ЭЛЕМЕНТ ОДНОРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙСТРУКТУРЫ Советский патент 1974 года по МПК H03K19/162 

I

Изобретение отноеится к области вычислительной техники и цифровой высокочастотной автоматики и может быть исиользовано при иостроении радиоимпульсных однородных вычислительных структур, предназначенных для обработки высокочастотных сигналов, носителем информации в которых является фаза кOv eбaний.

Известен элемент однородной вычислительной структуры, содержащий функциональную и настроечную части.

С целью повышения быетродействия, снижения истребляемой мощностн, повышения помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей предлагаемый элемент содержит идентично nocTpoenin ie функциональный и настроечный емкостные иараметроиы, состоящие из катущки индуктивности с отводом от средней точки, двух варикапов и двух диодов, и два транзистора, причем в каждом емкостном параметроне отвод от средней точки иодключен к щине отрицательного иаиряжения смещения, аноды варикапов и днодов соединены с крайними выводами катуи1ки индуктивности, катоды варикапов подключены к и:ине иепрерывньгх иаиряжений накачки, катоды диодов подключены к шине видеоимпульсного паиряжения тактовой частоты и через резистор - к другой щиие отрицательного напряжения смещения, ири этом прямой и инверсивный выходы настроечного емкостного параметрона соединены с инверсным выходом функционального емкостного параметрона, каждый через два последовательно соединенных резистора, к точкам соединения которых нодключены коллекторами ио одному транз1 стору, эммитеры последних соединены с общей шиной, а каждая база через резисторы подключена к своей шине, управляюп1его напряжения.

На фиг. 1 приведена принпиииальиая с.хема предлагаемого элемента однородной вычислительной структуры; иа фиг. 2 - временные соотношения меж.ту наиряжениями.

Предлагаемый элемент содержит функциональный параметрон /, настроечный иара(выходы) 3, - З.н

метрон Z, прямые входы

параметрона функциональной части, инверсные входы (выходы) 3.U . 1 -3.V параметрона функциональной части, входы 4-7 управления, варикапы 8-11. катушки 12 и J3 пндуктивиости, диоды 14-17, резисторы 18-25. транзисторы 26 и 27. (Л-м,- напряжение смеихения, Ln - наиряжение } акачки, f7,, - опорное напряжение частоты субгармоникн (дискрета).

На фиг. 2 приведены временные соотношения между напряжением накачки, опорным напряжением частоты еубгармогшки (дискретпой) и видеоимпульсным напряжением тактовой частоты, а также между напряжениями субгармоники (/п и L,,. параметров функциональной и настроечной части (фаза «О - сплошная линия, фаза л -- пупктпр) при работе их в первом и втором тактах соответственно.

В рабочем состоянии на элемент одиородной вычислительной структуры поданы непрерывное нанряжение накачки U,,, непрерывное опорное напряжение частоты субгармоиики (дискрета) (Уд, отрицательные напряжения смегнения Ьсм, и Ucv,., а также необходимые управляющие папряжения Напряжение /Усм; необходимо для выбора рабочей точки на вол))Т-фарадной характеристике вариканов 5-//.

Смеп1, напряжения Уем., на диодах J4-/7 выбирается таким образом, что прп отсутгггмп вп,деоимнульсного напряжения на входах 4 п 7 управленпя они открываются п шунтируют катушкп 12 и 13 1П дуктивпоетп соответственпо. При этом в контуры нараметроиов / и 2 зпосится большое затухание, условия возбуждсппя субгармопики в параметронах пе выполняются, т. е. субгармонические колебанпя пе вознпкают (вне зависимости от того, какпе нотенцпалы 1юданы на входы 5 п 6 управления).

В этом состоянии элемеит однородной вычислнтелыюй структуры выполняет функцию разрыва цепи в канале передачп сигналов.

