Функциональный преобразователь

(19 5 о 4 но ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН У 3ко вочник по цифо-цифровым преРадио и связь,129.игодов В.К. Фунватели с дисанием сигнала. -1988, с. 51,Спр анало, Мар образ диров здат, ЬНЪЙ ПРЕОБРАЗОВ е относится к а льной технике и ЕЛЪ ома ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ПЮТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретенитике, вычислите жет использоваться в системах управления. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования. В зависимости от настройки триггеров счетчика 4 преобразователь реализует различные выходные функции, соответствующие изменениям входной переменной, что расширяет область применения преобразователя за счет увеличения числа функций преобразования. Преобразователь содержит блок 1 аналого-цифрового преобразования, дешифратор 2, блок 3 цифроаналогового преобразователя и кольцевой счетчик 4. 2 табл.,Й1510077 Составитель М. Никуленковактор М. Гербер Техред Л.Олийнык орректор ерни Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 5829/56 Тираж 884ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени113035, Москва, Ж, Раушская Подписноеи открытиям при ГКаб., д. 4/53 1510077Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и можетиспользоваться в системах управления,Целью изобретения является расшнре 5ние области применения преобразователя за счет увеличения числа функцийпреобразования.На фиг 1 изображена Функциональная схема преобразователя; на фиг.2 - 1 Офункциональная схема блока 1 аналогоциФрового преобразования; на фиг,3 -функциональная схема блока 18 дешифрации дешифратора 2; на Фиг,4 и 5Функциональная схема дешифратора 2 15единичного пространственного кодав унитарный пространственный код;на Фиг. 6 - Функциональная схема кольцевого счетчика 4; на фиг. 7 - функциональная схема блока 3 цифроаналогового преобразования.Преобразователь (Фиг. 1) содержитблок 1 аналого-цифрового преобразования, дешифратор 2 единичного пространственного кода в унитарный пространственный код, блок 3 цифроаналоговогопреобразования и кольцевой счетчик 4.Блок 1 аналого-цифрового преобразования (Фиг. 2) содержит компараторы5 и 6, входы 7-9 компараторов 5 и 6, 30транзисторы 10-12, резистор 13 и выходы 14-17.Блок 18 дешифрации дешифратора(Фиг. 3) содержит элементы И 19 и 20,входы 21 - . 25 и выходы 26 - 28,Кольцевой счетчик (фиг. 6) содержит триггеры 29, выходы 30 - 56, установочный и тактовый входы 57 и 58.Блок 3 цифроаналогового преобразования содержит усилители 59, аналоговые ключи 60 кода и выход 62.Преобразователь работает следующимобразом. В исходном состоянии на вход 7 45 преобразователя (Фиг. 1) поступает нулевой исходный сигнал Х = О.Исходный нулевой сигнал Х = 0 на входе 7 блока 1 обеспечивает следующие сигналы на выходах 14 - 17;0101, те. на входы 21 и 23 блока 18 поступают сигналы от компараторов 5 и .6 на элементы И 19 и 20, но на настроечном входе 25 сигнал равен нулю, поэтому на выходах 26 - 28 сигнал тоже равен логическому нулю. Значит на входы 26 - 28 блока 3 поступают нулевые управляющие сигналы, поэтому ни один из аналоговых ключей60 не будет включен по сигналам от дешифратора 2.Переходя к описанию работы устройства в целом отметим, что здесь рассмотрен один из возможных вариантов реализации функционального преобразователя (Фиг. 1) при реализации значности К = 3. Так как преобразователь является универсальным, то мощность множества реализуемых функций для нек з го равно Е = 3 = 27, Соответственно трем логическим значениям входного сигнала Х Я 0, 1, 2) блок 1 обеспечивает на выходах 14 - 17 следующие логические состояния;Т а блица 1 Вход 7Выходы Х 14 15 16 17 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 Таким образом, над множеством значений входного сигнала Х выполняются Функциональные преобразования, нри которых каждому из символов ставится в соответствие свое значение единичного пространственного кодае нулю 0101; единице - 1001; двойке - 1010.