Устройство для сложения длительностей импульсов

(5040 Об ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЫФ 16 мФЙ ФЧ Г 1 м 3 1ВЗВЛМОТЕ 1 ИОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ СКОМУ С А(54) УС ТЕЛЬНОС (57) Из ТРОИСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯТЕЙ ИМПУЛЬСОВобретение относитсяной технике. Цель изоние точности сложения вычисетения вычиител(71) Грузинский политехнический институт им.В.И,Ленина(56) Майоров С.А. и др. Узлы вычислительной техники. - Вычислительная техника, Пенза, 1976, Ф 6, с.83-89.Авторское свидетельство СССР В 95330, кл. С 06 С 7/14, 1980,тания длительности импульсов. Устройство позволяет осуществить суммирование и вычитание как аналоговых(длительностей импульсов), так ицифровых (количество импульсов) величин. Каждый разряд устройства содержит и бистабильных элементов 11 п (где и - основание системы счис -пения ), две группы элементов И 2 - 2 и 3 - 3, две группы элементов ИЛИ 4- 4 и 51 в 5, два дополнительных бистабильных элемента 6,7, десять элементов И 8 - 17, четыре элемента ИЛИ 18-21, два элемента И-НЕ 22;23, шесть элементов НЕ 24- 29, четыре элемента НЕ с увеличенной задержкой 30-33 и два элемента 1 ЗЗгЗЗ 7ИЛИ-НЕ 34,35. В каждом разряде имеются входные шины сложения 36 и вычитания 38. Сложение длительностейимпульсов осуществляется последовательным переключением бистабильныхэлементов в единичное состояние,а вычитание - переключением бистабильных элементов в нулевое состоя"ние. 1 ил,20 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в циФровых вычислительныхмашинах,Цель изобретения - повышение точности сложения и вычитания длительностей импульсов.На чертеже представлена схемаодной группы устройства для сложения длительностей импульсов.1 ОКаждая группа устройства содержит бистабильные элементы 1(11), две группы элементов И 2(22) и 3 (33), двегруппы элементов ИЛИ 4 (4,4)и 5 (5 ..5 ), дополнительныебистабильные элементы 6 и 7, элементы И 8 - 17, элементы ИЛИ 18 - 21,элементы И-НЕ 22 и 23, элементыНЕ 24 - 29, элементы НЕ 30 - 33 сувеличенной задержкой и элементыИЛИ-НЕ 34 и 35Кроме того, обозначены вход 36 операндов при выполнении сложения, вход 37 установки вноль устройства, вход 38 операндовпри выполнении вычитания, вход 39 переноса из предыдущей группы устройства, вход 40 заема из предыдущей группы устройства, выход 41 переноса вследующую группу устройства, выход 4242 заема в следующую группу устройства, единичный 43 и нулевой 44 входыбистабильных элементов, выходы 45 и46 бистабильных элементов.Рассмотрим алгоритм сложения двух35длительностей импульсовС этой цельюцелью предварительно введем следующие обозначения:А = д 1, д 1,д 2 д первое 40слагаемое;В = Ь Ь 1, 1, Ь Ь - второеслагаемое; сумма слагаемых А и В; Ы ас Р, - перенос из 1-го в (1+1)-й разряд.Сложение происходит согласно следующему алгоритму.В начале на входы сумматора подается первый операнд А. Если считать, что сумматор предварительно обнулен, то после окончания подачи операнда А в каждой группе (разряде) получают сумму . = а+ О. Поскольку а с и (иоснование системы счисления ), поэтому ( с и и Р; = О, т.е. переноса в старший (1+1)-й разряд нет.После этого на входы сумматора подается второй операнд В. При этом возможны два случая: с(, д,+Ь си Р 0с( д + Ь 7 с и Р 1При первом случае переноса в старший разряд не происходит, поэтому отдельные разряды (группы ) сумматора Функционируют самостоятельно.Когда (., и и Р, = 1, имеют два подслучая:Ь;,с Ь.;Ь Ь,.При первом подслучае импульс переноса Р из разряда 1 непосредственно подается на вход переноса (Г+1)-го разряда и прибавляется к сумме Ь,.При втором подслучае импульс переноса Р; из разярда 1 подает 133233740 ся на вход переноса (1+1)-го разряда в то время, когда еще не окончена на входе суммирования подача разряда Ь; второго операнда. При этом происходит наложение сигнала операнда б. и переноса Р , чтоФФ вызывает потери последнего. Чтобы исключить это, необходимо запомнить переносы Р; на промежуточных элемен тах памяти и выдать на вход переноса (1+1)-го разряда после окончания сигнала 6, .Устройство работает следующим образом. 15Устройство оперирует как аналоговыми (заданных длительностью импульсов), так и цифровыми сигналами (заданных количеством импульсов ).Рассмотрим функционирование уст ройства с аналоговыми сигналами. До начала процесса суммирования высокий потенциал подается на вход 37 установки в ноль и, пройдя через элементы ИЛИ 5 - 5 второй группы и первый 18 и второй 19 элементы ИЛИ, все бистабильные элементы 1 - 1 и до 1 П полнительные бистабильные элементы 6 и 7 всех групп переводит в нулевое состояние. 