333600

333600 Союз Еоеетских Социалистических Республикависимое от авт. свидетельствааявлено 21 11.1967 ( 1144126/18-24 11 с 7 присоединением заявкиПриорите Комитет по делам изобретений и открытипри Совете МинистровСССР Опубликовано 21111.1972. БюллетеньДата опубликования описания 20.1 Ч.197 ДК 681.326.3(088,8 Авторизобрете. Петрося аявител МНОГОПОЗИЦИОННАЯ МАТРИЦА ВЫБОРКИ Предлагаемое изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для программного питания элементов электрической цепи (обмоток реле, обмоток ферритовых матриц ЗУ и т. д.).Известны матрицы выборки, состоящие из электронных ключей и дешифраторов.Недостаток известных матриц заключается в том, что они требуют большого количества оборудования.Предлагаемая матрица отличается тем, что коллектор каждого ключа 1-й строки 1-го столбца матрицы через соответствующую нагрузку подключен к эмиттерам ключей, не принадлежащих 1-й строке, 1-я выходная шина первого дешифратора через диод подключена к шине, объединяющей катоды диодов одной группы, причем аноды четных диодов этой группы подключены к коллекторам триодов 1-й строки, а аноды нечетных диодов соединены с первой первичной обмоткой входного трансформатора "оответствующего ключа 1-й строки, 1-я выходная шина второго дешифратора через диод подключена к общей шине, объединяющей аноды другой группы диодов, причем катоды четных диодов подключены к эмиттерам триодов 1-й строки, а катоды нечетных диодов подключены ко второй первичной обмотке входного трансформатора каждого ключа 1-й строки матрицы. т-я выходная шина третьего дешифратора соединена с другим входом первои первичной обмотки входного трансформатора электронных ключей 1-го столбца матрицы, а т-я выходная шина четвертого дешифратора 5 соединена со вторым входом второй первичнойобмотки входного трансформатора электронных ключей 1-го столбца матрицы.Это позволяет сократить оборудование и повысить надежность работы матрицы.10 Основными активными элементами многопозиционных матричных схем являются матричные и коммутирующие ключи. Устройство, изображенное на фиг. 1, условимся называть матричным ключом. Схема этого ключа содер жит мощный выходной транзистор с наборомдиодов в эмиттерной цепи и входных диодно трансформаторных логических схем И - ИЛИ. Ни эмиттерный, ни коллекторный выводы транзистора не связаны с землей и поэто му такой ключ может включаться между лю.бым источником питания и нагрузкой, Принципиальная особенность этой схемы состоит в том, что ее выходной транзистор в многопозиционных матричных схемах работает в двух 25 схемах включения с чередованием: в схеме Сэмиттерной нагрузкой и в схеме с коллекторной нагрузкой. Сказанное иллюстрирует приведенная на фиг. 2 простейшая схема, матричная часть которой содержит четыре ключа 30 (У 1 ь у 12, у 21, ) 22) .Коммутирование коллекторных и эмиттерных цепей матричных ключей каждой строки в схеме (фиг. 2) осуществляется двумя тиристорными ключами (разумеется не исключается применение транзисторных ключей).Ы рассматриваемых схемах типа изображеннои на фиг. 2 отпадает необходимость в специальных олоках конденсаторов и индуктивностей для включения проводящих тиристоров. Обесточивание каждого из тиристоров осуществляется запиранием проводящих транзисторов матричных ключей,Ь,лючи с обозначением Л, Л, условимся называть коммутирующими ключами Л координаты, а ключи с обозначением К, К, - коммутирующими ключами К координаты.Лналогично, условимся называть ключи УУ управляющими ключами У координаты, а ключи Х, Х - управляющими ключами Х координаты,г 1 а фиг, 3 и 4 представлены схемы коммутирующихключей 6 и-Л координат,Ы общеЖайфчЭе каждый коммутирующий ключ Кщщр 4 цаты состоит из тнристора и набора диЦов в его катодной цепи. Конструктивно фема этого ключа можег рассматриваться как многокатодный тиристор или многоэмиттерный транзистор п-р-и типа,Коммутирующий ключ Л координаты отличается лишь тем, что набор диодов включен в анодную цепь тиристора, Схему этого ключа целесообразно выполнить в виде многоанодного тиристора или многоэмиттерного транзистора р-п-р типа. Построение этих схем в виде многофункциональных приборов приводит к увеличению к.