В табл. 1 каждый разряд пространственного кода соответствует прямым и инверсным выходам 14 - 17 компараторов 5 и 6 (Фиг2). В силу требования универсальности к преобразователю эти три возможных состояния вы- ходов 14 - 17 должны быть дешифрованы в 27 комбинаций управляющих сигналов для реализации всего множества преобразований над трехзначной входной переменкой. Такая задача нереализуема даже для четырехразрядного систематического двоичного кода, так как мощность множества различных значений для него 2 = 16, в преобразователе компаратора 5 и 6 формируют только три различных набора из шестнадцати. С одной стороны, данное обстоятельство вносит положительный эффект, так как наличие значительного числа запрещенных комбинаций входного сигнала обеспечивает существенную избыточность, которая может быть использована для обеспечения помехоб Продолжение 1510077 табл.2 ыход Входы блока 1 5Вход Выходыблока18 4 21 23 22 25 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 О 1 0 0 2 1 0 0 1 0 1 1 1 0 О 1 1 1 0 1 0 1 2 1 0 1 1 0 хо 1 0 1 О 1 1 О 1 1 0 1 О Т 11 0 10 0 1 0 1 1 0 0 2 1 00 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 О 2 1 0 0 1 0 1 1.1 О 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1.2 О 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 О 1 0 О 0 1 0 0 1 О.1 О О О 0 55 1 1 О 1 О 1 1 1 0 0 1 2 0 1 0 1 0 1 О 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1. 0 1 0 1 0 0 1 5устойчивости преобразователя. Но,с другой стороны, для реализации всехвозможных преобразований дешифратора 2 на реализацию свойства универсальности необходимо ввести дополнительный Формирователь вида настройки дешифратора, что в преобразователе об печивается кольцевым счетчиком 4 и набором из двадцати четырех однотип ных блоков 18 дешифрации.Реализуемые дешифратором 2, совместно а кольцевым счетчиком 4, пре образования представлены в табл,2. Также приведены и функции одной переменной, реализуемые функциональным преобразователем на выходе 62.Таблица 2 ходы блока 18 Выходы Вь блока 18Вход Входы блока 18 Выходы блока 18 7 24 21 23 22 25 26 27 28ыход 5 62 0 0 1 О 1 1 0 1 0 1 1 О 1 1 0 0 1 1 0 0 1 22 1 0 1 0 1 О 02 0 0 1 О 1 1 0 0 1 2 1 1 0 0 1 1 1 0 О 0 15 2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 О 1 0 1 1 0 0 1 2 1 1 0,0 1 1 0 1 О 1 2 1 0 1 0 1 1 0 0 0 20 0 0 1 О 1 1 0 О 1 2 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 2 1 0 1 О 1 0 0 1 2 О 0 1 0 1 1 0 0 1 2 1 1 0 0 1 1 0 0 1 2 2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 50 Анализ реализуемых преобразований показывает (табл,2), что блоки 18 30 имеют одинаковые входные сигналы, поэтому дпя реализации множества требуемых настроек потребуется Е - блоков 18, которые по внешнему сигналу управ- ления включаются (или отключаются) 35 в процессе преобразования входной функции в выходную. Общее число блоков 18 меньше на К, так как для функций констант вида: 000, 111, 222 управляющий сигнал можно подавать 40 в виде фиксированной настройки от кольцевого счетчика 4 сразу на один из входов 26 - 28 блока 3.Реализация остальных двадцати четырех функций (табл. 2) требует, что бы три входных сигнала дешифратора 2 перемещались в пространстве в определенном порядке с одного входа блока 3 на другой. В преобразователе это достигается тем, что выходы 26-28 каждого блока 18 скоммутированы соответствующим шинным соединением с входами блока 3, Каждый блок 18 реализует логическое преобразование вида: входному сигналу Х = 0 соответ 55 ствует возбужденное (единица на выходе) состояние выхода 26, сигналу Х = 1 - единица на выходе 27 и Х = 2 - на выходе 28. Вид реализуемой функции на выходе 62 преобразователя втаком случае выбирается подачей настроечного сигнала от кольцевогосчетчика 4 на вход 25 х-го, где1 б 1, 2, 3,24) блока 18 и соответствующеи шиннои коммутацией еговыходов в блоке 3 на входах 26-28,Подобное схемное решение обеспечивает максимальный параллелизм в работепреобразователя, одинаковое и минимально-возможные задержки сигналов и,как следствие, максимально возможноебыстродействие преобразователяПримеры осуществления функционалького преобразования для произвольновыбранной функции многозначной логики (в данном случае терхзначной логики).