Многопороговый логический элемент

Соаоз Советскни Сещналистнческия Республик(22) Заявлено 05,12,77 (2) 2548983/18-21с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 281279(71) Заявитель Омский пОлитехнический институт(54) МНОГОПОРОГОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ 10 15 20 30 Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники,в частности к пороговым логнческим элементам.Известен пороговый логический элемент, содержащий линейный сумматор, дискриминатор 11Недостатком известного устройства является сложность устройства,Известен многопорсговый логический элемент, легко реализуемый в интегральном исполнении, содержащий линейный сумматор, выполненный на резисторах, управляемый входными диодами, многопороговый дискриминатор, презназначенные для реалйзации Функции свертки по вой 2 21,Недостатком известного многопорогового логического элемента являют" ся его низкие функциональные возможности, не позволяющие использовать логический элемент для организации свертки по более высокому модулю, чем вос 1 2, Кроме того, наличие только одного выхода у известных элементов не позволяет принципиально сформировать результат свертки двоичного числа по модулю (р 2. 2Целью изобретения является возможность реализации Функции свертки двоичного числа по любому модулю,Для этого многопороговый логический элементсодержащий линейный сум" матор, состоящий из входных диодов, аноды которых через соответствующие резисторы подключены к источнику питания и к анодам соответствующих разделительных диодов, катоды которых соединены с входом резисторного делителя, выходы которого подключены к входам соответствующих однопо роговых дискриминаторов на элементах И-НЕ, дополнительно содержит сум" мирующий счетчик, инверторы и двухвходовой логический .элемент ИЛИ;один вход которого соединен с выходом однопорогового дискриминатора с наивысшим порогом срабатывания, второй - с клеммой стробирующих импульсов, а выход подключен к счетному входу младшего разряда суммирующего счетчика, инверсные выходы раз-. рядов счетчика соединены с дополнительными входами линейного сумматора, .причт выход каждого однопорогового дискриминатора соединен с входами всех однопороговых дискрими наторов, имеющих меньший порог сра705684 число дополнительных входов линейногосумматора определяется из условияиц.к. щ 1 %. к(-(5где Ю; - вес 1-го входа линейного сумматора.Веса дополнительных входон линей/ного сумматора, связанных с разрядами счетчика, определяются по форму- ле Ц . 1,2 К)5Пороги срабатывания однопороговыхдискриминаторов определяются из выра- жений батывания; выходы всех однопороговых дискриминаторов, за исключениемдискриминатора с наивысшим порогомсрабатынания, через инверторы подключены к выходным клеммам элемента.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема многопорогоного логического элемента.Многопорогоный элемент состоитиз линейного сумматора, имеющего иосновных и К дополнительных входов,многоразрядного дискриминатора, суммирующего счетчика, а также логических элементов НЕ и ИЛИ. Линейный сумматор для каждого входа содержит попарно соединенные кремниевые диоды1 и 2, Каждая пара диодов в точках,объединяющих их аноды через резисторы 3, управляющие весовыми коэффициентами по,соответствующему входу, подключена к положительному полюсу источ ника смещения 4, Катоды диодов 2объединены и подсоединены через делитель из реэисторон 5 к отрицательному полюсу источника смещения б. Многопороговый дискриминатор состоит из25последовательно соединенных однопороговых дискриминаторов, выполненныхна элементах 7 И-НЕ. Вход 8 каждогооднопорогового дискриминатора соединен с соответствующим резистором 5 30делителя, развязывая, тем самым,каждый последующий дискриминатор сбольшим порогом срабатывания от предыдущего. Входы 9 каждого однопорогового дискриминатора соединены с выхо35дами 10 однопороговых дискриминаторовРимеющих больший порог срабатывания.Выход 10 однопорогового дискриминатора с наибольшим порогом срабатываниясоединен с входом 11 логического элемента 12 ИЛИ, выход 13 которого лод 40ключен к счетному входу младшего разряда суммирующего счетчика, ныполненного на триггерах 14, Инверсные выходы 15 триггеров 14 счетчика подсоединены к дополнительным входам линей ного сумматора. Второй вход 1 б логического элемента 12 соединен с клеммой17 стробирующих импульсов, Выходы 10 всех однопороговых дискриминаторов 7, крОме последнего с наибольшим порогом срабатывания, через инверторы 18соединены с выходами 19 многопорого ного логического элемента. Клеммы 20являются основныки входами линейногосумматора многопорогового логического 55элемента. Клемма 21 подключена к положительному полюсу источника питания. Устройство работает следующим образом.