п,д, на нагрузке, поскольку оказываются исключенными из цепи нагрузки падения напряжения на каждом из двух последовательно включенных диодов тиристорных ключей,Проиллюстрируем принцип работы схемы на фиг. 2.Пусть в начале отперты ключи Л и К, поддерживаемые в этом состоянии некоторыми вспомогательными цепочками, В условиях малого падения напряжения на Л и К ключах (это утверждение больше справедливо для случая, когда коммутирующие ключи выполняются в виде многоанодного и многокатодного приборов) можно считать, что коллектор каждого из ключей Уд, Усоединен с отрицательным полюсом источника питания Е, эмиттер каждого из ключей У и У - с его положительным полюсом (этот полюс на фиг. 2 заземлен).При отпирании ключей Х, и У, выходной ток первого обеспечивает отпирание ключа У, включенного в рассматриваемый момент по схеме с коллекторной нагрузкой (трансформатор с нагрузкой Рвключен в его коллекторную цепь), а выходной ток второго - отпирание ключа У, включенного в рассматриваемый момент по схеме с эмиттерной нагрузкой (этот же трансформатор с нагрузкой включен в эмиттерную цепь транзистора ключа У,).(2 - 1) 4045 У 11 У 12У 21 У 22 / 50 55 60 65 5 10 15 20 25 30 35 Все другие нагрузки, обозначенные для простоты через Л, - Лв, остаются обесточенными.Отпирая в различных сочетаниях ключи У (Уь УД и Х (Х, ХД при проводящем (отпертом) состоянии ключей Л и Кможно выбрать любой из Л - Л 4 при включении по схеме с коллекторной нагрузкой ключей Уа и У и с эмиттерной нагрузкой ключей У, и Уд, При этом нагрузки Ль - Л 8 остаются обесточенными.Рассмотрим второе возможное состояние схемы на фиг. 2.Пусть на этот раз отперты коммутирующие ключи Л и Кь обеспечивающие электропитание коллекторных и эмиттерных цепей ключей У 2 ь У и УУа соответственно.Если произвести отпирание управляющих ключей Х (Х ХД и У (У, УД в различных сочетаниях, то можно выбрать любую из нагрузок Л 5 - Л 8 при включении по схеме с коллекторной нагрузкой ключей У и У и с эмиттерной нагрузкой - ключей У и У, Нагрузки Л - Л 4 остаются обесточенными.Таким образом, схема включения активного элемента (транзистора) матричного ключа чередуется, а каждый участок схемы (фиг. 2) содержит две матричные сетки, первая из которых построена при включенных ключах У, У по схеме с коллекторной и ключах У У по схеме с эмиттерной нагрузками, а вторая - на тех же ключах с противоположными их включениями.Условимся в дальнейшем называть каждую из этих схем элементарной матричной сеткой (ЭМС) и изображать в виде таблицы элементов: причем ключами первой строки в формуле (2 - 1) будут те матричные ключи, коллекторные цепи которых используются для образования рассматриваемой ЭМС. В этом случае элементарная матричная сетка построена относительно ключей первой строки (Ув У). Вторая элементарная сетка в схеме на фиг. 2 образована относительно ключей У, У 9 и в соответствии с принятым условным изображением имеем; Основной частью рассматриваемой многопозиционной матрицы является устройство, изображенное на фиг. 5, выполняемое на базе схемы по фиг. 1. Условимся в дальнейшем называть это устройство адресной матрицей,На этой схеме матричные ключи показаны упрощенно, без входных логических схем и других вспомогательных радиодеталей.Каждый матричный ключ обозначен как элемент матриць У(=1, 2 т; )=1, 2, п) размером М=т и, где; т=2 - число строк адресной матрицы; п=2 - число столбцов (число ключей в строке).(М) оЕсли т=п=21=2 (1=3), то будем иметь квадратную адресную матрицу.Входные нагрузки (позиции) адресной матрицы обозначены четырехугольниками.