Многопороговый логический элемент

(51) 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ иту КИЙ носится к автоматике и нике и может найти прироении цифровых устроговый логический 1 нейный сумматор 1, сотельных диодов 3, аноез соответствующие ены к положительному итания, а катоды соедисторного делителя, Выделителя соединены с ответствующих элемен 7 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Омский политехнический инст(56) Авторское свидетельство СССМ 788384, кл. Н 03 К 19/23, 1975,54) МНОГОПОРОГОВЫЙ ЛОГИЭЛЕМЕНТ(57) Изобретение от вычислительной тех менение при пост ройств, Многопо элемент содержит л стоящий из раздели ды которых чер резисторы подключ полюсу источника и нены с входом рези ходы резисторного первыми входами со тов И-НЕ 9, образующих группы связанных между собой однопороговых дискриминаторов, второй вход каждого первого дискриминатора с наименьшим порогом срабатывания в группе дискриминаторов подключен к выходу второго дискриминатора с большим порогом срабатывания. Выходы первых дискриминаторов каждой группы соединены с входами многопорогового логического элемента И-НЕ 16, выход которого подключен к первой выходной клемме 17 многопорогового логического элемента, к информационному входу 21-разрядного сдвигового регистра 19 и к первому входу (К+1)-входового сумматора по модулю 2 23. Выходы К старших разрядов сдвигового регистра соединены с дополнительными входами линейного сумматора, а 1 младших Б - с остальными входами сумматора по моду- у лю 2 и (1+1) дополнительными выходами многопорогового логического элемента, Вы- ( ход сумматора по модулю 2 соединен с (1+2) дополнительным выходом 24 многопорогового логического элемента. 1 ил.5 10 152025 30354045 50 элемента и к последовательному входу 18 данных 2 К-разрядного сдвигового регистра 19, выходы 20 К старших разрядов которого соединены с 1 дополнительными входами линейного сумматора 1. Выходы 21 младших разрядов сдвигового регистра 19 сое 55 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к пороговым логическим элементам, и является усовершенствованием известного логического элемента по авт, св, М 788384.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей много- порогового логического элемента путем реализации им более чем одной переключательной функции, а также реализации переключательных функций, требующих большего числа порогов, чем имеется резисторов в резисторном делителе,На чертеже представлена принципиальная схема многопорогового логического элемента,Многопороговый элемент состоит излинейного сумматораимеющего и основных и 1 дополнительных входов, многопорогового дискриминатора, 2 К-разрядного сдвигового регистра и (1+1)-входового сумматора по модулю 2.Линейный сумматор 1 для каждого входа содержит попарно соединенные диоды 2и 3. Каждая пара диодов в точках, объединяющих их аноды через резисторы 4, управляющие весовыми коэффициентами по соответствующему входу, подключена к положительному полюсу источника 5 питания. Катоды диодов 3 объединены и подсоединены через делитель из резисторов 6 к отрицательному полюсу источника 7 питания, Многопороговый дискриминатор 8 представляет собой несколько соединенных однопороговых дискриминаторов 9, выполненных на двухвходовых элементах И-Н Е, Вход 10 каждого однопорогового дискриминатора соединен с соответствующим делителем из резисторов 6,развязывая тем самым каждый последующий дискриминатор с большим значением порога срабатывания от предыдущего, Входы 11 нечетных однопороговых дискриминаторов подключены к выходам 12 четныходнопороговых дискриминаторов с ближайшим большим порогом срабатывания. Входы 13 четных однопороговых дискриминаторов объединены и подключены к положительному полюсу источника 14 питания. Выходы 15 нечетных однопороговых дискриминаторов соединены с входами многовходового логического элемента ИНЕ 16, выход которого подключен к первой клемме 17 многопорогового логического динены с 1 дополнительными выходнымиклеммами 22 многопорогового логическогоэлемента и 1 входами сумматора по модулюдва 23, (1+1)-й вход которого соединен свыходом многовходового логического элемента И-НЕ 16. Выход 24 сумматора по модулю два 23 подключен к (1+2)-й выходнойклемме многопорогового логического элемента,Многопороговый логический элементработает следующим образом.