Дешифратор для исправления ошибок

(1 ,1Ъ 1 ь.; .,ТЕЛ ТОРСНОМУ С ый про- -исслеическихЭнер -ССС1976 5,05,84 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ(71) Всесоюзный государственектно-изыскательский и научндовательский институт энергесистем и электрических сетейгосетьпроект"(56) Авторское свидетельствоУ 570198, кл. Н 03 М 13/00,Авторское свидетельство С11( 1229965, кл. Н 03 М 13/00,(54) ДЕШИФРАТОР ДЛЯ ИСПРАВЛЕНИЯБОК 57) Изобретение относится к вычислельной технике, Его использованиецифровых устройствах с аппаратнымсправлением ошибок позволяет повысить надежность функционирования. Дешифратор содержит согласующие резисторы 3, развязывающие диоды 8, ключ 9,блок 10 отрицательного сопротивленияи общий резистор 11. Введение матрицы трансформаторов 1, выпрямителей 2,переключателей 4, ключей 5 переменного тока, генератора 6 синусоидального сигнала и генератора 7 прямоугольных импульсов обеспечивает исключениеактивных элементов, что повышает надежность функционирования дешифратора. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использо.вано в цифровых устройствах с аппаратным исправлением ошибок.Цель изобретения - повышение надежности функционирования,На фиг. 1 изображена функциональная схема дешифратора; на фиг. 2принципиальная схема ключа переменного тока.Дешифратор, исправляющий ошибки,содержит матрицу трансформатороввыпрямители 2, согласующие резисторы 3, переключатели 4, ключи 5 переменного тока, генератор б синусоидального сигнала, генератор 7 прямоугольных импульсов, развязывающие диоды 8,ключ 9, блок 10 отрицательного сопротивления и общий резистор 11. На фиг.2обозначены информационные 12 и управляющий 13 входы, выходы 14, шина 15источника питания,Количество столбцов матрицы трансформаторов 1 равно числу 1 входов 25дешифратора (36 г 1, 11), количество еестрок равно числу М выходов дешифратора (шЕ 1, М 1 ).Ключ 5 переменного тока (фиг. 2)выполнен на полевых транзисторах 16и 17 и диодах 18 и 19.Генератор 7 прямоугольных импульсов предназначен для формирования насвоих парафазных выходах сигналовтипа меандр с частотой синусоидального сигнала генератора 6 и можетбыть выполнен на усилителе-ограничителе либо на трансформаторе с заземленной средней точкой, повышающейвторичной обмоткой и источником напряжения смещения,Блок 1 О отрицательного сопротивления может быть выполнен на усилителеи резисторе аналогично тому, как зтов известном устройстве, 45В основе работы дешифратора лежитследующее,На входы 12 дешифратора поступаетвектор 11 потенциалов11, = (0 ) З 1 13 (1) 5 ОНа выходах 14 дешифратора возникает вектор 2 потенциалов2 = (О, ), шя 1, М 3, (2)причем только один из этих потенциалов равен Ч а остальные равны нулю,т.е.Среди входных векторовпотенциалов существует множество разрешенных векторов , каждый из которых соответствует сигналу на одном из выходов 2 = ,Этот факт можно записать следующим образом;(4) Н 2,где Н - матрица, содержащая 1 строки М столбцов элементовЬ = (О, 1), (5)В частности, выходу 2 П, = Ч соответствует разрешенный векторП 1 Матрица Н польностью описывает дешифратор, так как перечисляет все разрешенные слова.Близость между разрешенным векто - роми входным вектором 11 оценивается величинойР= 5 ( О; - 111)" /г, (6)1где г - определенные весовые козф)фициенты, т.е, из всех разрешенных векторовбудет выбирать тот, который минимизирует величину Р (), В частности, если вектор У является разрешенным, то существует такой вектор (, при котором Р()О.Выбирая г. определенным образом, можно придава.ть различный смысл величине Р(), Так, если г = сопят, то ближайшим вектором 1 является тот, в котором наибольшее число разрядов совпадает с разрядами;.ектора 11, Если же г, = г 2то ближайшим векторомявляется тот, в котором наибольшее число младших разрядов (т,е разрядов с меньшим номером 3) совпадает с младшими разрядами вектора Такая мера близости может быть применена для сравнения двоичных кодов чисел.1305873 ие (6), для чевекторной форПреобразуют выражен го переписывают его в(4) и (7), на Совмещая выражения ходят: Р(Е) = (НЕ - 11) г (Н 2 - Б), (8) 1= 1, то в пересечении щ-го столбца и 3-йстроки матрицы включается трансформатор 1.щ.3,- О, то трансформатор 1.щ.3 отсутствует.Й) если Условно можно полагать, что матри их коэффициенты трансформации равныца содержит все трансформаторы 1, а Ь причем если трансформаторЬ,ПО, если он отсутствует 1.щ.3 имеется,(9) Е - Не=о;1+Нд.=о,(15) (16) 25 где Т Е, е, 1, 1 - векторы, причем знак транспонирования; Е = Ее = еп,П 1 П 1 ЕП(14) В матричной форме эти формулы принимают вид:(24) При этом матрица Н может рассматриваться как матрица коэффициентов трансформации трансформаторов 1,щ.3. Обозначим;еп, - ток и напряжение пещ 1п 1 Р вичнои обмотки трансформатора 1.щ.3; ток и напряжение вто - ричной обмотки транс форматора 1.