Универсальный логический элемент

Союз СоветскизоциалистическиРеспублик Зависимое от авт, св 24) З.Ч,1965 ( 1006 ением заявкияв с прис Комитет по делам Приори изобретений и открытий при Совете 1 т 1 инистров СССРано 21,Ч 1.1966, Бюллетень15ликования описания 19.1 Х.1966 бли ата оп Авторызобретени П. Вишневский и В. А. Новико Заявител НИВЕРСАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИИ ЭЛЕМЕНТ Известны универсальные логические элементы, содержащие резонансный контур и детектор, входы логических переменных, а также сигнала управления.Предлагаемый элемент отличается тем, что он содержит управляемый по частоте генератор автоколебаний, к выходу которого подсоединены резонансный контур и детектор, Первый вход генератора подключен к источнику сигналов управления, формирующего дискретные уровни напряжения или тока, количество которых соответствует числу выполняемых логических функций, а другие входы, количество которых равно числу переменных, - к источникам входных логических переменных.Это позволяет увеличить число выполняемых элементом функций.С целью упрощения логического элемента для случая двух переменных при выполнении трех логических функций, составляющих полную систему, в нем в качестве управляемого по частоте генератора используется релаксационный генератор на транзисторах, базы триодов которого соединены диодами, включенными встречно. Их общая точка подключения через сопротивления к источникам входных логических переменных, а непосредственно к базам подключены сопротивления, общая точка которых подключена к источнику сигнала управления. На фиг. 1 приведена блок-схема многофункционального элемента; на фиг. 2 - амплитудно-частотпая характеристика элемента; на фиг, 3 - принципиальная схема элемента; на фиг. 4 - зависимость частоты колебания симметричного мультивибратора от напряжения смещения; на фиг. 5 спектральное разложение колебаний мультивибратора.В качестве генератора автоколебаний может О быть использован любой автогенератор каксинусоидальных, так и релаксационных колебаний, частоту которого можно изменять пода.чей напряжения или тока, При применении ге.нератора релаксационных колебаний выделя.5 ется одна из гармоник спектра, содержащаяся в этих колебаниях, Лвтогенератор 1 имеет несколько входов управления. Один из них (вход 2) служит для изменения начальной частоты колебаний или, иначе говоря, настраи- О пает элемент па выполнение той или другойфункции. Другие входы 3 и 4 необходимы для подачи сигналов входных переменных, их ко.личество определяется числом последних (в данном случае речь пойдет об элементе для 5 двух входных переменных х и у).Сип:ал управления представляется в видедискретного уровня постоянного напряжения (тока). Количество уровней определяется числом выполняемых функций. Тот или иной уро- О вень подается на вход 2 либо вручную с помощью переключателя напряжения, либо снимается со .статического выхода многоустойчивого элемента типа спектрогрона. Каждый изуровней п 00, У Ьз, (lз, 0 обеспечивает соответственно начальные частоты генерации1 оЬ з, 4 (см. фиг. 2). Причем величинаприращений между уровнями напряжениядолжна быть одинакова Л У= с,. - У;= У- l желательно также, чтобыл =; -=1;+ - ;,Двоичная информация имеет вид уровня по.стоянного напряжения (тока) определеннойвеличины, равной ЛУ в пересчете ко входу 2.Благодаря различию во входных сопротивле 1ниях по входам 3 и 4 ф = - Яу) сигнал,2действующий на входе Х, перемещает частотуколебаний генератора на 2 Л по сравнению ссигналом, действующим на входе 4. При одновременном воздействии сигналов на оба входа 3 и 4 частота генератора изменяется на3 Ь относительно любой из начальных частот.Резонансный контур 5 предназначен для выделения частоты генератора при совпаденииее с резонансной частотой контура. При использовании генератора релаксационных колебаний контур настраивается на частоту однойиз гармоник спектра колебаний. Резонанснаячастота контура выбирается равной .Детектор б служит для выпрямления высокочастотного напряжения, поступающего сконтура, С его выхода снимается сигнал навходы других логических элементов. Таким образом, элемент имеет два выхода информации: статический выход 7, с которого сигналснимается в виде уровня постоянного напряжения, и динамический выход 8, на которомсигнал представлен в виде амплитуды синусоидальных колебаний.Рассмотрим работу устройства на примеремногофункционального элемента от двухвходных переменных, При поступлении навход 2 уровня /0 сигнал входной информации, появляющийся на одном из входов 3 или4 или на обоих вместе, не приводит к настройке генератора на частоту, равную , и на выходе 7 сигнал отсутствует, т. е, реализованафункция константы нуль г=О.Уровень У вызывает настройку генераторанаа элемента - на выполнение функцииконъюикция г=х у, Действительно, толькопри одновременном воздействии сигналов навход 3 и 4 частота , генератора и колебанияс его выхода попадают в полосу пропусканняконтура.Подача уровня 1/ настраивает элемент навыполнение функции запрета по у г=х у (начальная частота автогенератора равна ) ),Приход информации только на вход 5 приводит к появлению сигнала на выходе 7. Приналичии информации только на входе 4 илиодновременно на обоих входах частота авто,генератора меньше или большеи напряжение на выходе равно нулю.Легко заметить, что уровни Уз и У 4 настраивают элемент на выполнение соответственно функций запрета по входу 3 г=х у и универсальную функцию стрелка Пирса г= х /у.