30При поступлении информации (единичного сигнала) на вход 36 низкий сигнал с выхода первого элемента ИЛИ-НЕ 34 поступает на первый вход седьмого элемента И 14 и закрывает его. Одновременно этот сигнал, пройдя третий элемент НЕ 26, открывает девятый элемент И 16 (при этом на второй вход девятого элемента И 16 с выхода первого элемента И-НЕ 22 подается высокий потенциал). Высокий потенциал с выхода девятого элемента И 16 через первый элемент ИЛИ 4 первой группы переключает первый бистабильный элемент 1 в 45 единичное состояние, и на выходе 45 этого элемента появляется высокий потенциал. Высокий потенциал с выхо-, да 45 первого бистабильного элемента 1 через первый элемент И 2 (которыйВ 0 в это время в открытом состоянии) первой группы и через второй элемент ИЛИ 4 первой группы подается на единичный вход 43 второго бистабильного элемента 1, переключая его в единичное состояние и т.д. Переход в единичное состояние бистабильных элементов 1- 1 заканчивается после прекращения входного сигнала. Количество переключенных бистабильныхэлементов в группе соответствует длительности входного сигнала,Таким образом, при поступлениипервого операнда А количество переключенных бистабильных элементоввсегда меньше и (и - основание системы счисления ).С подачей второго операнда В продолжается переключение бистабильныхэлементов 1. Последний бистабильныйэлемент 1 при установке в состояние логической "1" дает разрешениена формирование импульса переноса.Импульс переноса формируется с помощью третьего элемента НЕ 32 сувеличенной задержкой, первого элемента И-НЕ 22 и пятого элементаНЕ 28. При появлении единицы на выходе последнего элемента И 2 первой группы на выходе первого элемента И-НЕ 22 устанавливается низкийпотенциал, а на выходе пятого элемента НЕ 28 - высокий потенциал, который подается на вторые входы всехэлементов 5 - 5, кроме первого 5,второй группы. Продолжительностьимпульса определяется временем задержки третьего элемента НЕ 32 сувеличенной задержкой. Импульс с выхода пятого элемента НЕ 28 обнуляетвсе бистабильные элементы, кромепервого, Первый бистабильный элемент1 обнуляется в том случае, если приэтом на вход 46 суммирования даннойгруппы подача сигнала второго операнда окончена. Импульс переноса подается также на выход 41 переносаданной группы. При этом, если подачасигнала второго операнда на вход 36следующей группы окончена импульспереноса через пятый элемент И 12 итретий элемент ИЛИ 20 перебрасываетодин из бистабильных элементов 1следующей группы в единичное состояние, в противном случае через третийэлемент И 10 перебрасывает первыйдополнительный бистабильный элемент6 в единичное состояние, где происходит его запоминание. После окончания сигнала второго операнда следующей группы на выходе первого элемента И 8 снова формируется этот импульс переноса, который переключаетсоответствующий бистабильный элемент1 этой группы.Запоминание импульса переноса необходимо, поскольку в противном слу 1332337чае произойдет наложение во времени импульса переноса с предыдущей группы и сигнала второго операнда. С этой целью в каждую группу включен седьмой элемент И 14. Если в группе сформирован импульс переноса на выходе пятого элемента НЕ 28 и одновременно подается сигнал второго операнда на вход 36, то закрываются седьмой 14 и девятый 16 элементы И. Тем самым предотвращается одновременное появление единиц на единичном 43 и нулевом 44 входах первого бистабильного элемента 1 В результате первый бистабильный элемент 1 остается в единичном состоянии.Аналогично работает устройство на вычитание при поступлении информации на вход 38. При этом бистабильные элементы последовательно устанавливаются в нулевое состояние, начиная с последнего, находящегося в состоянии логической единицы, т.е. в обратном направлении. При обнулении первого бистабильного элемента на выходе шестого элемента НЕ 29 формируется иа 1 ульс заема. Если при этом окончена подача сигнала операнда на вход 38 все бистабильные элементы устаНавливаются в единичное состояние, в противном случае и-й бистабильный элемент остается в нулевом состоянии Импульс заема подается также на Выход 42 заема данной группы, Если в этой группе окончена подача сигнала операнда на вход 38, то в нулевое состояние переключается соответствующий бйстабильный элемент, в противном случае происходит запоминание Импульса заема с помощьк второго дополнительного бистабильного элемента 7. Импульс заема вторично формируется на выходе второго элемента НЕ 29 после окончания подачи сигнала. операнда на входе 38 вычитания этой же группы.При увеличении основания системы счисления возрастают требования по одинаковости времени переключения бистабильных элементов, поэтому наиболее выгодно использовать устройство в десятичной системе счисления.