Многопороговый логический элемент (его варианты)

,ФцПЕЦЗВМ АВТОРСН лас тех я обЦельюмнота. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относится к оти автоматики и вычислительнойники. Может быть использованопостроения различных устройствработки дискретной информации.изобретения является упрощениегопорогового логического элемесвое венно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная ои 7 Тираж 816 ИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от 35, Москва, Ж, Раушская н Подлта СССРытий1261 Устройство содержит г2 преобразователейй 1. 1-1. г весов ш ,шуш г входов, преобразователи,2, 1-2,с весов входов по числу групп преобразователей 1.1-1.г с одинаковыми весами, блоки 3. 1-3.р формирования группы ь 2 выходов. Поставленная цель достигается предложенными в Ф 106пп. 1 и 2 формулы изобретения функциональными соединениями между блоками и схемными элементами устройства. Поэлементный состав блоков формирования группы выходов, блоков преобразования и входящих в них логических элементов приводится на чертежах в описании изобретения. 2 с. п . Ф-лы, 13 ил., Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения различных устройств обработкидискретной информации,Цель изобретения - упрощение многопорогового логического элемента.На фиг. 1 изображена структурнаясхема многопорогового логическогоэлементами, на Фиг. 2 - структурнаясхема блока формирования группы выходов согласно первому варианту; нафиг3 - структурная схема блокаформирования группы выходов согласно второму варианту; на фиг. 4 -схема многопорогового логическогоэлемента на пщ 16 входов для случаят=2 и ь 2, на фиг. 5 - схема многопорогового логического элемента нап 32 входа при г=2 и.о =2,3,4, нафиг. 6 - схема многопорогового логического элемента на п=24 входадля случая 13 и Г 2,3 ф на Фиг,7 -схема блока Формирования трех.выходов с порогами а 10, 11, 12 много порогового логического элемента,представленного на Фиг. 5, нафиг, 8 и 9 - схемы блоков формирования групп выходов многопороговогологического элемента, представленного на фиг. 6, на фиг. 10 и 11схемы преобразователей весов трехвходовф на фиг. 12 и 13 - схемы преобразователей весов четырех входов,1Ииогопороговый логический элемент содержит (фиг. 1 и 2) т2преобразователей 1, 1-1.г весов шшш входов, преобразователи2.1-2,с весов входов, по числу группвыходов преобразователей 1 с одинаковйми весами и блоки 3. 1-3.р формирования группы 7.2 выходов. Выхо 3ды преобразователей 1 весов входовс одинаковыми весами соединены свходами соответствующего 1-го преоб-.разователя 2-1 весов входов с числом 5 входов, равным г - числу преобразователей 1,1-1.г, имеющих выходы сданным весом, Выходы преобразователей 2.1-2.с весов входов, а при наличии преобразователя 1.1, имеющеговыходы с весами ю , отсутствующимиу остальных преобразователей 1,11.г, данные выходы этого преобразователя 1.1 соединены с входами блоков 3.1-3,р Формирования групп 2выходов, Выход с весом ю, преобразователя 1.) соединяется с выхддамиблоков формирования группы с выходовс порогами от р до а+-1 такими,что р + Г -1ча+и-ш , Блок форми- О рования группы Т выходов содержитблоков 4, 1-4,ь частичного формирования порога ц, выходы которых соединены с входами преобразователя 5весов ь входов, и блоки 6.1 частичного формирования порога а + 3 (3 61 Т -1). Выход блока 6.1 соединен с входом элемента ИЛИ 7.1, выход которого является выходом блокас порогом а + 1. Выходы преобразо- ЗО вателя 5 весов Ф, входов, не соединенные с входами элементов ИЛИ 7, 1,соединены с выходами блока.