Многопороговый логический элемент

СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 19 09 Ю 4 Н ОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ТЕТ ССС И ОТКР ЕНИЯ 7ский СССР982.СР1983. ьст /02 во С /02,личить числьных функций ат ОПИСАНИЕ ИЗОБ Н АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение мзовано в цифровыхботки информации,расширение Функциотей. Устройство сосумматор 1, элеменрядный счетчик 6,инверторов 15. Вверядного регистраИ-НЕ 12 и элементние новых связейустройства позвопреализуемых переклю2 табл1 ил,ожет быть испольустройствах перера- Цель изобретения - нальных возможносдержит линейный т И-ИЕ 5, одноразэлемент И 9 и К дение К + 1-раз сдвига, элемента а ИЛИ 13 и обраэовамежду элементами яет уве оИзобретение относится к импульсной технике, в частности к многопороговьи логическим элементам, и мо - жет быть использовано в цифровых устройствах переработки информации,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно - увеличение числа реализуемых переключательных функций.На чертеже представлена схема многопорогоного. логического элемен - таМногопороговый логический элемент содержит линейный сумматор 1, состоящий из входных диодов 2, первые выводы каждого из которых соединены с соответствующими входами линейного сумматора, которые подключены к входам устройства, а вторые подключены к одноименным первым выводам соответствующих разделительных диодов 3 и к первым выводам со - ответствующих первых весовых резисторов 4, вторые выводы которых соединены с шиной источника питания, вторые выводы разделительных диодов соединены с выходом линейного сумматора; выход линейного сумматора подключен к первому входу первого элемента И-НЕ 5, выход которого соединен со счетным входом одноразрядного счетчика 6, а второй и третий входы первого элемента ИЕ 5 соединены соответственно с входом 7 тактирующих импульсов и входом 8 управления началом реализации переключательной функции, выход, одноразрядного счетчика подключен к первому входу элемента И 9, второй вход которого соединен с выходом 10 признака окончания реализации переключательной функции, выход элемента И 9 соединен с выходом 11 устройства.Устройство содержит второй элемент И - НЕ 12, элемент ИЛИ 13, К+М- разрядный регистр 14 сдвига и К инверторов 15, выходы которых соединены с первыми выводами соответствующих вторых весовых резисторов 16, вторые выводы которых подключены к первому входу первого элемента И-НЕ 5 и к первому входу второго элемента И - НЕ 12, выход которого соединен с вторым входом элемента И 9, а второй вход подключен к выходу элемента ИЛИ 13 и к четвертому входу первого элемента И-НЕ, входы элемента ИЛИ соединены с входами соответствующих инверторов и подключены к выходам 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 соответствующих К младших разрядов регистра 4 сдвига, К+М входов которого соединены с входами устройства, тактовый вход регистра 14 подключен к выходу первого элемента И-НЕ 5, а вход 17 предварительной записи подключен к входу предварительной записи всего устройства.Многопороговый логический элемент работает слепуюшим образом.Перед подачей входных сигналов на входы линейного сумматора 1 производится установка одноразрядного счетчика 6 в нулевое состояние и запись в регистр 14 информации путем подачи двоичного кода на его входы и сигнала записи на вход 17. Двоичный код записывается в регистр 14, определяет количество и величины порогов у многопорогового логического элемента. Двоичный код 100, записанный в К младших разрядах регистра 14, обуславливает появление единичного сигнала на К-м выходе регистра 14 и подключение к отрицательному полюсу источника питания весового резистора 16, К, определяющего порог срабатывания Т, код 0100, записанный в К младших разрядах регистра 14, вызывает подключение резистора 16. К, соответствующего порогу Т(Т 3 Т). Двоичный код 1100, запсанный в К младших разрядах регистра 14, вызывает подключение к отрицательному полюсу источника питания параллельно вклченных резисторов 16.К и 16,К-, соответствующих порогам Т, и Т, что эквивалентно порогу многопорогового логического элемента Тэ =Т, + Т.После занесения информации в регистр 14 на входы линейного суммато-. ра поступают входные сигналы, которые в произвольных комбинациях запирают входные диоды 2, Сигналы признаков окончания реализации переключательных функций многопороговыми логическими элементами, связанными с входами линейного сумматора 1 рассматриваемого элемента, поступают на вход 7, единичный сигнал на котором означает, что все входные переменные на входах линейного сумматора сформированыПоложим, что в младшие разряды регистра 14 занесен код 100, а в старшие - код 00,Если на входах линейного сумма,тора 1 присутствует комбинациявходных переменных, для которойиЕ х,сд Т то ток от источника пиТания через резисторы 4 и соответствующие входному коду открытые диоды3 переключится в цепь резистора 1 Ь.1,соответствующий порогу Т вызываяна нем падение напряжения, недостаточное для срабатывания дискриминатора на первом элементе И-НЕ 5, Так- Отовые импульсы, подаваемые на