В общем виде схему адресной матрицы будем задавать в виде: 3336 ООсеток, построенных относительно матпичныхключей пеовой строки адресной матрицы;У 11 У 125 У 21 УггУгпУть Утг, , УтУ 31 У 32УЗпУ У, , УтпУпт УтгУтпс последующим указанием правил взаимных элементов,Последовательность взаимных соединений матричных ключей и образование схемы адресной матрицы, топологически эквивалентной четырехмерной сети, осуществляется так. От коллектора каждого ключа Утт ответвляются (М - и) шин, каждая из которых через нагрузку, подлежащую электропитанию, соединяется с анодом одного из диодов или с эмиттерным выводом (если выходной транзистор матричного ключа с набором диодов выполнен в виде многоэмиттерного транзистора) одного из оставшихся матричных ключей. Так, от коллектора ключа У 1 ответвляются М - п=9 шин, которые соединяются с эмиттеоами ключейУ 21 У 22 У 23УЗ Узг УЗЗУ 41 У 42 У 43Коллектор ключа У 1 не соединяется с эмит- тЕраМИ КЛЮЧЕЙ У 12 И У, КОтОрЫЕ ПрИНадЛЕ- жат к той же строке, что и ключ Ут,. Аналогично соединен коллектор любого другого матричного ключа с М - п=12 - 3=9 оставшимися,Для детального анализа структуры адресной матрицы с большим числом М=т и матричных ключей мы будем пользоваться специальной формой записи участков многопозиционных схем типа на фиг, 2. Выделим ключи двух первых строк таблицы (М) и запишем в виде:У, У, , УУ 21 У 22Угп,lВ соответствии с принятым условным изображением (2 - 1) выделенный участок таблицы (М) можно рассматривать как элементарную матричную сетку, построенную относительно матричных ключей первой строки.Действительно, обратившись к схеме фиг, 2, применительно к которойУ 11 У 12 У 13У 21 У 22 У 23,нетрудно установить, что выходными нагрузками этой элементарной матричной сетки является каждая первая тройка, соединенная с эмиттерами ключей Угь Угг, У 23Рассмотрим в общем виде следующую последовательность элементарных матричныхКоличество однотипных элементаоных матричных сеток, очевидно, равно т - 1.Применительно к схеме на фиг, 2 имеем. т )У 23,у,",) У 11, Утг, У 21 У 22 У 11 У 2 УЗ, Узг У 11 У 12 У 41 У 42 20 каждая из которых содеожит п 2=9 выходов (позиций) .25 Точно так же относительно матричных ключей любой другой строки строится (пт - 1) число элементарных матричных сеток, а поскольку число строк адресной матоицы равно т, то число всех элементарных матричных сеЗ 0 ток, из которых состоит адресчая матрица, бу- дет Лт= А= т(тп - 1). (2 - 2)Количество выходов (позиции) адресной мат 35 рицы определяется какР = И п 2 = пт(пт - 1)пф = М (М - и). (2 - 3)Для приведенной на фиг, 2 схемы, котораясостоит из четырех строк (т,=4)40ттт= т(т - 1) =12,количество выходов для этой схемы Р=т(т - 1) п 2=12 9= - 108,45 Положение каждой нагрузки в схеме пофиг. 5 опоеделяется четыоьмя координатами У,Х,У,К,Две координаты, Уи К. отт теттеляют положение данной элементарной матоичной сетки, а 50 две другие - Х и У в положение выходнойнагрузки в ней. В соответствли с этим в поиведенной на фиг. 6 схеме многопозлционной матрицы применяются четыре дешифратооа дшУ, дшХ, дш 2, дшК с соответствуютпими 55 входными регистрами РгХ, РгУ Р 37 РгК. Наэтой схеме не показаны входные нагрузки. Нумерация входов выполнена только для У.Из схемы на фиг. 6 видно, что выход кажлого коммутирующего ключа 7;, соединен с 60 коллекторами и входами трех мяттттлчньтх ключей К-й строки адресной мятоипьт. Аналогично выход каждого коммугируютпего ключа К,(1=2, Зт) координаты К соединен с эмиттерами и входами четыоех матричных 65 ключей той же 1-й строки.1 Рг 21= 0000 = 2,) РтУ = 0000 = У, РтК 1 = 0000 = К,) РтХ = 0000 = Х,В соответствии с кодовыми наборами де.шифраторы дш 2 и дшК выбирают коммутирующие ключи 2, и К, первый из которых обеспечивает подключение коллекторных, а второй - эмиттерных цепей матричных ключей одной и той же первой строки адресной матрицы. Подобное состояние схемы (фиг. 6) является запрещенным, поскольку каждая элементарная матричная сетка, как следует из фиг. 5, строится на матричных ключах двух строк.В связи с этим перед каждым обращением к матричной части схемы (фиг, 6) производится проверка на выполнимость условия:Рг 21 РгК = 0000(2 - 4) с помощью сумматора по гпод 2.Если поразрядная сумма двух чисел оказывается равной нулю, то вырабатывается импульс единица, который добавляется к содержимому регистра Рг 2, то есть при выполнении формулы (2 - 4), выполняется операцияРт 2 +1.