Каждый блок:4.1 (6.1)частичногоФормирования порога а (а+) содерЗ 5 жнт группу элементов И 8 (9), сое. -диненных выходами с входами элементаИЛИ 10 (11), выход которого являетсявыходом блока.Входы элементов И 8 блоков час 4 о тичного Формирования порога каждогоблока формирования группы , выходовсоединены с выходами преобразовате- тлей 2. 1-2,с весов входов, а при наличии преобразователей 1,16 имеющихВЫХОДЫ С ВЕСОМ Ът, (а+ П 1; - И с 17; с а),не соединенные с входом преобразователя 2,р также с этим выходомданного преобразователя 1, образуяна входах элементов И 8 блоков 4.14ь 1, все неповторяющиеся комбинациивесов выходов преобразователей 1,сумма которых равна а 1 О 15 Входы элементов И 9 блока 6;3 частичного формирования порога ц+ 3 соединены с выходами преобразователей 2.1-2,с весов входов, а при наличии преобразователей 1.д, имеющих выходы с весами ю;( а + 3 - П + П 1Ю; = а+ 1) НЕ СОЕДИНЕННЫЕ с входами преобразователей 2. 1-2,с, также с этими выходами данного преобразователя, образуя на входах20 элементов И 8 блока все неповторяющиеся комбинации весов выходов преобразователей 1, сумма которых равна ( а + 3), не реализованные на вы 25 ходе преобразователя 5 весов входов с весом ю = 1 + 1.На входах каждого элемента И 8 блока частичного формирования порога м, реализуются все комбинации весов выходов преобразователей 1.1 1.г одного типа, получаемые перестановкой значений весов. Это обеспечивается использованием преобра-. зователей 2.1-2.с весов входов, Порядок соединения выходов преобраэова телей 2.1-2.с весов входов с входами элемента И 8 блока 4.3 частичного формирования порога а или элемента И 9 блока 6.3 частичного формирова- ниЯ поРога О + 36 РеализУющего ком О бинацию весов выходов преобразователей типа ю,1+ 7 ++ д = Ы ГдЕ Ы - ПОРОГ, 1 с Е с Г, 17;сю, .которая представлена в виде К17с с 1 1 453: В;167, ГдЕ 1 сисЕ, д.171 Р1р 61 Э 1 сй;си, следующий с д-м входом элемента И, соединяется выход преобразователя 2 весов входов с весом,150 равным 7 Ьр соединенного входамй с1 т 1выходами преобразователей 1 с весом м;. Если выход с весом ч; имеется только у одного преобразователя ве-. сов входов, то соответствующий вход 55 эдемента И 8 соединяется непосредственно с данным выходом данного преобразователя 1. Если ц=1, то выход.преобразователя 2. 1-2.с с весом, равным 6, р соединяется непосредственно с входом элемента ИЛИ 1 О (11), если В = 1 и выход с весом ю; имеется только у одного преобразователя весов .входов, то вход элемента ИЛИ 10 (11) соединяется с данным выходом преобразователя весов входов.Порядок распределения типов комбинаций весов выходов преобразователей весов входов реализуемых бло 1ками 4. 1-4.6 частичного формирова" ния порога и р произволен. При г = 2 оптимальной является реализация на входах блока 4. частичного формирования порога О следующих комбинаций весов выходов преобразователей 1.1 и 1,2 типа ч 1+ ър= а, причем ы= с + 7 + д - 1, где" 1,2= О, 1 с=О при п 1 ах 1 пп 1 Д,1,а н с = р - щах7 п в Д приа тих тФт 2 и и 2 21 при тдп т,тД и и = ппптт, при т(п 1 т, т,1 нВ случае оптимальной реализации блоков 4. частичного формирования порога а блок 6. частичного формирования порога Р +реализует все неповторяющиеся комбинации весов выходов преобразователей весов входовтипов ъ 7+ъ 7 1= (1 1) + ( а + д) иТ 2 Р гДе 1 = 1,2 р,1 р У = 1 р 2 р,6 -1 дФ 1 при ц - четном для комбинаций второго типа.