Формула изобретенияУстройство для сложения длительностей имйульсовь содержащее К групп,5 1015 20 25 30 3540 45 каждая из которых содержит и бистабильных элементов, где и - основание системы счисления, две группы из и элементов И и первую группу из и элементов ИЛИ, причем в каждой -й (1 =1,К) группе единичный выход 1-го (1=.1,п) бистабильного элемента соединен с первым входом и-го элемента И первой группы, выход которого, кроме и-го элемента И первой группы, подключен к первому входу (1+1)-го элемента 1 ПИ первой группы, выход 1-го элемента ИЛИ первой группы подключен к единичному входу 1-го бистабильного элемента, нулевой выход которого подключен к первому входу 1-го элемента И второй группы, второй вход которого соединен с вторыми входами всех элементов И второй группы, вторые входы элементов И первой группы соединены с первым входом первого элемента ИЛИ первой группы, второй вход которого соединен с вторыми входами всех эле- ментов ИЛИ первой группы, кроме и-го элемента ИЛИ первой группы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности сложения и вычи - тания длительностей импульсов, в каждую К-ю группу введены вторая группа элементов ИЛИ, два дополнительных бистабильных элемента, десять элементов И, четыре элемента, ИЛИ, два элемента И-НЕ два элемента ИЛИ-НЕ, шесть элементов НЕ, четыре элемента НЕ с увеличенной задержкой, причем инверсный вход каждого 1-гобистабильного элемента соединен с выходом 1-го элемента ИЛИ второй группы, первый вход которого соединен с входом установки в "0" устройства и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выхоДы которых соединены с нулевыми входами соответственно первого и второго до 50.полнительных бистабильных элементов,нулевые выходы которых соединены с входами соответственно первого ивторого элементов НЕ с увеличеннойзадержкой, выходы которых соединеныс первыми входами соответственно перного и второго элементов И, вторые входы которых соединены с нулевыми выходами соответственно первого ивторого дополнительных бистабильныхэлементов, единичные входы которыхсоединены с выходами соответственнотретьего и четвертого элементов И,13323 Составитель М.ЕсенинаРедактор И.Николайчук Техред Л.Сердюкова Корректор С Шекмар Заказ 3834/45 Тираж 672 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 первый вход третьего элемента И соединен с входом операндов при выполнении сложения, первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и входом пер.5 вого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И и вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход четвертого элемента И соединен с входом опе рандов при выполнении вычитания, первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И и вторым входом 15 второго элемента ИЛИ, выходы пятого и шестого элементов И соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ, вто.рые входы которых соединены с выхо дами соответственно первого и второго элементов И,выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ- . 25 НЕ, выход первого элемента ИЛИНЕ соединен с первым входом седьмого элемента И, входом треть. его элемента НЕ, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым 30 входом восьмого элемента И и входом четвертого элемента НЕ, выходы третьего и четвертого элементов НЕ соединены с первыми входами соответстренно девятого и десятого элементов И, вторые входы которых соединены с вы ходами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого эле ментов НЕ с увеличенной задержкой, входы которых соединены с выходами соответственно последнего эле 378мента И первой группы и первого эле-. мента И второй грУппы, выходы кото- . рых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых соединены с входами соответственно пятого и шестого элементов НЕ, выход пятого элемента НЕ соединен с вторыми входами всех элементов ИЛИ второй группы, кроме первого элемента ИЛИ второйгруппы, с вторым входом седьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ второй группы, выход шестого элемента НЕ соединен с вторыми входами всех элементов ИЛИ первой группы, кроме п-го элемента ИЛИ первой группы восьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом и-го элемента ИЛИ первой группы, выход девятого элемента И соединен с вторым входом и-го элемента И первой группы, выход десятого элемента И соединен с вторым входом первого элемента И второй группы и третьим входом и-го элемента ИЛИ второй группы, третий вход каждого .-го элемента ИЛИ второй группы, кроме п-го элемента ИЛИ второй группы, соединен с выходом (+1)-го элемента И второй группы, выход пятого элемента НЕ 1-й группы соединен с выходом переноса в (1+1)-ю группу, вход переноса 3-й группы устройствасоединен с вторыми входамитретьего ипятого элементов И 3-й группы, выход шестого элемента НЕ 1-й группысоединеи свыходом заема Я+1) -й группы, вход заема 3-й группы устройства соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И 3-й группы.