Универсальный многозначный потенциальный элемент Советский патент 1979 года по МПК H03K19/00 

,(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МНОГОЗНАЧНЫЙ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

ределения номера участка, а также через схему набирания максимума - ко входу схемы определения знака напряжений, а выходы схемы определения знака первой производной, схем определения номера участка и схемы определения знака напряжения многогорб 5 ной трапецеидальной характеристики ;через комбинационную схему подключены к управляющим входам управляемых ключей.

,- I 10

Да фиг . 1 представленая структурпая схема универсального многозначного потенциального элемента; нафиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу элемента; на фиг. 3 вариант потенциальной схемы для десятизначного элемента; на фиг. 4 - диаграммы- напряжений, поясняющие работу каскада с трапецеидальной характеристикой..

Универсальный многозначный потен- 20 циальный элемент состоит из К/5 (где К - реализуемая значность) каскадов 1 с передаточной характеристикой трапецеидальной формы/ источника oпopных напряжений 2, К/5 схем определе- 25 Н.ИЯ номера участка многогорбной трапецеидальной характеристики ., 3, К/5 схем определения знака первой производной 4, схемы избирания максимума 5, схемы определения знака напряжений б,JQ комбинационной схемы 7 и К-1 управляемых ключей 8. Сигнальньй вход каждого каскада 1 подключен ко ходу эле мента, а два других входа - к соответствующим -двум выходным шинам ис «,. точннка 2. Выход каждого каска;да 1 подключен ко входу соответствующей схемы определения знака первой произ водной 4 и ко входу соответствующей схемы определения ном.ера участка 3, а также через схему 5 - ко входу схемы б. Выходы схем 4, схем 3 и схемы б через схему 7 подключены к.управляющимвходам ключей,8, сигнальные входы которых подключены к шинам базисных напряжений V(K), а вы- 45 ходы - к ВЫХОДУ элемента.

Универсальный многозначный элемент работает следуюйсим образом.

Вхддной сигнал поступает одновре- , менно на входы всех К/5 каскадов.1. S) При этом в зависимости от уровня входного.сигнала (Ub) работает тот или ;Иной каскад 1, который формирует тра1 ецеидальную передаточную характеристику (фиг. 1,2). Опорные напряже- 55 ния (Upni . Uona ) каждого каскада 1 равны соответствуюгдам значениям вход ного напряжения, при которызс трапе- деидальная передаточная характеристика каскада 1 пересекает нулевой уровень, что обеспечивает равномерное расположение трапецеидальных передаточных характеристик каскадов 1 по BceMj диапазону входного напряжения. Точки излома мно1 огорбной трапецеидальной характеристики и точки пе- 65

ресеченияее с нулевым уровнем соответствуют -уровням квантования входного напряжения. Трапецеидальная передаточная характеристика отдельно взятого каскада 1 определяет пять значений уровня квантования.

Отклик на входное напряжение во всех каскадах 1 производится одновременно, поэтому процесс преобразования осуществляется за один такт и не зависит от значений входного напряжения.

Выходное напряжение каскадов 1 через схему 5 поступает на вход схемы б работа которой описывается следующим выражением; j

, 0 при

т J 1.1 при и О

Знак первой производной трапецеидальной характеристики, формируемой J-M каскадом 1, определяется j-й схемой 4 в соответствии со следующим выражением: .

в|

Hi

,

где и - напряжение на выходе j-ro каскада 1.

Номер участка многогорбной трапецеидальной характеристики определяется j-и схемой 3 в соответствии с выражением:j

pj 9 РИ Upni-Ootti UBx Uon2+Upni I при и|„, , , где Uoni - меньшее значе -.К . л

ние опорного напряжения первого каскада 1; , Uona опорные напряжения j-го каскада 1, причем ощ oiH 3Uoni Выходы схем 3, 4,б подключены ко входам схемы 7, которая преобразует их выходные сигналы в пространственный к-значный код.