В соответствии с этим (фиг. 7) блоки частичного формированиЯ порога а =10 в блоке 3-2 формирования группы 6 = 3 выходов реализуют следующие типы комбинаций весов выходов преобразователей 1.1 и 1,2 весов 16 входов, сумма которых равна а =10 пблок 4.1:та,+ч 1= 0+106 3+7блок 4.2:ъ +ч 1 = 1+9; 4+6блок 4.3:ъ 7,:тр, = (2+8 р 5+53,7 а блоки 6.д частичного формирования порога а,+реализуют следующйе типы комбинаций весов выходов преобразователей 1. 1 и 1,2, весов 16 входов, сумма которых равна и + 1% 126В блоке 3.1 формирования группы2 выходов (фиг. 8) блоки частичного формирования порога О8 реализуют следующие типы комбинацийвесов выходов преобразователей 1. 1,1.2, 1,3 весов 8 входов, сумма которых равна а =8:блок 4,1:ч 1+ч+ч =0+0+8 0+2+6, 0+4+4;1+1+6, 2+2+4блок 4.2,ч+ч+ч == 0+2+8 ф 0+5+5;3+3+4блок 4.3:ч+ ч, +0+3+7 1+3+6,2+2+61 2+3+5,1+2+7 ф 1+4+5; Преобразователи 1 и 2 весов входов по выполняемым функциям являются многопороговыми элементами с порогами, равными весам выходов, и могут быть выполнены как многопороговый логический элемент в целом,Количество входов ш; преобразователей 1. (д = 1,2т) может быть, произвольным, но ш,+ ш ++ ш:=,и,а блок 6.1 частичного формированияпорога я + 1 = .9 реализует следующие типы комбинаций весов выходовпреобразователей 1.1, 1.2, 1.3 весов 8 входов, сумма которых равна 9: блок 6-1:ч + ч + ч,=1+3+5; 3+3+31В блоке 3,2 формирования группыь3 выходов (фиг. 9) блоки частич-ного формирования .порога Р = 10 реализуют следующие типы комбинацийвесов выходов преобразователей 1.1,1.2, 1.3 весов 8 входов, сумма которых равна с 110: а блок 8;2 частичного формирования порога ц + 2 = 12 реализует следующие типы комбинаций весов выходов преобразователей 11, 1.2, 13 весов 8 входов, сумма которых равна 12: блок 6.2:ч+ ч + ч,щО+6+б; 2+4+6; 4+4+4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Оптимальным с точки зрения сокращения объема оборудования является вы. бор ш = . - при и кратном т и ши1при и некратном т.Преобразователь 1.х весов ш; входов имеет выходы с весами в пределах от ч . = 1 при и - шга,;и ч,; . - О,;- и + ш; при и - ш;са;, дош;, при ш; 4 (3 и чу,=ар при ш рО , где О, о- максимальный и минимальный пороги выходов многопорогового логического элемента,;Многопороговый логический элемент содержит (фиг. 1 и 3) т ) 2 преобразователей 1.1-1.т весов ш, ш,. ш входов, преобразователи 2 весов входов и блоки 3 формирования группы с2 выходов, причем выходы преобразователей 1 весов входов с одинаковыми весами соединены с входами соответствующего преобразователя 2 весов входов. Выходы преобразователей 2 весов входов, а при наличии преобразователя 1.1, имеющего выходы с весами ч которые не соединены с входами преобразователей 2, данные выходы этого преобразователя 1 соединены с входами блоков 3 Формирования группвыходов, причем выход с весом ч; преобразователя 1.1 соединен с входами блоков 3 формирования группы ь выходов с порога-, ми от Р до 4 + . - 1 такими, что о + - 1 3 чд - и + шБлок 3 формирования группы с вйходов содержит с блоков 4.1-4,с частичного Формирования порогов, выходы ко-торых соединены с входами преобразог лвателя 5 весоввходов, выходы которого с весами 1,2 с являются выходами блока 3 формирования группы С выходов с порогами, а , а +1 о +., - 1 соответственно.Каждый блок 4.3 частичного Формирования порогов содержит группу эле- ментов И 8, которые соединены выходами с входами элемента ИЛИ 10, выход которого является выходом блока.