МНОГОЗНАЧНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТt: Советский патент 1973 года по МПК G06F7/00 

Изобретение относится к област1и автОМати:ки « -вычислительной техн1И1ки и мюжет быть использовано в цифровых устройствах, опе,ри|рующих с -вНачными числами.

Известны 1многозна1чные логические элементы на основе миогоэначдых физичеоки-х схем, Например, на основе частотно-гармоничеоких cxeiM с внутренней 01б|ратной связью - опектротронов.

Известные многозначные логические элементы содержат преобразователь частотнокодированных й-зна1ч;ных си.гнало|В в потен:циально- прост;ранственные -вначные сигналы и мно-гоустойчивый спектротрон.

Предложенный многозначный логический элемент отличается том, что он содержит фуниционалыный преобразователь, вход .которого подключен « выходу преобразователя частотнонкодированиых сигналов в потенадиально-пространственные й-эначные сигналы, а выхад - к управляющему входу многоустойчиеого апектротрона.

Это Позволяет увеличить быстродействие н расширить фун1К циональные возможности логического элемента.

На фиг. 1 Представлена блок-схема многозначного лопичеокого элемента; на фиг. 2 - схема одного Hi3 узлов преоб|разователя входных сигналов; на фиг. 3 - схема фун:кдновального преобразования; на фиг. 4 - схема одного из вариантов технической реализации схемы фун1кционального .преобразования; на.фиг. 5 - схема одного из вариантов технической реализации треобразователя формы представления сигналов; на фиг. б - схема варианта реали.за-цни узла преобразования формы представления сигналов.

Многозначный логический элемент содерл ит преобразователь / входных частотно-кодированных сигналОВ в потенциально-пространственные, выходы которого связаны со входами функционального преобразователя 3.. Выходы фун кционального преобразователя 2 соединены со входом лгногоустойчивого спе-кTpiOTpoHa 3.

Входные ШИ1НЫ 4, 5, 6 1многозначного логического элемента свя:заны со входами преобразователя 1, а выходная шина 7 многозначного логичеокого элемента связана с выходом мнОГоустойчивого спактротрона 3.

Каждый из узлов преобразователя / (фиг. 2) содержит частотные фильтры 8, 9, 10, настроенные на одну из частот основного спектра, выходы которых связаны со входами

11, 12, 13, соответственно.

Функциональный преобразователь 2 (фиг. 3) содержит схему .функционального преобразователя 14, выход которой связан со входом схемы преобразования формы представления сигнала 15.

Схема варианта реализации узла преобразователя формы представления сигналов (фиг. 6) содержит корректирующую ем:кость

16на питающем входе Опектротрона, одна нз обкладо;к -которого связана с индуктивностью

17и алодом -варикала 18, катод которого соединен с обкладкой Конденсатора 19 фильтра низких частот и шиной статического входа спектротрона 20, на который подаются амплйтудно-кодирован-ные нотенциальные сигналы, Представляющие значения функции.

Описание работы логического элемента проводится для случая трехшходового (в общем случае п-входового) -многозначно-го логического элемента.

Преобразователь ,/ частотно-кодированных -значных сигналов в потенциально пространственлые й-значные сигналы содержит однотипные схемы преобразования -формы нредставления входных сигналов. Любая из схем предназначена для преобразования входного Анзначного частотного сигнала, представляющего значение поступающей на вход элемента ло,рической переменной, в й-знач,ный пространственно-потенциальный. Под -значным пространственно-потенциальным сигналом подра13умевается сигнал, -появляющийся- -в канале, состоящем из k щин при условии, что HBKOTOipoe фиксированное значен-ие п-отевциала, отличное от нулевого, присутствует всегда только на какой-то одной шине. На -всех остальных шинах канала при этом потенциал равен нулю. Если все шины канала перенумерованы, то при таком представлении /fe-значной переменной значению О соответствует нулевое значение потенциала только на щине с номером О, значению 1 - нал-ичие -ненулевого потенциала на шине с номером 1 и т. д.

В соответствии с предста1влением входного и выходного сигнала схемы содер кат один входной канал и один выходной. Каждый входной канал состоит из одной шины, каждый выходной - из k щин.

Техническая реализация схем преобразования может быть выполнена, например, на основе фильтров и выпрямителей.

iCxeiMa преобразования /г-:значного частотного сигнала в /г-значный пространстве-ннонотенциальиый (фиг. 2), содержащая k частотных фильтро-в. В расс1матривае.мом случае й 3. Каждый из этих фильтров настроен на одну определенную частоту да,- из й-значений частот ocHOiBHoro спектра Wz, Wi, ... Wi, ... Wfi-i. Последовательно с каждым нз них включен выпрямитель, настроенный так, что независимо от значения частоты на входе сигнал на выходе xapaiKTep-изуется фиксированным -значением потенпиала.

Схе.ма функционального преобразователя 2 предназначена для реализа-цин некоторой заранее задаваемой фуницио-налыюй зависимости значения выходного сигнала от значений входных сигналов. Имен-но этой схемой реализуется та функция -многозначной логики.

для реализации -которой предназначен ло-гичеокий элемент в целом, она имеет столько входных каналов, |0колыка входов у элемента, число которых в свою очередь оп ределяется числом переменных фуимций, реализуемых на основе элемента. Например, если на основе элемента реализуется функция f(Xi, х), то схема имеет два входных канала.

