Способ выполнения мажоритарных и пороговых логических операций

ОпИКАНИЕ 384191ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Реслублик/ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от явт. свидетельства Л..Ч.К,. Н 0311 19/162 ЗЕЯвлеио 15,Ч.1967 ( 1155191/18-24) с присоединением зяявки Ло Госудв рственнней ноинтет Совета Мнннотраа СССР по делам нэобретеннй н открытей.вторизобретения С. Г, Сегаль Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ МАЖОРИТАРНЪХ И ПОРОГОВЪХ ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИИИзобретение относится к логическим устройствам цифровой электроной вычислительной техники, автоматики и связи.Известен способ, выполнения мажоритарных и порогозых логических операций в колебательном контуре фазового радцоцмпульсного логического элемента, например параметрона путем суммирования входных сигналов.Благодаря высокой надежности, быстродействию и логической универсальности пяраметроны в комбинационных схемах обладают существеьи 1 ыми преимуществами перед видеоимпульсиыле элементами. Однако как элсментарцый автомат параметрон при сущеспвующих способах построения схем значительно уступает, например, триггеру пз транзисторах. Это обусловлено тем, что состояние, в которое переходит параметрон, зя. висит только от входных сигналов, в то время как состояние, в которое переходит триггер, зависит также и от его предыдущего состояния, Поэтому для построения логических схем с динамической памятью, таки.; кяк триггер, счетчик, регистр приходится расходовать ие мее 1 ее трех параметронов на каждую сдие 111 цу информации.В то же время в контуре параметрона в Етромежутках между интервалами возбуждения существуот затухающие остаточные колсбаНя, фаза которы.; звисит от фазы параметрических колебзиий, существовавших в предыдущем цикле возбуждения. При существующих сособах построения логических схем Ост)точные колеОяния ряссмятр 11 вз 10 тся как иол 1 сха, и параметры элемеитя, коэффицисит связи и тактовая частота выбираются с таким расчетом, чтобы к началу следующего цикла возбуждения амплитуда этих колеба 1 О шш была много меныце амплитуды управляющего си.пала. Это существенно ограничивает быстродействие устройства и иягрузочную способность паряметрона,Логические возмохкностц пзрямстронов в 1 схемах копечпых автоматов могут быть значе 1 телы 10 рясширеиы, ц цх Оыст)одсиствие увеличено, сслц при построении логических схем использовать Остаточные колебания в качестве сигналя, несущего ицформацгио о 2, предыдущем состоянии параметропа, В дальиейшем будем называть такой сигизл сцгиялом памяти.На фиг. 1 изображена прицципаЯльнаясхема параметроия, ца фиг. 2 -- график из.в менея амплитуд параметрических и остаточных колебаний ц управляющего сигналя в контуре пяраметроня; ца фиг. 3 и 4 - схематическое изображение и графы переходов параметроня, обладающего свойствами тригзо гера, на фиг. 5 - график амплитуды синфаз384191 О 1 1 0 0 1 0 1 О О 0 0 0 1 1 1 1 ной состсВл 51 ОщеЙ Остаточых солеоацпй ИРИ наличии рясстройки; ця фиг. 6 - схемятичсс 110 е изображение элементарного конечного втомата на параметроне с инверсией сигнала пя. МЯТИ,И ГРаф ПЕРЕХОДОВ ЭТОГО с 1 ВТОЪтата.Колебателыый контур параметроня (фиг. 1) образован катушкой 1 индуктивцостн н йелинейной емкостью диодов 2 и 3. Постоянное напряжение смещения и высокочастотное напряжецие питания (подкачки) подводятся к зажимам 4. Связь с внешними цепями осуществляется с помощью обмотки б связи, расположенной на общем сердечнике с катушкой 1 иандуктивности, В.ходпыс сигналы ПОдВодятся через сопротивления связи 6 и 7, Выходной сигнал без инверсии снимается с зажима 8, а с инверсией - с зажима 9. Входные сигналы также можно подвертнуть инверсии, подключив сбпфотивления связи к зажиму 9, Число входных сигналов при одиыаковых весах, в отличие от известных схем ца параметроцах, может быть четным.На фиг. 2 кривая а изображает изменение амплитуды параметрических колебаний параКак видно из таблицы, параметрон реализует операцию коныонкции, если предыдущим состоянием был нуль и операцию дизьюцкцип, если предыдущим состоянием былаедцйпца.Это можно представить таике логическойс 11 уикццей О,. 1=-ХУО, Р(ХОУ) О с,При большом числе входных сигналов иотличном от единицы весе сигнала памятиможно реализовать сщс более сложные логиЧЕСКИЕ 1 УНКЦ 1 И.