Входы эдементов И 8 блоков 4, 1- 4. частичного формирования порогов каждого блока 3 Формирования группывыходов соединены с выходами преобразователей 2.1-2,т весов входов, а при наличии преобразователей 1.1, . имеющих выходы с весами ч ( О + ш1- ич;а + - 1), которые не со- единены с входами преобразователей2. 1-2.с, также с этими выходами преобразователей 1,1 и образуют на вхо дах элементов И блоков 4.1-4.0 частичного формирования порогов все неповторяющиеся комбинациями весов выходов преобразователей 1.1-1.г, сумма которых равна О, а также не- повторяющиеся комбинации весов выходов преобразователей 1. 1-1,г, сумма которых равна о (М Е 144 +1,/и07.С 4 к 4 й+ 2 - 1) не реализованные с-. коньюнкциями по (2 - с 1 + 1) дизъюнкций всех неповторяющихся комбинаций весов выходов преобразователей 1.1- 1.г, сумма которых ранна О,44 +1, М -1, реализуемых блоками 4. 1-4.ь частичного формирования порогов.На входах каждого элемента И 8 блока частичного формирования порогов реализуются все комбинации весов выходов преобразователей 1.1 . 1.г одного типа. Порядок соединения входов элементов И 8 с выходами преобразователей 2. 1-2.с и 1.1-1.г весов входов при реализации комбинации типа ю,+ д++ ю= О не отличается от указанного для элементов И 8 блоков частичного формирования порога 4.1-4 В частном случае, когда блок частичного формирования порогов реализует одну комбинацию весов выходов преобразователей 1.1-1.г типа О = й,ю. он выполнен в виде линии связи с выхода со-. ответствукицего преобразователя иэ 2.1 - 2.г. с весом ч = И , который соединен входами с выходами преобразователей 1.1-14 г с весами ю = м а если й,= 1 и выход с весом д = ы имеется только у одного преобразователя из 1.1-1.г, то в виде линии связи с данным выходом данного преобразователя весов входов.1Порядок распределения типов комбинаций весов выходов преобразовате-. лей 1.1-1.г, реализуемых блоками 4, 1-4. частичного формирования порогов, произволен. В случае г=2 оптимальной является реализация на входах блока 4. 1 частичного формирования порогов тех же комбинаций весов выходов преобразователей 1.1- и 1.2 типа д,+ ч = а , что и в случае блока 4.д частичного формирования порога а , как указано. Кроме того, выход преобразователя из 2. 1- 2.с с весом ю = 1, входы которого соединены с выходами преобразователей из 1.1-1.г с весом а + д (1 7 -1) или выход преобразователя из 1. 1-1.г с таким весом,еслиу второго преобразователя иэ 5 1.г он отсутствует, соединен с вхо-дом элемента ИЛИ 10 того блока час-,тичного формирования порогов из4.1-4.4, на входах одного из элемен-.тов И 8 которого реализуются комбинации весов выходов преобразовате-.".лей типа ю + ч = ( 7. - д) + (а -- (ь-= а, Для четных о + двыход преобразователя из 2.1 - 2,Сс весом ы = 2, входы которого соединены с выходами преобразователейО+ д11-1г с весами 7 = - , соединен с входом элемента ИЛИ 1 О тогоблока 4 формирования порогов, навходах одного из элементов И которого реализуются комбинации весоввыходов преобразователей иэ 1. 1-1.гО+ 4 лиитипа ы+ 17= ( - -ь) + (а+ь 225.-- ) =О . В соответствии с этим2(фиг. 4) блоки частичного формиро вания порогов в блоках 3.1-3,5 формирования групп 0 = 2 выходов реалиэу- ЗО ют следующие комбинации весов выходов преобразователей 1. 1 и .2 весов 8 входов.В блоке 3.1:35. блок 4,1:ч.+ ъ 7, = 0+4; 2+2блок 42:ы + ы, = 1+3; О+5В блоке 3.2:40 блок 4,1:ы + ы 1 = 0+6; 2+4 блок 4.2:ю + ч, = 1+5:, 3+3; О+7В блоке 3.3:блок 4.1:и + и, = 10+81 2+6 4+41 блок 4.2:и + и, 11+71 3+845В блоке 3.4:блок 4.1 ю + ы, (2+8; 4+6блок 4.2:ч + ч, =3+7; 5+5В.