Структурно схема может состоять, например, из дещнфратора некоторого специального вида, обусловленного пространственно-потен циальиым представлением входных и выходного сигнала, и может -быть выполнена на основе любых двоичных схем, д-опуакающих

потенциальное -представление -входных и выходных сигналов (например, диодно-резистивных, транзисторных н i. д.).

Принцип построения схемы фун1кциональ-ного прео-бразователя 2 рассматривается на

примере одного «з iB-озможных вариантов ее реализации для некоторого частно-го случая, а именно: :когда элемент реализует фунщию трехзначной логики(k 3)f(Xi, лга)

макс(л:1, х), т. е. коада функция f(xi, х) и

ее переменные х, Xz принимают значения О, 1, 2. В это:м случае вх-одные каналы и выходной содер-жат по три шины. Схема фун1кционального преобразования для этого случая приведеиа на фи-г. 4.

Схема преобразования формы предста-вления сигналов 15 предназначена для преобразования пространственно-потенциальной фор,мы представления -значного входного сигнала в А-значный амплитудно-кодированный.

Смысл -преобразования, выполняемого схемой 15, состоит в следующем.

Потенциальному сигналу некоторой фиксированной амплитуды на одной из шин входного канала схемы (на всех остальных ш-инах

входного канала в соответствии с пространственно-потенциальным представлением в каждом та:кте работы схемы потенциал ра-вен нулю) соответствует сигнал -переменной амплитуды на выходе этой схемы. Величина ам-плитуды определяется номерам шины входного канала, потенциал -на -котором в данном такте работы схе.мы отличен от нуля, т. е. значением поступа-ющего на вход й-значного сигнала, например, если значение сигнала О,

амплитуда имеет некоторое нулевое (начальное) значение (здесь потенциал не обязательно равен нулю, он пр-осто -принимает фиксированное начальное значение). Если значение сигнала 1, амплитуда оказывается на элементарную «ступеныку больще и имеет едининное значение, и т. д.

В соответствии с видом выполняемого преобразования -схе-ма 15 имеет один входной и один выходной каналы. В отличие от входного, состоящего из k щин, выходной канал

состоит -всего из одн-ой щины. Потенциал на

этой щине прини-мает k (различающихся по

ампл-итуде) зиачений.

Технически схема 15 1может быть реализована на основе рези-стивных делителей или Схем совпадения. В качестве inpH-Mdpa, иллюстрирующего возможности технической реаливации этой схемы, на |ф|И,г. 5 приведена схема на основе элементов со.внаде.н«я. Схема Приведена для 1нреобразо1вания трехзначных сиг-5 налов. Она содержит два входных канала: информационный, на который подается преобр аз омываемый сигнал, поступающий с выхода схемы фушсциональното преобразователя 14, и 1канал опорных сигналов 5оп. Ам ли-10 туды опорных сигналов определяют значения амтлитуд амнлитудно-;кодированного информащионного сигнала, соответствующие значеНИЯ1М О, 1,.,2 переменных и функций. Информационный канал в это|М случае состоит из15 трех шин. Канал опорных сигналов Son также состоит ИЗ трех шин. Предложенный многозначный логический эле1ме.нт работает следующим образом: й-значные частотные сигналы, представляю-20 щие входные переменные х, Xz, ..., Хп элемента, по шинам 4, 5, 6 подаются на прео бразователь / й-значных частотных сигналов в -значные пространственно-потенциальные. Оространственно-потенциальные сигналы, 25 представляющие -значные переменные, с выходов преобразователя / подаются на входы фунтционального преобразователя. На этом узле реализуется заданная функция й-1значной ЛОГИ1КИ. С выхода преобразователя 2 амп- 30 литуднонкодированный сигнал, представляющий значение реализуемой функции, подается на управляющий вход спектротрона. Спектротрон устанавливается в состояние, номер которого соответствует значению реализуемой 35 функции для фиксированного набора значений вхоаных переменных. Частотный сигнал на выходе спектротрона иринимает значение, отвечающее этому значению функции, .Быстродействие мнотозначного логическо-го элемента трактичеоки не зависит от набора значений входных переменных и значения реализуемой элементом функции в этом наборе. Это позволяет обеспечить быстродействие, превышающее быстродействие известных многозначных логических элементов на основе схемы спектротрона. Вид логической фуниции, реализуемой предлагаемым многозначным логическим элементом, не зависит от процессов, протакающих в схеме спе-ктротрона -и определяется исключительно выбором схемы функционального преобразования. Возможность ее построения на двоичных элементах Оббспечнвает возможность реализаций на основе Предлагаемого элемента произвольной функции fe-значной логики. П р е д iM е т изобретен и я Многозначный логический элемент, содержащий преобразователь частотно-кодированных сигналов в потенциально-пространствечные сигналы и (многоустоймивый спектротрон, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и расщирения ф)ункциональных возможностей, он содержит функциональный преобразователь, вход которого подключей к выходу преобразователя частотно-кодированных сигнало1В IB потенциально-простран ственные сигналы, а выход - к управляющему входу многоустойчивого спектротрона.

Фиг.

(риг.2

/4

15

Фuг.J

X;

Фиг. 4

Г

Ш

оп.

Фив. 5

16

IV.

17

i /5

Фиг.В