Пусть веса основных входов линейногоСУММатОРа РаВНЫ В 2, ми, а ДОПОЛНИтЕЛЬных в и+1, й) а+2, в и+, Пороги срабатывания элемента, определяемые резисторами6, равны Т 1, Т 2 Тм (Т 1 Т 2(, сТм), Передначалом работы элемента в К младших разрядов сдвигового регистра 19 заносятся нули, а в 1 старших - единицы путем подачисигнала начальной установки в клемму 25.Поскольку в этом случае на всех дополнительных входах линейного сумматора присутствуют единичные значенияпеременных, то это приводит к уменьшению всех порогов срабатывания многопорогового логического элемента наи+квеличину А 1 = и) , Пороги срабатыва 1=и +1ния элемента становятся равными Т 1 = Т 1-А 1 Т 2=Т 2 - А 1Т м=Тм-А 1.Единичные значения логических переменных двоичного набора, подаваемые наосновные входы 26 линейного сумматора 1,в произвольных комбинациях закрываютдиоды 2. Это приводит к переключению тока, протекающего через резистор 4, в цепь,состоящую из соответствующего диода 3 ипоследовательно включенных резисторов 6.Пусть для набора входных переменныхвыполняется условиеТ 2 . " х ЮТ 1,= 1где х - значение входной переменной,В этом случае потенциал входа 10 однопорогового дискриминатора на элементе ИНЕ 9 с наименьшим порогом срабатыванияТ 1 становится достаточным, чтобы на еговыходе 15 появился уровень напряжения,соответствующий "лог, 0". На выходе 17многопорогового логического элемента ипоследовательном входе 18 сдвигового регистра 19 при этом появляется уровень напряжения, соответствующий единичномузначению реализованной в первом циклеработы логической функции 11(х 1,.,хи). Еслина входы многопорогового логического элемента подан такой набор переменных, чтоных Тзх 1 в 1 Т 21=1то "срабатывает" однопороговыйдискриминатор на логическом элементе И-НЕ 9с порогом Т 2, на его выходе 12 устанавливается низкий уровень напряжения, чтоприводит к появлению "лог. 1" на выходе 15однопорогового дискриминатора на элементе И-НЕ 9 с порогом срабатывания Т 1.1При этом на выходе 17 многопорогового логического элемента и входе 18 сдвиговогорегистра 19 появляется уровень напряжения, соответствующий нулевому значениюлогической функции 11(х 1, хг х),Аналогично формируется переключательная функция и при других наборах входных переменных. При этом на выходе 17многопорогового логического элемента устанавливается единичное значение реализуемой функции, еслиТ 21х щТ 21+1, =0,1,2,),либо нулевое, в случаеТ 2 н.зХ х; вТ гн.1,После того, как на выходе многопорогового логического элемента произошло формирование значения переключательнойфункции 11(х 1, х 2.х) тактовый сигнал, подаваемый в клемму 27, вызывает сдвиг информации в регистре 19 на один разряд всторону старших разрядов. При этом вмладший первый разряд регистра 19 записывается значение реализованной в первомцикле работы многопорогового логическогоэлемента функции 11(х 1, х 2 хп). На первомдополнительном входе линейного сумматора 1 устанавливается нулевое значение переменной, а на всех остальных - единичные.Это приводит к изменению (уменьшению)значений порогов многопорогового логического элемента, которые действуют во втором цикле работы, на величинуи+кА 2=Й)..