блоке 3,5:блок 4.1:ю + ю, =4+8; 6+6блок 4.2:д+ ч, =5+7,В многопороговом логическом элементе (фиг. 5) блоки частичного. формирования порогов в блоках 3. 1-33 формирования групп 4 = 2,3,4 выходов реализуют следующие комбинации весов выходов преобразователей 1;1 и 1.2 весов 16 входов.= 0+13; = С 1+12; = 2-+11;3+10,10 15 2025 3035 40 50 55 В блоке 3,1:блок 4,1;у + м,блок 4,2:м + мВ блоке,3,2:блок 4.2:д+ ъГ,блок 4.2:ю + ю,блок 4,3:ч + ч1В блоке 3.3:блок 4.1:м + ы,блок 4.2:ч + ч,блок 4,3 ю + д,блок 4. 4;м, + ч,В многопороговом логическом элементе (Фиг. 6) блоки частичного формирования порогов в Ьлоках 3.1, 3.2Формирования групп 7 = 2,3 выходовреализуют следующие комбинации весов выходов преобразователей,1.1,1.2, 1,3 весов 8 входов,В блоке 3.1:блок 4.1:м+ ю + ч;=0+0+80+2+6; 0+4+4 1+1+6; 2+2+4;1+3+5; 3+3+3. 1+3+6; 1+4+5; 2+2+6; 0+6+6,4+4+41 Устройство согласно первому варианту функционирует следующим образом.На выходах преобразователей 1,11 т весов ш ш ,, ш 1,входов формируется весовой код, единица в разряде с весом ч которого означает,что на входы преобразователя подано не менее м единичных логическихсигналов. Сигналы с. выходов преобразователя 1 поступают на входы преобразователей 2.1-2.с весов входов,на выходах которых также Формируется весовой код, причем единица навыходе с весом ч означает, что на(его входы подано не менее ч единичных логических сигналов, т.ечтона входы многопорогового логическо 1го элемента подано не менее ч ю .фединичных логических сигналов, Сигналы с выходов преобразователей 2.1.2.с весов входов поступают на входы блоков 3 формирования группвы-.ходов 10Пусть на входы преобразователей 1.1-1.г весов входов подано Й единичных логических сигналов, из них й, на входы преобразователя 1.весов ш; входов (1 1,2т). При этом на выходах преобразователей1. с весами м Й, присутствуютединичные логические сигналы, которые поступают на входы преобразователей 2 весов входов. Это вызываетна выходах преобразователя 2,3 свесами ч.р, где р - число преобразователей 1, на входы которогоподано не менееединичных сигналов, а ъ - веса выходов преобразо вателей 1, соединяемых с входамипреобразователя 2., единичные логические сигналы, которые поступаютна входы блоков 3 формирования .группвыходов. Пусть й= с, где анаименьшее значение порога выходаблока З.к формирования группы свыходов с порогами от а до 0 + с - 1.При этом на выходе одного блока 4частотного Формирования порога О,а именно блока, реализующего комбинации весов выходов преобразователей 1 типа д,+ й ++ д= б,присутствует единичный логический сигнал, что вызывает единичный логический сигнал на выходе преобразователя 5 весоввходов с весомч = 1, являющимся выходом многопорогового логического элемента с порогом с 1, Пусть с 1 = 0 + с (с = 1,1), при этом единичные логические сигналы присутствуют или на выходах с + 1 блоков 4 частичного формирования порога данного блока 3 формирования группы с выходов,что вызывает еДЙничный логический сигнал на выходе преобразователя 5 весов о, входов с весом ъ= с+1 или1 на выходе блока б,с частичного Формирования порога ц + с. В обоихслучаях это вызывает единичный логический сигнал на выходе элемента ИЛИ 7.с, выход которого является выходом многопорогового логического элемента с порогом, равным О + с.