Выбор необходимого такта работы элемента однородной вычислительной структуры производится иутем подачи на вход 4 управления видеонмпульсного напряжения первого, второго или третьего тактов (см. фиг. 2, ,,, t/m,,. ,,)- В моменты присутствия на входе ноложител1,ных имиульсов диоды 14 15 закрываются, а параметрон 1 возбуждается. Если на вход 7 впдеоимиульспое напряжение не поступает, то вне завпеимости от того, какие потенциалы поданы на входах 5 н 6 элемент о;1нородной выч с;1ительной етруктуры выполняет: функцию соединения в цепи иередачи сигиалов в однородной вычислительной структуре, когда па один из нрямых вхол,ов (выходов) ,/ поступает снгпал, а вы.ходной сигнал снимается с другого прямого выхода; логическую операцию «НЕ, когда па один пз входов поступает сигнал, а выходпой сигнал снимается с одного из инверсных выходов 3 л -5,v, н когда входной сигнал постунает на г,нверспый вход параметрона, а снимается с прямого; мажоритарную онерацпю, когда на его сигнальные входы (выходы) поступает нечетное колпчество сигиалов, а выходной сигнал снимается с одрюго из ирямых выходов; мажоритариую оиерацпю с 1-и1верспей, если иа ВХОДЕЛ . постуиает нечетное количество сигналов, а

выходиой сигнал снимается с одного из инверсных выходов 3,1М-|- 3.V.

Выбор такта возбуждения параметрона 2 настроечной части осуществляется путем нодачи вндеонмнульсного напряжения на вход 7 управления. В момепты нрнсутствия на входе 7 положительиых видсоимиульсов диоды 16 я 17 закрываются, и параметрон 2 возбуждается в одной и той же фазе, которая жестко

определяется фазой иенрерывного опорного иаиряжения частоты субгармоники (дискретной) (Уд, иостунающего на шшерсный вход (выход) нараметропа 2.

Для обеснечення выполнения элементол

однородной вычислнтельной структуры логических функций «И, «ИЛИ, «Н-НЕ, «НЛИ-НЕ необходимо так выбирать такты видеоимпульсных панряженнй, подаваемых на параметроны 1 н 2, чтобы нара.метрон 2

настроечной частн всегда возбуждался в такте, предшествующем такту возбуждения параметропа 1. Например, параметрои / работает во втором такте (фиг. 2, ), а иараметрои

2 - в первом такте (фиг. 2, Ui,,. Нрп но,даче разрешающего (положптел1)ПОго) потенциала на вход 5 и запрещающего (нулевого) на вход 6 транзистор 26 открьь вается, переходнт в режпм насыщення н подключает точку соедипення резисторов 20 и 21 к гпнне, а транзистор 27 заннрается. Таким образом, прямой выход параметрона 2 оказывается отключенным, а iniBepCHbni и(хаклк)ч(Ч1 к инверсному входу параметрона /. и радиоимиульеное опорное напр5 }кеьп С частоты субгар.моники (диск)ета) фазы л, libipaбатьп аемое параметропом 2, ноетуиает иа .1етро:1 1.

В это.м случае элемент однородной вычиелительиой структуры выполняет: операцию «ИЛИ от двух переменных, если входные сигналы постунают па два какпх-либо ирямых входа 5|-3м, а выходной сигнал снимается с одного из ирямых выходов; онерацню «ИЛИ-

НЕ, 1согда входные сигналы г остуиают на два каких-либо прямых входа 3i-З.к, а выходпой сигнал снимается с одного из инверссных выходов i3.tf-:-i-- 3Л.

Нри нодаче разрешающего (ноложительного) нотенциала на вход 6 управления и заирещающего (нулевого) на вход 5 управления транзистор 27 открывается, нереходит в режим насыщения и нодключает точку соединения резисторов 22 и 23 к общей шине, а

транзистор 26 заиирается. Нри этом инверсный выход параметрона 2 оказывается отключенным, а нрямой - подключен к ииверспому входу нараметрона 1, и радион.миульсное опорное нанряжение частоты субгармонцки

(дискреты) фазы «О, вырабатываемое параметроном; 2, поступает па пара.метрон 1.

В этом случае эле.мент однородной вычислительной структуры вынолияст: операцию «Н от двух неременных, если два входн)1х

сигнала поступают на входы (выходы)

i-5,11, a выходной сигнал снимается с одного 113 прямых выходов; операцию «И-НЕ, если два ВХОДРТЫХ сигнала иоступают иа входы 5|-3м а выходной сигнал cни tacтcя с

одного из инверсных выходов 5.1 м -3,v.