Таким образом, описанный элемент реализует пять логических функций от двух переменных, которые сведены в табл. 1,Т а блица 1 10 г=х у г:ху 0151 0 0 0 1 1 0 0 0 Количество выполняемых элементом функций может быть различным при одной и той же сложности схемы, С увеличением числа входных переменных объем затрачиваемого оборудования возрастает незначительно и выражается в добавлении входа переменной. Однако необходимо изменить режим работы элемента и увеличить число уровней настройки. Так, для трех переменных конфигурация схемы не меняется, необходимо сделать еще один вход переменной и иметь 9 задающих настроечных уровней по максимальному числу выполняемых функций. Последние показаны в табл. 2,Таблица 2 хур хур хур хур 40 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 45 11 1 1 50 В общем случае количество возможных вы.полняемых функций при данной структуре многофункционального элемента равно У=2"+1, где л - число входных переменных.Максимальное У зависит от диапазона пере.55 стройки генератора и добротности резонан.сного контура и повышается с их увеличением.В экспериментально проверенной схеме многофункционального элемента на 5 функций от двух переменных (см. фиг, 3) в качестве авто- бО генератора применен симметричный мульти.вибратор на триодах 9 и 10 с перестраиваемой напряжением частотой колебаний.Управление частотой мультивибратора осу.ществляется по двум входам: входу 4 подачей 65 отрицательного напряжения через базовые со5противления 11 и 12, и по входу 13 через диоды 14 и 15. Зависимость частоты колебаний от напряжения (см. рис. 4) снята по входу 4, Для работы используется линейный участок АВ зависимости. С этой целью первоначальный уровень настройки выбирается равным ЬО=2,5 в, так что начальная частота колебаний мультивибратора равна о=205 кги,. Все остальные уровни настройки выбраны через 2,5 в равными: 0,=5 в, Ю,=7,5 в, Уз=10 в, 0,=12,5 в, а частоты соответственно равны =230 кги=270 кги, ,=315 кгч, 4 -- 360 кги,Сигналы двоичной информации х и у подаются в точку 18 через сопротивления 1 б и 17. Суммирование сигналов входной информации и настраивающих уровней происходит на сопротивлении участков база - эмиттер триодов 9 и 10.Величина напряжения сигналов на входах 5 и б равна У,=с 1 = - 10 в, Поскольку Р,= = 2 Р сигнал со входа х изменяет частоту мультивибратора на 2 Л, а со входа у - на Ь.Колебания мультивибратора с выхода триода 10 через емкость 18 (С, = 51 пф) поступают на контур 5 (1,С). Резонансная частота последнего выбрана равной , =, (1,=0,375 мгн, С,=680 пф). Добротность контура Я=70 ,Детектор выполнен на диоде 19. Его нагрузкой служит входное сопротивление подсоединяемого к выходу логического элемента. Выходное постоянное напряжение при возбуждении контура равно У= - 10 в, Элемент нормально функционирует при изменении частоты следования импульсов входной информации в пределах 0 - 2,5 кги, минимальная длительность импульсов 350 мсек,Как видно из спектрального разложения колебаний (см. рис. 5) симметричного мультивибратора, вторая гармоника отсутствует в спектре во всем диапазоне перестройки. Поэтому оказалось возможным выбратьблизкой к 2 о, Опасность выделения контуром нежелательной второй гармоники полностью ис. ключена и тем самым обеспечена надежность работы устройства. Можно использовать и другие перестраиваемые генераторы со скважностью колебаний больше двух. В этом случае 184520генератор следует перестраивать цз области высоких частот в область низких частот, а резонансную частоту контура выбирать в области низких частот, обеспечив возможность пол 5 ного использования диапазона перестройки генератора и исключив влияние высших гармонических составляющих, Подобных проблем не встречается при применении управляемых генераторов синусоидальцых колебаний.10 Предложенный логический элемент можегбыть применен в качестве универсального элемента вычислительной техники, из которого может быть получен необходимый элемент, выполняющий одну из заданных функций, пу тем переключения настроечного входа наклемму с соответствующим напряжением.Предмет изобретения201. Универсальный логический элемент, содержащий резонансный контур и детектор,отличающийся тем, что, с целью увеличениячисла выполняемых элементом функций, он со 25 держит управляемый по частоте генератор автоколебаний, к выходу которого подсоединенырезонансный контур ц детектор, первый входгенератора подключен к источнику сигналовуправления, формирующего дискретные уровЗО ни напряжения или тока, количество которыхсоответствует числу выполняемых логическихфункций, а другие входы, количество которыхравно числу переменных, - к источникамвходных логических переменных.35 2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что,с целью упрощения логического элемента дляслучая двух переменных при выполнении трехлогических функций, составляющих полнуюсистему, в нем в качестве управляемого по ча 40 стоте генератора используется релаксаццоц.ный генератор на транзисторах, базы триодовкоторого соединены диодами, включеннымивстречно, общая точка которых подключеначерез сопротивления к источникам входных45 логических переменных, а непосредственно кбазам подключены сопротивления, общая точка которых подключена к источнику сигналауправления,, Субботин К, Ткаченк вдакто Х 90,/з Объем 0,49 изд. л. Подписи открытий прп Совете Министров ССС Серова, д. 4 ипография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2543/7 Тираж 1075 Формат бум. ЦНИИПИ Комитета по делам изобретениГМосква, Центр,3 ректоры; Е. Д. Курдюмова и М, П. Ромашова