Таким образом, при подаче на входы многопорогового логического элемента Й единичных логических сигналов, единичные логические сигналы присутствуют на его выходах с,порогами ас 1, Функционирование многопорогового логического элемента согласно вто 1261106 1210 15 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения 1. Многопороговый логический элемент, содержащий г2 преобразователей весов щщд щвхоо дов, выходы которых, имеющие одинаковые веса, соединены с входами соответствующих преобразователей весов входов второго уровня, их выходы, а также, выходы преобразователей весов рому варианту происходит следующимобразом.Пусть на входы преобразователей 1. 1-1.г весов входов подано Йединичных(потенциалов) логическихсигналов, из них д; на входы преобразователя 1, весов щ, входов(ь = 1,2г). При этом на выходах преобразователя 1. с весамиы с д" ,присутствуют единичные логические сигналы, которые поступаютна входы преобразователей 2,1-2.гвесов входов. Это вызывает на выходах преобразователя 2.1 с весамимр, где р - число преобразователей 1.1-1,г, на входы которых подано не менее м, единичных логическихсигналов, а ю; - веса выходов преобразователей 1.1-1.г, соединяемыхс входами данного преобразователя2.1, единичные логические сигналы,которые поступают на входы блоков3.1-3.р формирования групп с выходов, Пусть й = а + с (с = О, 1-1), .где - наименьшее значениепорога выхода блока 3-к формироваЛ,ния группы ь выходов.с порогами ота до а + 7 - 1, При этом на выходах с + 1 - го блока частичногоФормирования порогов из 4.1-4.присутствуют единичные логическиесигналы, что вызывает на выходахпреобразователя 5 весов 1," входов свесами юсс + 1, являющимися выходами многопорогового логическогоэлемента с порогами а а + с,единичные логические сигналы,Таким образом,. при подаче на входы многопорогового логического элемента Й единичных логических сигналов, единичные логические сигналыприсутствуют на его выходах с порогами а 6 й. щщещг входов, которые не со" единены с входами преобразователей второго уровня, соединены с входами соответствующих блоков формирования, содержащих группы элементов И, которые соединены выходами с входами элементов ИЛИ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, в блоках формирования группы т2 вы-. ходов с порогами а а + 1 О + с - 1, группы элементов И, которые соединены выходами с входами элементов ИЛИ, образуют блоки частичного формирования порога О а + 1 а + ь - 1, выходы 6 блоков частичного формирования порога а соединены с входами преобразователя весоввходов, каждый блок частичного формирования порога О + 1 (1 = 1, 2 - -1), соединен выходом с входом своего элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом преобразователя весов С входов с весом д + 1, выходы данных элементов ИЛИ, а также выходы преобразователя весов о входов, которые не соединены с входами элементов ИЛИ, соединены с выходами блока формирования группывыходов.2, Многопороговый логический элемент, содержащий го2 преобразователя весов щ щ щвходов, выходы которых, имеющие одинаковые веса, соединены с входами соответствующих преобразователей весов вхо- . дов второго уровня, выходы которых, а также остальные выходы преобразователей весов щ щ 2 щ, входов, соединены с входами соответствующих блоков формирования, содер-жащих группы элементов И, выходы которых соединены с входами элементов ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения в блолках Формирования группы2 выходов с порогами а, а + 1 а + . - 1, группы элементов И, выходы которых соединены с входами элементов ИЛИ, образуют блоки частичного Формирования порогов, выходы которых соединены с,входами преобразователя велсов 6 входов, Выходы которого соединены с входами блока формирования группывыходов.