения f с заданным составом линейчатого спектра. Вид выполняемой элементом функции определяется количеством спектральных составляющих и их взаимным расположением. На описываемом логическом элементе могут быть реализованы все 22 16 функций от двух переменных. Соответственно настроечное напряжение U принимает 16 значений с различными комбинациями из множества частот спектра. Максимальное ч-исло спектральных составляющих, т. е. мощность спектра, равно 2 4. Абсолютные значения частот спектра /со; /си fc2 /сз выбираются соответственно равными дискретным р-езонансным частотам диэлектрического усилителя /0. /ь /2, /3- Перестройка универсального логического элемента с одной функции на другую обеспечивается изменением спектралънбго состава настроечного напряжения.

С выхода 10 схемы логического элемента снимается переработанная двоичная информация в виде амплитуды синусоидальных колебаний, присутствующих на выходе только в случае попадания в полосу пропускания диэлектрического усилителя одной из спектральных составляющих напряжения, задающего логическую функцию.

Принцип действия универсального логического элемента (УЛЭ) поясним непосредственным рассмотрением выполнения логических функций. УЛЭ настроен на функцию константа нуль , когда на вход 9 не подается ни одна из спектральных составляющих. При

подаче напряжения , , содержащего одну спектральную составляющую с частотой /сз УЛЭ выполняет функцию конъюнкции . Действительно, сигнал на выходе усилителя будет присутствовать только в том случае, если на оба входа 7 и 5 одновременно поступает информация, т. е. когда резонансная частота диэлектрического усилителя станет равной

сз

Напряжение, содержащее составляющую спектра с частотой fca. настраивает элемент

на выполнение функции запрета по .

Колебания на выходе 10 элемента будут лишь

при наличии информации на входе 7, когда

При других ситуациях входных сигналов амплитуда колебаний на выходе равна

HyAto. Все выполняемые функции сведены в

таблицу.

Таблица

Для получения элемента, способного выполнять любую функцию от трёХ переменных, необходимо добавить еЩе одну пару управляемых емкостей для организации входа третьей переменной. Мощность спектра при этом равна 2з 8, а количество реализуемых функций без изменения конфигурации схемы достигает 28 256. В общем случае число переменных определяет количество пар нелинейных емкостей, мощность спектра - максимальное число сйектральных составляющих, равное р-2, и число выполняемых функций N 2P. Число функций увеличится, если, кроме основных, организовать -дополнительные входы, путем подсоейин«ния детектирующих диодов к средним точкам соединения нелинейных -ёмкостей.

циент передачи усилителя по напряжению должен быть равен единице, что обеспечивается путем выбора амплитуды высокочастотного питающего напряжения. Коэффициент усиления по мощности диэлeктpичJcкoгo усилителя достигает порядка /(. и логический элемент -имеет хорошую нагрузочную

способность.

Универсальный логический элемент может быть -выполнен и на базе резонансного магнитного усилителя с несколькими обмотками управления (фиг. .2). Настроечное напряжение с -заданным составом линейчатого спектра поотупа ет на резонансный контур 11, 12 и 13, последоЬатеДьно с которым включен диодный мостик с диодами 14, 15, 16 и 17. Информация на входе и выходе такого элемента

за счет разного количества витков входных обмоток подмагничивания. Выходной сигнал в виде выпрямленного тока снимается с диагонали 20-21 моста.

Настройка универсального логического элемента может осуществляться как вручную с помощью переключателей, так и автоматически при питании от частотно-гармонических многоустойчивых элементов. Наличие наряду со статическим признаком (током или напряжением) динамического признака (синусоидальные колебания) выходного сигнала позволяет гибко организовывать взаимодействие элементов.

Предмет изобретения

элемента, он содержит подключенную к источнику питания переменного тока с дискретным линейчатым спектром последовательного включения одну линейную реактивность и группу из ряда параллельно соединенных нелинейных реактивностей, причем каждая нелинейная реактивность имеет собственный управляющий вход, соединенный с источником входного сигнала. 2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что,

с целью упрощения его конструкции, он состоит из последовательно включенных одной линейной и одной нелинейной реактивностей, причем нелинейная реактивность имеет несколько управляющих входов.

Ю

8

tJZ.l

Фиг. 2