Напряжение логической единицы суще ствУе т только на одном выходе комбинационной схемы и поступает на вхо соответствующего управляемого ключа, который осуществляет соединение вы.хода элемента с одним из базисных напряжений f(N), набор которых определяет выполняемую з лементом функцию. Так как набор V(N). из К напряжений можно выбра ть К, способами, то элемент может реализовать все функции одной переменной К-значйой логики.

На фиг. 3 показан вариант принципиальной схемы элемента для . Элемент содержит два каскада с трапецеидальной передаточной характеристикой . Каждый каскад состоит из двух операционных усилителей I и 2.

Линейно нарастающий участок трапецеидальной передаточной характеристики формируется усилителями 1. Когда выходное напряжение u усилителей 1 достигает величины, равной t-E диод 3 переходит в непроводящее состояние, обратная связь в усилител разрывается, что приводит к скачкооб разному изменению выходного напряжения усилителей 1 до величины нап ряжения насыщения (Оц) (фиг. 4а), При 1этом диод 4, открыт, и на общем выходе 5 напряжение равно . Линейно спадающий участок трапецеидальной передаточной характеристики формирует усилитель 2, на неинвертирующий вход которого/ подается опорное напряжение Uona поэтому выходное напряжение U усилителя при и должно бьлть сдвинуто в область поло жительных значений на величину но так как диод 6. при входном напряжении - находится в непроводящем состоянии, обратная связь разомкнута, то выходное напряжение усилителя 2 равно напряжению насыщения (фиг. 46). Когда UQ J-UBX i+ ЕI диод б- переходит в проводяще состояние, обратная связь замыкается и выходное напряжение усилителя 2 скачком изменяется до величины и затем линейно уменьшается. В резул тате напря жение и на выходе 5 имеет трапецеидальную зависимость от входного напряжения ;(фиг. 4в). При величине напряжения UBX Uona отч выходное напряжение второго каскада ;Uz UBX- Uon- UBX- Это выходное напряжение открывает диод 4. и закрывает диод , Порядок работы последующих каскадов аналогичен работе первого каскад Знак первой производной трапецеидаль ной характеристики каскадов можно получить, анализируя состояние .диодов 3j, б-j, 4.J, а знак напряжения многогорбой трапецеидальной характеристики определяется состоянием тран зистора 7. Такое техническое решение позволяет при сохранении высокого быстродействия сократить количество элементов в 2-3 раза. 2 Формула изобретения Универсальный многозначный потенциальный элемент, содержащий источник опорных напряжений, К-1 управляемых ключей, сигнальные входы которых подключены к шинам базисных .напряжений, а выходы.- к выходу элемента, отли.чающи и с я тем, что, с целью упрощения элемента при сохранении высокого быстродействия, в него введены К/5 каскадов с трапецеидальной характеристикой, К/5 схем .определения знака, первой производной и К/5 схем определения номера участка многогорбой трапецеидальной характеристики, а также схема определения знака напряжения многогорбой . . трапецеидальной характеристики, cxe ма избирания максимума и комбинационная схема, причем сигнальный вход каждого каскада с;трапецеидальной д « характеристикой подключен ко входу Элемента, а два другие входа - к соответствующим двум выходным шинам ис- точника опорных напряхсёний,выход кахсрого каскада с трапецеидальной ,хар актеристикой подключен ко входу соответствующей схемы определения знака первой производной и ко входу соответствующей схоны определения номера участка, а также через схему избирания максимума - ко входу схемы определения знака напряжения, а выходы схем определения знака первой производной, схемы определения номера участка и , схемы определения знака напряжения многогорбой трапецеидальной характеристики через комбинационную схему подключены к управляющим входам управляемых ключей. Источники информации, принятые о внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 384187, ri 03 К 3/14, 1973. 2 Кметь А.Н. и др. Вопросы постоения и организации многозначных Многозначные лементови структур. лементы и структуры , Киев Наукова думка

вход

(

вых

0ff,

,

Uem

I XI

btfnXt/in/

.«