вход 8,в этом случае не проходят на входсчетчика 6, состояние которого останется нулевым. При этом на выходе 11многопорогового логического элемента сформируется нулевое значениереализуемой функции, На выходе 10сигнала окончания реализации переключательной функции присутствуетсигнал логической единицы, так какна входе второго логического элемента И-НЕ 12 связанном с выходом)линейного сумматора, присутствуетнизкий уровень напряжения,Пусть теперь на входы линейногосумматора 1 поступила комбинациявходных переменных, для которойТ сх а сТ . В этом случае ток4 1 1 21=1от источника питания через резисторы4 и открытые диоды 3 переключается30в цепь резистора 16.1, соответствующего порогу Т вызывая на нем падение напряжения, достаточное для срабатывания дискриминатора на первомэлементе И-НЕ 5. На выходе второго 35элемента И-НЕ 12 в этом случае присутствует уровень напряжения логического нуля, поскольку на обоих еговходах присутствуют сигналы логических единиц. 40 Тактовые импульсы, подаваемые на вход 8, проходят на выход первого элемента И-НЕ 5, изменяя состояние счетчика 6 на единичное, и,пос тупая на тактовый вход регистра 14, сдвигают в нем информацию на один разряд вправо ,в сторону младших разрядов), При этом в К младших разрядах регистра 14 образуется код 50 0100, вызывая тем самым изменение порога срабатывания дискриминатора, за счет подключения к отрицательному полюсу источника питания резистора 16. К,. определяющего порог срабаты вания Т. Поскольку на входы много порогового логического элемента пос- тупила комбинация входных сигналов удовлетворяющая условию Е х я, с Т,то падения напряжения на резисторе6.К, соответствующего порогу срабатывания Т, становится недостаточно для срабатывания дискриминаторана первом элементе И-НЕ 5.Следовательно, тактирующие импульсы не проходят на счетчик 6 и натактовый вход регистра 14, При этомна выходе элемента И-НЕ 12 формируется уровень логической единицы, поступающий на выход 10 и на второй входэлемента И 9. Поскольку счетчик6 находится в единичном состоянии,то на выходе 11 многопорогового логического элемента формируется единичное значение реализуемой функции.Аналогичным образом происходитработа многопорогового логическогоэлемента и при других комбинацияхсигналов на входах линейного сумма- .тора 1. При этом тактирующие сигналы проходят на счетчик 6 и тактовыйвход регистра 14 до тех пор, покаивеличина Е. х;ы; превосходит или1 сравна порогу срабатывания дискриминатора на первом элементе И-НЕ 5,определяемому двоичнь 1 м кодом, находящимся в младших разрядах регистра14. И на выходе второго элементаИ-НЕ 2 в этих случаях присутствуетсигнал логического нуля, запрещающий выдачу результата реализации логической функции на выход 11Кактолько величинах;ы; станет мень 1 г 1ше порога срабатывания либо в Кмладших разрядах регистра 14 устано-,вится код 000, то тактовые сигналы не проходят на выход элементаИ-НЕ 5 из-за того, что, как минимум,на одном из его входов устанавливается уровень напряжения, соответствунюций логическому нулю. По той жепричине на выходе второго элементаИ-НЕ 12 устанавливается сигнал логической единицы, разрешающий выдачурезультата реализации логическойФункции на выход .11,Если величинах;и; больше четно 1 его порога и меньше нечетного, та после прекращения поступления тактирующих импульсов на вход счетчика 6 онустанавливается в нулевое состояние.При этом на выходе 11 многопорогового логического элемента формируется1262722 уровень логического нуля. Если величина , , я;,поступающая на входы1 ф 1линейного сумматора 1, больше нечетного порога, но меньше четного, то после прекращения поступления тактирующих импульсов счетчик остается в единичноМ состоянии, которое и определяет единичное значение функции на выходе 11 многопорогового логического элемента. Если перед поступлением входных сигналов в К младших разрядах регистра 4 установлен код, отличный от 15 100, а в е старших отличный от ОО, то многопороговый элемент будет реализовать другую переключаТаблица 1 Наборы порогов и реализуемая функция Веса входов Й, =ц,=ф, 4= 1 Входные переменныеХ, Т,=2 Т =3 г Т =4 з, 01 1 0 О 0 0 0 0 0 .1 1 1 1 01 1 1 1 О 0 0 0 0 0 О, 0 тельную функцию. При этом очередной порог многопорогового логического элемента будет определяться кодом, находящимся в данный момент времени в К младших разрядах регистра 14.В качестве примера .могут быть приведены некоторые переключательные функции, которые могут быть реализованы многопороговым логическим элементом.В табл. 1 приведены таблицы истинности переключательных функций , - Е8 в зависимости от наборов порогов элемента. функции. Г - Г реализуются однопороговым элементом, функции Г в . Е 6 - двухпороговыми элементами, Г - трех и Г 8 - четырехпороговыми элементами. 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 О 0 1 0 1 О 0 00 0 0 О 1 07 1262722В табл. 2 приведены коды, записываемые в регистр 14 перед началом Т а блица 2 Содержимое разрядов регистра 4 Фун к -ция К младших (К = 4) М старших (М = 4) 1 . 