После этого выбирается элементарная матричная сетка, построенная наУИ, У 2 , У 1 и21 У 22фУ 2 и относительно матричных ключей первой строки адресной матрицы.Третий тактовый импульс блока управления (БУ) отпирает (на основании кодовых наборов, записанных в регистры РгУ и РгХ) матричные ключи У и У 2, к коллектору первого Каждая выходная шина 1 (1=1, 2и) дешифратора дшУ соединена со входом 1 каждого ключа 1-го столбца матрицы. Точно так же каждая выходная шина дешифратора дшХ соединена со входом 2 каждого ключа 1-го столбца матрицы,На фиг. 6 показаны два ключа П 1 и П, с наборами распределительных диодов каждый. Назначение каждого из них состоит в поддержании соответствующего коммутирующего ключа 2 и К координат в проводящем состоянии. Если коммутирующие ключи выполнены на транзисторах, то необходимость в поддерживающих ключах отпадает.Блоки Ф-, являются формирователями с задержкой, которые обеспечивают запирание ключей П и П 2 при переходе от одного участка адресной матрицы к другому.Многопозиционная матрица (фиг. 6), матричная часть которой выполнена по схеме на фиг, 5, работает следующим образом,Пусть разрядность каждого из регистров РУ, РтХ, Рт 2, РтК равна четырем, то есть 1=э, где 1 - разрядность регистров Рт 2 и РтК; г - разрядность регистров РтУ и РгХ.Пусть в начальный момент в указанные регистры приняты кодовые наборы: и к эмиттеру второго которых подключена нагрузка, подлежащая электропитанию.Применительно к схеме на фиг. 5 выбрананагрузка с обозначением 2.5 Если в регистры Рт 2 и РтК передаются новые кодовые наборы, напримерут 23 =0010=23 1РгК =ОООО=К 1 )10 то выбирается элементарная матричная сетка, построенная на матричных ключахУ 11 У 12 У 3УиУ 31 У 32 1 33Узи /15 а дешифраторы дшУ и дшХ на этот раз отпирают ключи У 1 и УЗ, к коллектору первого и к эмиттеру второго которых подключена выбираемая нагрузка.Процесс последовательной дешифрации вы ходных нагрузок выбранной элементарнойматричной сетки происходит в соответствии с последовательным изменением содержимых регистров Р 1 У и РгХ.Так, при кодовых наборахРтУ =1111= Уи )РгХ=ОООО=Х )дешифруется нагрузка, соединенная с коллектором ключа У 1.30 Если в регистры Рт 2 и РгК передаются кодовые наборы, напримерР.2 =0111=2, )Р 1 К =0111 =КЗЗ 5 то выполняется условие (2 - 4) и после второготактового импульса БУ к содержимому Рт 2 добавляется единица, а в результате выбирается элементарная матричная сетка, построенная на ключах40У 81 У 82 УЗУ 91 У 92Уэии так далее.45Предмет изобретенияМногопозиционная матрица выборки, состоящая из М=т д электронных ключей (т - количество строк, и - количество ключей в 50 строке) с двумя диодно-трансформаторнымисхемами И на входе каждого из них, управляемых четырьмя дешифраторами, отличающаяся тем, что, с целью сокращения оборудования и повышения надежности, коллектор 55 каждого ключа 1-й строки 1-го столбца матрицы через соответствующую нагрузку подключен к эмиттерам ключей, не принадлежащих 1-й строке, 1-я выходная шина первого дешифратора через диод подключена к шине, объе диняющей катоды одной группы диодов, причем аноды четных диодов этой группы подключены к коллекторам триодов 1-й строки, а аноды нечетных диодов соединены с первой первичной обмоткой трансформатора схемы 65 И соответствующего ключа -й строки, 1-я3,33600 10 фиг 1 фиг. 4 выходная шина второго дешифратора через диод подключена к общей шине, объединяющей аноды другой группы диодов, причем катоды четных диодов этой группы подключены к эмиттерам триодов -й строки, а катоды нечетных диодов подключены ко второй первичной обмотке входного трансформатора каждого ключа -й строки матрицы, 1-я выходная шина третьего дешифратора соединена с другим входом первой первичной обмотки трансформатора схемы И электронных ключей -го столбца матрицы, 1-я выходная шина чет вертого дешифратора соединена со вторымвходом второй первичной обмотки трансформатора схемы И электронных ключей (-го столбца матрицы.