=п +2Взвешенная сумма входных перемених й=1во втором цикле работы многопорогового логического элемента сравнивается с порогами 11 = Т 1 - Аг, Т 2 = Т 2- А 2,Т= Т 2 - А 2, В зависимости от величины х 1 ви сформирована логическая функция 12(х 1, х 2,. хп), которая и записана в,младший раз 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ряд сдвигового регистра 19 после подачи тактового сигнала в клемму 27, При этом значение функции т 1(х 1, х 2, х) сдвинуто во второй разряд регистра 19, а в К старших разрядах регистра сформируется код 001,1. Следовательно, в третьем цикле работы пороги срабатывания многопорогового логического элемента станут равнымТ 1=Т 1-АЗ, Т 2=Т 2-Аз Т м =3 зи+к=Ти-Аз, А= ш1=о+3После подачи К-го тактового сигнала в клемму 27 в К младших разрядах сдвигового регистра оказываются записаны значения функции 1 К(х 1, х 2 хл), Ь(х 1, х 2 х), , 11(х 1,х 2 х)которые поступают в выходные клеммы 22 в 1 старших разрядах регистра записаны нули. При этом на выходе 17 многопорогового логического элемента сформировано значение функции як+1(х 1, х 2 хп), При формировании этого значения функции пороги срабатывания многопорогового логического элемента составляют Т 1, Т 2 Тм.В рассмотренном режиме работы в течение М циклов многопороговый логический элемент реализует к переключательных функций, При этом одноименные пороги срабатывания многопорогового элемента в 1-м и (+1)-м циклах отличаются на величину м и+1, т,е, Т- Т= со +1, Переключательные функции б(х 1, х 2 хп) и тн 1(х 1, х 2, хп), если их представить графически, смещены одна относительно другой на величину ГО и+1.В предлагаемом многопороговом логическом элементе возможен и другой режим работы, при котором переключательная функция реализуется за К циклов, Этот режим обычно используется, если для реализации переключательной функции требуется более чем М порогов, Рассмотрим указанный режим на примере работы многопорогового элемента с набором порогов Т 1 = 6, Т 2 = 7, Тз = 8, Т 4 = 10. Линейный сумматор этого элемента имеетодин дополнительный вход, вес которого в и+1 = 4. Число разрядов сдвигового регистра равно двум.Перед началом работы в старший разряд регистра заносится единица, а в младший нуль, Следовательно, пороги срабатывания многопорогового логического элемента составляют Т 1=2, Т 2 =3, Тз =4, Т 4 =6. В первом цикле работы многопороговый логический элемент реализует функцию т 1(х 1, х 2, хп), После подачи тактового сигнала в клемму 27 значение функции 11 записано в младший разряд сдвигового регистра, а в старшем оказывается нуль. что1728966 30 35 40 50 Составитель Н.ДубровскаяТехред М,Моргентал Корректор О,Ципле Редактор Н.Бобкова Заказ 1414 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 приводит к изменению значений порогов. Пороги срабатывания элемента во втором цикле работы составляют Т 1=6, Т 2=7, Тз=8, Т 4=10. Во втором цикле работы элементом реализуется переключательная функция 12(х 1, х 2, . хп) от того же что и в первом цикле работы набора аргументов. На выходе 24 сумматора по модулю два формирует- СЯ ЗНаЧЕНИЕ ФУНКЦИИ г(Х 1, Х 2, ., Хп)=11(Х 1, Х 2, , х)Ю 2(х 1, х 2, , хп). Для рЕалиаации функции Р(х 1, х 2 хп) в известном многопороговом логическом элементе потребовалось бы шесть порогов:Т=2, Т 2=3, Тз=4, Т 4=7, Т 5=-8, Т 6=9,Использование изобретения позволит с помощью одного многопорогового логического элемента реализовать последовательно во времени 1+1 различную переключательную функцию, каждая из которых требует М порогов срабатывания элемента. Кроме того, предлагаемым элементом могут быть реализованы переключательные функции, требующие более М порогов срабатывания (М - число резисторов, задающих порог срабатывания в предлагаемом многопороговом логическомэлементе),5 Формула изобретенияМногопороговый логический элементпо авт. св. ЬЬ 788384, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно10 введены (1+1)-входовой сумматор по модулю 2 и 21-разрядный сдвиговый регистр, информационный вход которого соединен спервым входом сумматора по модулю 2 ипервым выходом многопорогового логиче 15 ского элемента, выходы М старших разрядоврегистра подключены к дополнительнымвходам линейного сумматора, а К младшихсоединены с 2, 3, (1+1)-ми дополнительными выходами многопорогового логиче 20 ского элемента и с остальными входамисумматора по модулю 2, выход которого соединен с (1+2)-м дополнительным выходоммногопорогового логического элемента,