Элемент однородной вычислительной структуры выполняет функцию намяти . В этом случае сигнал, подлежащий запоминанию, поступает от внешнего источника на прямой или инверсный вход нараметрона функциональной частн, а иа вход 4 управления подается разрешаюпип потенциал. Параметрон 1 возбуж-, дается и осуществляет функцию запоминания. Списывание двоичной информации осуществляется при помощи параметроиа 2, на вход 7 управлеиия которого подается видеоимиульсное напряжение первого, второго или третьего тактов. Списываемый сигнал снимается с вывода U;, параметрона 2 в прямом или обратном коде в завислмости от того, на какой из управляющих входов 5 или 6 поступает разреи ающий потенциал.

Таким образом, объем настроечной информации для элемента однородной вычислительной, структуры F1C зависит от количества направлений перел, сигналов в структуре, а настройка функциональной частн одиородпой вычислительной структуры на вынолиеипе заданной функцин пропс.ходит коммутацией видеои.мпульсных папряжоннй и опорных гапряжен1 Й частоты субгарг-шники (дискрет).

В нараметроне (ге ераторе субгармонических колебаний) используются LC-структуры в отлпчпе от У С-структур, на которых построены потенциальные и илгпульсно-потенцпальные элемент. Поэтому мощность накачки, расходуемая только на комненсацию малых потер) в контуре параметрона (генератора субгармонических колебаний) и на поддержание колебаний субгармоники, значительно меньше, чем мощность, нотребляемая потенциальными и импульсно-потенциальными функциональными элементами, и составляет приблизительно 10 л1Вт при добротностях контуров иараметронов (генераторов субгармонических колебаний) Q 10-50.

Время установления и спада амплитуды и фазы субгармонических колебаний обычно составляет 5-10 периодов частоты накачки, и при выборе частоты накачки в диапазоне 1-3 МГц тактовая частота работы элемента однородной вычислительной структуры составляет 50-200 МГц.

Фазовый принцип представления двоичной информации и фазоизбирательные свойства параметров (генератора субгармонических колебаний), используемого в функциональной частп элемента однородной вычислительной структур-ы, обеспечивают его высокую помехоустойчивость. Параметрон (генератор субгармонических колебаний) чувствителен только в первоначальный момент возбуж;1, субгармоиикп к , сннфазиа или цротивофаз 1а с ноступающим снгналом, и абсолютно нечувствителен iv номехе, фаза которой является ортогональной к поступающему сигналу.

После возбу дения cyбгap гoиичecкиx колебаний Параметрон (генератор субгармонических колебаний) ирактически нечувствителен к полю.чам. Время возбуждения параметрона (генератора субгармонических колебаний) фактически составляет 2-4 периода накачки и весьма мало по сравненгио с нерподом тактовой частоты. Поэтому вероятность наличия помехи с ам 1литудой, сравнимой с амнлнтудой сигнала и фазой, иротивоположиой фазе сигиала, мала.

В отлпчие от нараметрона (генератора субгарлюническпх колебаний) импульсные и импульспо-потенциальные элементы, исиользуемые в функциональной частн элементов однорол.иых вычислительных структур, чувствительр ы к и.миульсиым помехам в течение всего времени их работы.

П р е д мет изобретен и и

Элемент одиородной вычнслптельнойструктуры, сол.ерЖащий функциональную и настроечную части, отлича ои(ийся тем, что, с целью повьпиеиия быстродействия, снижения потребляемой мощности, повышения помехоустойчивости, расширения функциональных возможностей, on содержит идентично построенные функциональный н настроечный емкостные иараметроны, состоящие из катушки индуктивности с отводом от средней точки.

двух варикапов и двух диодов, п два транзистора, причем в каждом емкостном параметроне отвод от средней точки подключен к шине отрицательного наиряжения смеи1ения, аноды варикапов и диодов соединены с крайнпмп

выводами катущкн индуктивности, катоды варикапов подключены к шине непрерывного напряжения накачкп, катоды дподов подключены к шине в 1дсонмпульсного иапряження тактовой частоты н через резистор - к другой шине отрицательного иаиряжения смещения, п|)и этом ка Сдый прямой и инверсньп выходы настроечного емкостного иараметропа соединены с инверсным выходом функциона)ного емкостного параметрона через два послодовательно соединенных резистора, к точкам соединения которых подключены коллекторами по одному транзистору, эмиттеры которых соединены с общей шигкэй, а каждая база через резисторы подключена к своей шине у;:равлягглцего напряжения.

i.(54 6)

ffSuicra ° uiwa.

И

г/д

А