Если один из входных сигналов подвергнуть инверсии, как показано на фиг. 4, тополучается триггер с двумя входамц, Вход Хявляется входом установки единицы, а входУ - входом установки нуля.При таком способе построения схем параМЕтРОЦЫ МОГУТ РаССМс 1 ТРПВЯТЬСЯ ТЯКжЕ КЯКпороговые элементы с переменпым порогом,зависящим от результата логической операции в предыдущем такте. Это свойство используют при построении логических сетей сдаптацисй, самооргаццзующихся систем.Применяя в качестве отдельны.с входных сцгметроца. Возбуждение цараметроца црекращяегся в момент времени 1 и вновь начинается в момент й. В промежутке времени . в контуре существуют затухающие оста точные колебания (кривая б) и постепеннонарастающие управляющие колебания (криВая в), создаваемые входными сигналами.Параметры контура и коэффициент связиВыбир 1 от таким образом, чтобы амплитуда 1 О остаточных колебаний в момент Ь 2 была эквивалентна входному сигналу с единичным цли целочисленным весом. Если средняя частота остаточных колебаний равна частоте па.рметрического возбуждения, то фаза оста точных колебаний в указанный момент времени совпадает с фазой параметрических ко.лебаций в предыдущем цшсле возбуждения.Следовательно, сигнал памяти имеет то же значение, что ц предыдущее состояние пара метрона.Схематическое изображение элементарного конечного автомата при двух входных сигналах с единичным весом и единичном весе сигнала памяти и его граф показано ца фиг. 3, а его таблица имеет вид палов константы нуль и единица, можно по.лучить пороги с разными абсолютными вели.чинами, Нетрудно получить и логические 45 элементы с цецелочисленными порогами.Свойства остаточных колебаний позволяютосуществить инверсию:сигнала памяти. Для этого средняя частота остаточных колебаний должна отличаться от частоты параметриче ских колебаний ца 51 екоторую величину1 СВ=О 1". - Сваа 1, МЫ ГОВОРИМ О ОРЕДНЕй Чаетоте остаточных колебаний потому, что из-зя нелинейности емкости или индуктивности спраметрона их частота с изменением амплиту ды несколько меняется. Тогда напряжениеостаточных колебаний можно записать в видеБас, =(/ а Е "1 СОЗ (С 1 +С") =- (аале Е " СОЯ (6)паР+ЛИ) +Со+ЛС,где Г.а - начальная амплитуда остаточ цых колебаний;сс - коэффициент затухания;с 1, - начальная фаза;с 1 - фаза наибольшей чувствитель.ности параметроца.65 Это в 1 ряжсн 1 е может иметь вид+(о) - Удач е фзщ (ЛЫ+Лгр) Яп (жпар 1+ч;о)Следовательно, остаточные колебания можно представить как сумму двух сдвинутых друг относительно друга на 90 колебаний частоты алар. В силу фазоизбирательных свойств параметрона на фазу параметрических колебаний влияет только синфазная составляющая, ее амплитуда меняется по законуУе - сов (Лв+Лч)и, следовательно, в определенные отрезки времени принимает отрицательные значения, т. е, фаза оказывается сдвинутой на 180 относительно фазы параметрических колебаний в предыдущем такте.Если выбрать параметры схемы таким образом, чтобы момент возбуждения параметрона (фиг, 5) совпадал с одним из этих отрезков времени, то остаточные колебания будут играть роль сигнала памяти, значение которого является инверсией предыдущего состояния параметрона. Схематическое изображение логического элемента с инверсией сигнала памяти и его граф показаны на фиг. 6, Такой элемент реализует дпзъюнкцню, если предыдущее состояние нуль, и конъюнкцию, если предыдущее состояние единица, т, е. его логическая функция имеет вид6 = (ХгУ) О, Г(ХУ) Й,Предмет изобретения 1 ОСпособ выполнения мажоритарных н лороговых логических операций в колебательном контуре фазового радиоимпульсного логического элемента, например параметрона, путем суммирования входных сигналов, имеющих фазовое представление информации, отличаощийся тем, что, с целью расширения логических возможностей повышения быстродействия, элемент возбуждают в момент времени, когда спнфазная или противофазная с сигналом составляющая остаточных колебаний эквивалентна по амплитуде входному сигналу с соответствующим весом.38491 фиг 5 кк Состанкзе,н И. ГореловТехред Л, Грачева Корректор Л, Царьковаг Редактор Т. Рыбалова Обл, тнн, Костромокого управления издательств, нолгграфии и кнюкной торгов и Заказ 5803 Изд, Хв 1886 Тираж 780 Иодпнсное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений н открытий Чоскна, Ж, Раугнская паб., д. 45