П р и м е р 1. Е(Х) = 012. Изисходного состояния функциональныйпреобразователь переводится в требуемый режим путем настройки по входу58 за счет подачи последовательностииз пяти единиц последовательного кода(11111. При этом на выходе 31 счетчика 4 появится сигнал "Лог,1", раз -решающий функционирование соответствующего х-го блока 18 (Лиг. 5), Еслина входе 7 преобразователя присутствует нулевой входной сигнал, то навыходах 14 - 17 будут (табл,2) присутствовать сигналы 0101, а на входах21, 24, 23, 22 и 25 - 01011 соответственно. Поэтому в блоке 18 сработает первый элемент И 19 и на выходе26 появится "Лог.1", с появлениемкоторой включится первый ключевойтранзистор 61 и на выходе 62 преобразователя поступит нулевое значениетрехзначного кода,Если теперь на входпоступитсигнал "2" трехзначного кода, то навходах 21 - 25 блока 18 будут сигналы(табл,2) 10101, в результате чегоединичный управляющий сигнал в блоке18 появится на выходе 28, а выход 27перейдет в исходное нулевое состояние.В таком случае на выход 62 преобразователя поступит сигнал "2" трехзначного кода.Таким образом, если сигналы входной переменной Х пробегают во времени все значения из ЫО, 1, 2, топреобразователь при данной настройке.(11111 на входе 58 будет реализовать функцию У, которая пробегаетсоответственно значения из 1 в следующем порядке О, 1, 2), 1510077 10П р и м е р 2. Рассматриваются процедуры Аункционирования преобразователя при настройке его на реализацию еще одного типа Функций наприУ5 мер Г(Х) = 220.Из предыдущего состояния настройки (пример 1) путем последовательной подачи последовательности(11111111111111111111 ) на вход 58 проводят в кольцевом счетчике 4 в единичное состояние выход 41. Возможен и другой подход к настройке преобразователя, при котором его вначале, путем подачи сигнала "Лог.О" на вход 57, переводят в исходное состояние, а затем путем последовательной подачи двадцати четырех единиц приводят к единичному сигналу на выходе 41 счетчика 4. 20Если на вход 7 подан сигнал "Лог.О" то соответствующий -й блок 18 находится в рабочем состоянии и на выход 26 -го блока 18 поступает единичный управляющий сигнал, который подключен 25 к третьему входу 28 блока 3. В этом случае на выход 62 преобразователя поступит значение логической "2" трехзначного кода. Если ня вход 7 поступает сигнал "Лог. 1". то единичный ЗО управляющий сигнал появляется на выходе 27 блока 18, а сигнал на выходе 26 становится равным нулю. Выход 27 блока 18 в данном случае также соединен с третьим входом 28 блока 3, поэтому на выходе 62 сохранится значение 2" трехзначного кода. При подаче на вход 7 сигнала "лог,2" в блоке 18 сигнал "1" управления появится на выходе 28, Сигналы на выходах 26 и 40 27, при этом равны нулю. Так как выход 28 блока 18 соединен с первым входом 26 блока 3, то на выход 62 преобразователя поступит сигнал "Лог.О". В результате пробегания входной переменной значений ;.О, 1, 2на выходе 62 преобразователя получаем выбранную для реализации трехзначную Аункцию 220,Если аналогичным образом перебрать все возможные настройки двадцати семи триггеров 29 счетчика 4 и дешифратора 2, то легко убедиться, что преобразователь реализует всю мощность множества функций трехзначной логики при пробегании входной переменной значений ид 1 с(О, 1 2)Формула из о бр етенияФункциональный преобразователь, содержащий счетчик, первые выходы которого соединены с одноименными первыми входами дешифратора, и блок цифроаналогового преобразования, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения преобразователя за счет увеличения числа Аункций преобразования, в него введен блок аналого-циФрового преобразования, вход и выход которого соответственно являются информационным входом преобразователя и соединены с одноименными вторыми входами дешифратора, выходы дешифратора объединены с одноименными вторыми выходами счетчика и подключены к соответствующим входам блока циАроаналогового преобразования, выход которого является выходом преобразователя, тактовый и установочный входы счетчика являются соответственно тактовым и установочным входами преобразователя.