Веса основных входов линейного сумматора равны весовьм характеристикамраэрядон свертываемого числа. Числоразрядов счетчика К и соответствующее 65 т =т +,е=д ж т: +Р 1Количество стробирующих импульсов,подаваемых на клемму 17, равно 2 - 1Рассмотрим работу, например 8-мивходов ог о многопорогов ого логическ ого элемента, осуществляющего свертку по вос 1 3 двоичного числа. Такойэлемент имеет 8 основных входов. Веса нечетных входов элемента равныединице, четных входов - двум. Количество разрядон счетчика равно 2веса дополнительных входов линейного сумматора ыр =3, Ьюб, Порогисрабатывания Однопорогоных дискриминаторов соответственно равны Т10,Т д 11, Т -- 12,В исходном состоянии схемы диоды 1, связанные с выходами 15 триггеров 14 счетчика, заперты, и токот положительного полюса источникапитания 4 через резисторы 3 и открытые диоды 2 поступает н цепь последовательно включенных резисторов 5.+КВеличина Г,ок к 9 Т, поэтому на всех1 к 1 выходах 19 многопорогового логического элемента присутствует низкий потенциал, соответствующий уровню логического нуля. Поскольку на выходе 10 однопарогоного дискриминатора 7 с наивысшим порогом срабатывания присутствует высокий потенциал, то поступающие в клемму 17 стробирующие импульсы не вызовут изменения состояния счетчика на триггерах 14. Пусть на входы 20 многопорогоного логического элемента поступил двоичный код, содержащий единицу в нечетном разрядке, а во всех остальных разрядах - нулиПри11этом величинах оз с учетом1дополнительных входов примет значение, равное 10, срабатывает дискриминатор с порогом Т, = 10, и на выходах 19 элемента устанавливается705684 игналы на выходах диск инаторов после поступл ия стробирующих импуль налы выхо эле ента Р"Ь,2 Вых,1 0 0 12 Формула изобрете код01 , соответствуюций результату свертки по пос .3, поступившего двоичного кода. 1 оскольку на выходе 10 однопорогового дискриминатора 7 с наивысшим порогом срабатывания присутствует высокий потенциал, то поступающие на клемму 17 стробируюцие импульсы не вызовут изменения состояния счетчика на триггерах 14.Пусть теперь на входы 20 много- порогового логического элемента поступил код, содержащий единицу в нечетном разряде и две единицы в четных. При этом величина Д Хм, с уче=1том дополнительных входов примет значение, равное 14, на.выходе 10 5 однопорогового дискриминатора 7 с наивысшим (Т =12) порогом срабатыЭвания установится низкий уровень напряжения, и первый же стробирующий импульс, поступающий на клемму 17, переключит младший разряд счетчика в единичное состояние. Это приМногопороговый логический элемент,содержащий линейный сумматор, состоящий из входных диодов, аноды которых через соответствующие резисторы под:.-:ключены к источнику питания и к ано-дам соответствуюцих разделительных диодов, катоды которых соединены с входом резисторного делителя, выходы которого подключены к входам соответствующих однопороговых дискриминаторов на элементах И-НЕ, о т л И- ч а ю щ и й с я тем, что, с целью и ведет к тому, что величина х о сч учетом дополнительных входов примет значение, равное 11. При этом на выходе 10 дискриминатора 7 с порогсм Т =12 устанавливается высокйй потенциал, и стробирующие импульсы, поступаюцие на клемму 17, не будут изменять состояния счетчика на триггерах 14. На выходах дискриминаторов с порогами Т = 11 и Т, Ф 10 установят 2ся (соответственно) низкий и высокий уровень напряжения, что приведет к Формированию на выходах 19 элемента кода 10, соответствуюцего результату свертки по вой 3, поступившего двоичного кода.Аналогичным образом происходит работа многопорогового логического элемента и при других комбинациях входных сигналов. Состояния элементов схемы для всевозможных значений величины %Х;ц; сведены в таблицу.И реализаций Функции свертки двоичногочисла по любому модулю, он дополнительно содержит суммирующий счетчик,инверторы и двухвходовой логическийэлемент ИЛИ, один вход которого соединен с выходом однопорогового дискриминатора с наивысшим порогом срабатывания, второй - с клеммой стробирующих импульсов, а выход подклю.чен к счетному входу младшего разрядасуммирующего счетчика, инверсные выходы разрядов которого соединены сдополнительными входами линейногосумматора, причем выход каждого од705684 Составитель Н. Дубровска Техред фанта Коррек Редактор Л, Гельфма емчик Тираж 1060 ПодписноеИПИ Государственного комитета СССРо делам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 каз 8055/ 113 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная нопорогового дискриминатора соединен с входами всех одйопороговых дискриминаторов, имеющих меньший порог срабатывания; выходы всех однопороговых дискриминаторов, эайсключением дискриминатора с наивысшим порогом срабатывания, через инверторы подключены к выходным клеммамэлемента. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Путинцев Н.Д, Аппаратный контроль управляющих электронных цифровых машин, М., Советское радио,1966.2. Авторское свидетельство СССР9 538490, Н 03 К 19/12, 24,02.751 прототип).