щ.3 (имеются в виду действующие значения синусоидальных величин).1По схеме включения токи д ,. не за 35П) висят о т щ , а напряжения е пп не з авиП Каждый трансформатор 1.щ описывается уравнениями: т,е. наилучшим вектором Е является тот, который минимизирует величину (8) при условиях (2) и (3).Матрица Н, описывающая дешифратор, реализуется в устройстве матрицей трансформаторов 1 с единичным коэффициентом трансформации следующим образом: Генератор 6 синусоидального сигнала вырабатывает напряжение с действующим значением , Переключатель 4.3 в зависимости от величины потенциала на управляющем входе соединяет свой выход с одним из входов, поэтому на его выходе присутствует напряжение Таким образом, каждая последовательная цепь, составленная из резистора 3,3 с сопротивлением г, и вторич1 ных обмоток трансформаторов 1.1.3 1,М.3, описывается уравнением Е, - Б = гили в матричной формеЕ - Я - гг=о, (23) где г - диагональная матрица с элементами гЭ(32) е, = (1 и, + д )Кп,(45) е= (О, Ч) и, как следует иэ выражения (21), 55(35) Б= Ч Электрическая цепь устройства питается от единственного источцика генератора б и содержит только трацсформаторы 1 и активные сопротивления (резисторы 3 и нагрузки выпрямите лей 2). Поэтому напряжения и токи в этой цепи могут быть только либо синфазны напряжению на выхо,це генератора 6, либо противофазны ему. В первом случае будем действующие значе О ния этих напряжений и токов называть положительными, а во втором - отрицательными.У ключа 5.в переменного тока, управляемого генератором 7 прямоуголь ных импульсов, действующие значения тока дчерез него и напряжения е на нем определяются уравнениямидщ ;Оз где знаки неравенства имеют указанный смысл, Эти уравнения переписываются в матричную форму: Вследствие того, что потенциал в любой точке электрической цепи мо- . жет либо совпадать по фазе с напряжением Ч, либо отличается по фазе на 35о180 от этого напряжения, ключ 5 переменного тока не может оказаться в условиях, когда напряжение на нем не синфаэно или противофаэно напряжению Ч. 40 Обозначают входные сопротивлениявыпрямителей 2.щ через К, При этом,очевидно или н матричной формее = К(1 + д), (33) где К - диагональная матрица элементов К,.50Первая компонента входного вектора Б всегда принимается равной Ч, т,е11, (34) В первом столбце матрицы Н трансформаторов 1 устанавливаются все трансформаторы 1,в Поэтому(см. (9Й =для всех ш (36)М Сопротивление резистора 3.1, в устройстве выбирается очень малым, т.е.г(37)Из выражений (28) - (30) следует, что или в матричной форме 1.е = Ч,где 1, - вектор-строка единиц.При КгГП1входным током выпрямителей 2,щпренебречь, т,е.1+с 1=0,т,е. при Куравнение (33) дается в (41).Исключая из уравнений (15), (16), (23) и (41) векторы , Е. 1, находят Нг(Нте - 8) - д = 0 Таким образом, при условии (40) получают задачу Лагранжа, эквивалентную следующей задаче квадратичного программирования: где Я(е) =(Н е - Б)г "(Н е - Я), (44) а неизвестным является вектор е.Таким образом, в электрическойцепи устройства при данных входныхпотенциалах С , т,е. при определен)ном векторе Б, устанавливаются такиенапряжения е , которые минимизируютвеличину (44) и удовлетворяют условиям (28) и (38),Решение этой задачи достигаетсяпри некотором е = ео, где вектор еоудовлетворяет условиям (28) и (39),Далее вектор е называют правильным, если его компоненты ес удовлетворяют условиям (38) и Выбирают н векторе е , являющимся решением задачи (43), максимальнуюкомпонентуе = гпах е (46)ща затем формируют г.равильный вектор е , компоненты которого удовлетворяют условию(47) В 1 21 показано, что среди всех правильных векторов вектор е ф минимизирует величину (44) при соблюденииусловий (26), (35), (36) и (37).Итак, вектор е минимизирует величину (44) и удовлетворяет условиям 1 О(38) и (45).Величина Ч и параметры выпрямителей 2.щ в дешифраторе выбираются таким образом, чтобы соблюдались равенства числовых величин 15Ч (48)е = Е (49)При этом величины (8) и (44) совпадают.Итак, в электрической цепи устрой- Л)ства при условии (40), соответствующем выборе сопротивлений г резис 3торов 3. и данных входных потенциалах Б; минимизируется величина (8),Кроме того, если вектор е, минимизирующий величину (44), удовлетворяетусловиям (38) и (45), то вектор Е,минкмизирующий величину (8), удовлетворяет условиям (2) и (3).Дешифратор функционирует следующим 30образом.На его входы 12 подается векторБ, удовлетворяющий условиям (1) и(34). На управляющий вход 13 подаетсяуправляющий потенциал 14, который в. 35первый период времени (С ) равен О,а во второй период времени (Т,) равен Ч, В соответствии с этим циклработы устройства состоит из двухфаз: в первой фазе длительностью 1 40с момента прихода входного вектора Бключ 9 разомкнут, а во второй фазедлительностью г ключ 9 замкнут,Пока ключ 9 разомкнут, токи выпрямителей 2.