Пороговый элемент Советский патент 1981 года по МПК H03K5/08 G05B1/01 

(54) ПОРОГОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Известен пороговый элемент, который используется для реализации различных логических функций, содержащий линии задержки и задания порога и триггер, собранный из переключателей тока на транзисторах fl} Быстродействие такого элемента ограничено временем переходных процессов в транзисторах,постоянной времени RC-цепей, влиянием паразитных емкостей. Наиболее близким к предлагаемому является пороговое устройство, содержащее последовательно соединенные суммирующее и релейное устройства, выполненные на миниатюрных СВЧ-прибо рах типа отражательного клистрона-ми нитрона, причем выход пороговой ячейк через суммирующее устройство,в качестве которого используется полосковая линия с боковыми связями, и петлю связи соединен с резонатором релейной ячейки. Полосковая линия через боковые связи соединена с клеммами входных сигналов. Такой элемент обладает достаточно большим быстродействием, надежен и технологичен 2. Однако этот пороговый элемент требует тактирования, включающего тайже подготовительные такты, что ограничивает его реальное быстродействие. На входы элемента должны поступать только когерентные сигналы, что необходимо для нормальной работы суммирующего устройства на полосковых линиях. Кроме этого, полосковые линии не осуществляют полной развязки источников входных сигналов. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства при расширении его функционапьных возможностей. . Поставленная цель достигается тем, что в пороговом элементе, содержащем последовательно соединенные суммирующее и релейное устройства, пунмирукяцее устройство выпоииено на минитронах по числу входов, резонаторы кото рык соединены петлями связи со вход ными гаинами элемента, катоды соединены с шиной питания, релейное устройство выполнено на минитро.не, катод которого соединен со второ шиной питания, а резонатор - петлей связи с выходной шиной, причем отражатели :всех минитронов соединены меж ДУ собой и подключены к одному вывод резисТора, второй вывод которого сое динен с третьей шиной питания. На чертеже представлена принципиальная схема порогового элемента на п входов Пороговый элемент содержит п вход ных минитронов , выходной минитрон 2, входные шины . шины питания 4-8,резистор 9 и выходную шину 10. Пороговый элемент работает следующим образом. В исходном состоянии до поступле НИН входных сигналов минитрон 2 не генерирует СВЧ колебаний, так как его начальная рабочая точка находится за пределами зоны генерации. При поступлении входных сигналов в резонаторы минитронов в цепях отражателей этих минитронов, работающих в детекторном режиме, появляется ток, создаюпдай падение напряжения на резисторе 9. Так как отражатели входных минитронов соединены с нагрузочным резистором и отражателем минитрона 2, положение рабочей точки минитрона 2 зависит от величины токов отражателей входных минитронов. При достиженйи суммарным током, протекающим через резистор 9, порогового значения рабочая точка минитрона 2 перемещается в зону генерации. Величина порогового тока выбирается таким образом, чтобы запуск генерации производился при поступлении единичных импульсов на дпдед.еленное число входов К, где Кможет принимать значения Ги Z., ,п Если СВЧ-мсщность поступает на количество входов, меньшее К, то перепад напрйжения на резисторе 9 будет недостаточен для ввода рабочей точки минитрона 2 в зону генерации. Необходимая величина порога устанавливается посредством изменения вел чины резистора 9 в цепи отражателей минитронов, а также выбором режима питания приборов. Для обеспечения работы минитронов в детекторном режиме, а минитрона 2 в обычном режиме генерации эти приборы работают от различных источников напряжения на отражателях : Ejjy,,, подключенного к шинам 6 и 5, Ертрп подключенного к шинам 6 и 8, а также от различных источников питания на резонаторах: (шины 4 и 5) и Epg, (шина 7 и 8). На базе данного порогового элемента можно реализовать логические схемы, выполняющие операции И, ИЛИ, мажоритарную операцию. При значении пороговьй элемент выполняет операцию ИЛИ, при - Операцию И, при - мажоритарную функцию. Если выбрать рабочую точку ми--нитрона 2 таким образом, что в исходном состоянии прибор генерирует колебания, а при поступлении входнь:х сигналов рабочая точка перемещается в область отсутствия генерации из зоны генерации, то пороговый элемент будет вьшолнять операцию инвертирования НЕ. Если в этом случае задать пороговое значение , то элемент будет выполнять операцию ЙЛИ-НЕ, а при операцию И-НЕ. Быстродействие порогового элемента в основном определяется длительностью переходных процессов в резонаторах минитронов и определяется выражением ifCT+ Cfl где .Утсш максимальньй крэффициеаг. быстродействия;.t - период собственных колебаний; - время установления колебаний;t - время спада колебаний. Наименьшее число, периодов Нуу, одном цикле работы прибора составляетt tCY Cn l vTУглЯ)( т Анализ переходных процессов устройства показьшает, что время установления колебаний в минитроне можно оценить выражением atfT о о п -- 2,8 , где 0,п добротность нагруженного резонатораJ 5 в минитронах с Q..IO соста ляет около (30-50). Т.Так тоscr on При использовании минитронов с периодом колебаний (f 100 ГГц можно получить быстродействие около (I ГГц). Предлагаемый пороговый элемент выгодно отличается от известных, так как.параметры минитронов остаются практически неизменными при воздействии внешних факторов и достаточно стабильны во времени. Устройство имеет более высокое быстродействие, так как отсутствуют подготовительные такты, может функционировать с нeкoгepeнтны и входными сигналами и даже имеющими различные частоты. Кроме этого, осуществляется полная развязка источников входных сигналов . 6 Формула изобретения Пороговый элемент, содержащий последовательно соединенные суммирз ю- щее и релейное устройство, о тличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей, суммирующее устройство выполнено на минитронах по числу входов, резонаторы которых соединены петлями связи а со входными шинами элемента, катоды соединены с шиной питания, релейное устройство выполнено на минитроме, катод которого соединен со второй шиной питания, а резонатор петлей . связи - с выходной шиной, причем отражатели всех минитронов соединены между собой и подключены к одному выводу резистора, вторым выводом соеиненного с третьей шиной питания. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 362488, кл. Н 03 К 19/42, 09.08.71. 2. Авторское свидетельство СССР о заявке 2695479, 06. (проотип).