2 3 4 1 34 О О О 1 О 1 1 О 1 О О О О 2 О О О О 1 1 О 1 3 О О О 4 О О О 5 О О 1 О О О О О 11 1 1 6 О 7 О 8 1 О О О О Направление сдвига Рассмотрим, к примеру, как реализуется однопороговая переключательная функция Е. Перед началом реализации функции в 2-й, 3-й и 4-й младшие основные разряды регистра 14 за- З 5 носятся единицы, в остальные разряды - нули. Такой код определяет порог элемента, равный 3, Счетчик 6 устанавливается в нулевое состояние.Пусть на входы линейного суммато О ра поступили входные сигналы,для которых 2:, ;и,с 3. Поскольку для рассматриваемого входного наборавзвешенная сумма меньше порога, то напряжение на входе порогового элемента И-НЕ 5 будет недостаточно для его срабатывания. Тактовые импульсы, подаваемые на вход 8, в этом случае не проходят на вход счетчика 6, состояние которого остается нулевым. При этом на выходе 11 многопорогового логического элемента сформируется нулевое значение реализуемой функции, а на выходе 1 О - сигнал окончания реализации переключательной функции -5 сигнал логической единицы.ФПусть Й. х; ы;3. В этом случае 1на выходе линейного сумматора появля" реализации переключательной функции,ется напряжение, достаточное для сра батывания первого элемента И-НЕ 5. Тактовые сигналы, подаваемые на вход 8, пройдут на выход элемента И-НЕ 5 и будут продвигать содержимое регистра 14 до тех пор, пока в нем не останутся одни нули. Таких сигналов будет 3, счетчик 6 после окончания следования сигналов на выходе элемента И-НЕ 5 останется в единичном состоянии, что и определит значение реализуемой функции.Реализация двухпороговой функции Г. Пороги Т, = 3 и Т = 4 определя ются кодом из табл,2. Причем перед началом работы порог элемента равен 3 (три единицы в основных разрядах регистра 14).Если для входного кода выполняет 4ся условиех; ы, 3, то как и в пре 1 сдыдущем случае, выходная Функция равна нулю.В случае соблюдения условия 2 л;и;" = 3, на входе элемента И-НЕ 5 появ. ляется уровень напряжения, достаточный для его срабатывания. На вход элемента И-НЕ 5 поступит один тактовый сигнал, который переключит счет1262722 тенциала на входе первого элементаИ-НЕ 5 недостаточно для его срабатывания и на выходе 11 формируетсяединичное значение функции. Пусть4, к,ы, = 4. На входе элементаИ-НЕ 5 появляется высокий уровеньнапряжения который обеспечивает егосрабатывание. Тактовые сигналы, подаваемые на вход 8, будут проходитьна выход элемента И-НЕ 5, изменятьсостояние счетчика 6 и сдвигать ин -формацию в регистре 10 до тех пор,пока в нем не останутся одни нули.Число таких сигналов будет равно шесС1 фногопороговый логический элемент, содержащий линейный сумматор, состоя 35 щий из входных диодов, первые вьводы каждого из которых соединены с соответствующими входами линейного сумматора, которые подключены к вхо - дам устройства, а вторые подключены к одноименным первьпф выводам соот - ветствующих разделительных диодов и к первым вьводам соответствующих пер - вых весовых резисторов, вторые вывоСоставитель П.СмирновТехред А.Кравчук Редактор А.Шандор Корректор О.Луговая Тираж 816 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Заказ 5446/58 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород ул,Проектная,4 чик 6 в единичное состояние и сдвинет информацию в регистре 4 на один разряд вправо, При этом все младшие разряды регистра 14 будут заполнены единицами, что приведет к установке но - вого порога Т = 4. Поскольку в расЯсматриваемом случае Х х;у = 3, то поти.Следовательно, после прохождения тактовых сигналов триггер переключится в нулевое состояние, что и определит нулевое значение функции Г.Аналогичным образом реализуются и другие переключательные функции.1 Формула изобретения ды которых соединены с шиной источника питания, вторые. выводы разделительных диодов соединены с выходомлинейного сумматора, выход линейного сумматора подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, выход которого соединен со счетным входом одноразрядного счетчика, а второй итретий входы первого элемента И-НЕсоединены соответственно с входомтактирующих импульсов и входом управления началом реализации переключательной функции, выход одноразрядного счетчика подключен к первому входу элемента И, второй вход которогосоединен с выходом признака окончания реализации ьереключательной функции, выход элемента И соединен с выходом устройства, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,в него введены второй элемент И-НЕ,элемент ИЛИ, К+И-разрядный регистрсдвига и К инверторов, выходы которых соединены с первыми выводами соответствующих вторых весовых резис -торов, вторые выводы подключены кпервому входу первого элемента И-НЕи к первому входу второго элементаИ-НЕ, выход которого соединен свторым входом элемента И, а второйвход подключен к выходу элементаИЛИ и к четвертому входу первогоэлемента И-НЕ, входы элемента ИЛИсоединены с входами соответствующихинверторов и подключены к выходамсоответствующих К младших разрядоврегистра сдвига, К+М входов которогосоединены с входами устройства, тактовый вход регистра подключен к выходу первого элемента И-НЕ, а входпредварительной записи подключен квходу предварительной записи всегоустройства,