щ определяются величиной 45сопротивления К резистора 11. Этосопротивление выбирается большим ипоэтому можно полагать, что в первойфазе соблюдается условие (40), Крометого, для обеспечения этого условиясопротивление нагрузки дешифраторадолжно быть большим,При этом устанавливаются такиенапряжения е , которые минимизируютр 1ьвеличину (44). Напряжения е выпрям. или, как следует из условия (48), приусловиие Ч(54) ляются и в виде постоянных напряжеьний 2, с выходов выпрямителей 2,с. 73 8передаются на первые выводы диодов8Максимальное из напряжений Е,ат,е, напряжение Е , соответствующеенапряжение еь (условие (46, передается через диод 8.щ на вход ключа 9. Остальные диоды 8. р.оказываются закрытыми, так как к ним приложено напряжениеЕо (50)После завершения переходного процесса первой фазы ключ 9 открывается и начинается вторая фаза работы.В этой фазе через выпрямитель 2.щ и открытый диод 8,щ течет ток(Е, - ч)/(-), (51) где (-) - отрицательное сопротивление блока 1 О.Токи других выпрямителей 2. р равны нулю, т.к. диоды 8. р заперты.Установившееся состояние во второй фазе достигается при некоторых значениях напряжения 2 и токаФ.1выпрямителя 2.щ, причем= (Ч - Е) 7 (52)Сопротивление (- ь) блока 10 вы -бирается малым по абсолютной величине. При р: 0 ток рф ограничен только при условииЕ+ " Ч (53) Из условия (38) при этом следует условие (47), а это эквнвалетно условиям (38) и (45), Кроме того, напряжение е , возрастая во второй фазе от е, до е, остается все время наибольшим среди напряжений е благодаря условиям (26) и (38). При этом остается открытым только диод 8.щ, что и обеспечивает возрастание еТаким образом, установившийся режим второй фазы приводит к выполнению условий (38) и (45), если вторая фаза началась при условии (46). Как показано вьнпе, при этом вектор Е" = е"минимизирует величину (8) и удовлетворяет условиям (2) и (3). Следовательно, вторая фаза заканчивается тем, что выбрасывается потенциал Ч на том единственном выходе 17 который соответствует разрешенному вектору у, ближайшему к1305873 ющего ключа переменного тока и вховходами ключа. Составитель О.Ревинский: Техред В.Кадар КорректорМ. Демчик Редактор А,шандор Тираж 902 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Заказ 1466/56 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 данному входному вектору Б, и потенциал 0 - на остальных выходах 14.Таким образом, замена активных элементов, содержащих транзисторы (интеграторы и сумматоры), на матрицу трансформаторов обеспечивает повышение надежности Функционирования. Кроме того, при высокой частоте сиО нусоидального сигнала матрица трансФорматоров может быть миниатюризована,Формула изобретения15 1. Дешифратор для исправленияошибок, содержащий согласующие резисторы развязывающие диоды, первые выводы которых соединены с соответст 20 вующими выходами дешифратора, вторые выводы объединены и подключены к выходу ключа и через общий резистор к общей шине, вход ключа через блок отрицательного сопротивления соединен 2 с шиной источника питания, управляющий вход ключа является управляющим входом дешифратора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, в дешифратор введены генератор синусоидального сигнала генератор прямоугольных импульсов, переключатели, выпрямители, ключи переменного тока и матрица трансформаторов, первые и вторые выводы первичных обмоток кото рых в каждом столбце матрицы соответственно объединены и подключены к основному входу и выходу соответствудам соответствующего выпрямителя, выход которого соединен с первым выводом соответствующего разнязывающего диода, выход генератора синусоидального сигнала подключен к первым информационным входам переключателей и входу генератора прямоугольных импульсов, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первыми и вторыми управляющими входами ключей переменного тока, выход каждого переключателя соединен с первым выводом соответствующего согласующего резистора, второй вывод которого через соединенные последовательно вторичные обмотки трансформаторов соответствующей строки матрицы трансформаторов подключен к общей шине, вторые информационные входы всех переключателей объединены и подключены к общей шине, управляющие входы переключателей являются соответствующими информационными входами дешифратора.2. Дешифратор по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что ключ переменного тока выполнен на двух полевых транзисторах и двух диодах, одни разноименные выводы которых объединены и являются основным входом ключа, другой вывод каждого диода соединен с соответствующим выводом канала соответствующего полевого транзистора, другие выводы каналов которых объединены и являются выходом ключа, выводы затворов полевых транзисторов являются соответствующими управляющими