Пороговый элемент

СОЮЗ СОВЕТСКИХицааююисикРЕСПУБЛИК 09) цН 03 К 5/24, С 05 ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к обласавтоматики и вычислительной техникМожет быть использовано для построния устройств обработки данных дис кретной автоматики. Цель изобретения - сокращение объема оборудованияи повышение .быстродействия, достигается путем сокращения тактов рабочегоцикла устройства. Пороговый элементсодержит накопитель 1, логическийэлемент (ЛЭ) ИЛИ 2, сканирующий мултиплексор 3, ЛЭ И 4, триггер 5, блосброса 6, блок формирования пачек им.пульсов 7, генератор тактовых импульсов 8 и входные шины 9. Блок 7 можетбыть выполнен настраиваемым. Функциональная схема настраиваемого блокаформирования пачек импульсов и схемаблока настройки приводятся в огФсанииизобретения, 3 з,п. ф-лы,табл.,Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано для построения различныхустройств обработки дискретной автоматики.Цель изобретения " сокращение объема оборудования и повышение быстродействия путем сокращения тактов рабочего цикла устройства,На фиг,1 принедена структурнаясхема предлагаемого порогового элемента; на Фиг.2 - схема блока Формирования пачек импульсов; на Фиг.З -схема настраиваемого блока Формирования пачек импульсов; на Фиг,4 - схемаблока настройки.Пороговый элемент (Фиг.1) содержитнакопитель 1, элемент ИЛИ 2, сканирующий мультиплексор 3, элемент И 4,триггер 5, блок б сброса, блок 7 формирования пачек импульсов, генератор8 тактовых импульсов, входные шины 9.Информационные входы сканирующегомультиплексора 3 соединены с входнымишинами 9, выход накопителя 1 соединенс информационным входом триггера 5 ивторым входом блока 6 сброса, Выходгенаратора 8 тактовых импульсов соединен с первым входом блока б сброса,счетным входом блокаФормированияпачек импульсов и входом элемента И4, второй вход которого соединен свыходом блокировки блока 7 Формирования пачек импульсов, соединенного управляющими входами с выходами сканирующего мультиплексора, входом запуска - с информационным ныходом мультиплексора 3 и первым входом элементаИЛИ 2, второй вход которого соединенс информационным выходом блока 7 формирования пачекимпульсов, а выход -со счетным входом накопителя 1. Третий вход блока б сброса соединен свыходом останова мультиплексора 3,первый выход с входом разрешения записи триггера 5, а второй выход " свходом сброса сканирующего мультиплексора 3, накопителя 1, блока 7формирования пачек импульсов . Выходэлемента 4 И соединен со счетным вхоцом сканирующего мультиплексора 3.Блок 7 Формирования пачек импульсов содержит (фиг.2) счетчик 10, элемент ИЛИ 11, элемент И-ИЛИ 12, триггер 13, элементы 14, 15 И.Выходы счетчика 10 импульсов соединены с входами элемента И-ИЛИ 12,один вход каждого элемента И которого 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 соединен со своим управляющим входом 16, а выход - с входом инверсного плеча триггера 13, вход прямого пле" ча которого соединен с выходом элемента И 15, соединенного входами с входом запуска блока и выходом элемента ИЛИ 11, входы которого соединены с управляющими входами 16 блокаВыход прямого плеча триггера соединен с входом сброса счетчика 10 и входом элемента И 14, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика 10. Вход 17 элемента И 15 является входом запуска блока, Второй вход элемента И 14 является счетным входом 18 блока. Выход инверсного плеча триггера является выходом 19 блокировки блока. Входом сброса блока является второй вход инверсного плеча триггера 13. Выход 20 элемента И 14 является информационным выходом блока.С входами 3-го элемента И в элементе И-ИЛИ 12 соединяются выходы счетчика 10 от первого до 1-го, где 1 с =0 оВ,(сд,+ 1)Т, а Ы, - вес соответствующего входа порогового элемента (нес входа я . 1), соединенного в сканирующем мультиплексоре 3 с входом элемента И, второй вход которого соединен с импульсным выходом разряда распределителя импульсов, потенциальный выход которого соединен с входом данного элемента И в элементе И-ИЛИ 12, причем только с " теми выходами, которые соответствуют ненулевым разрядам двоичного предстанления веса и .С целью расширения функциональных возможностей блок Формирования пачек может быть выполнен настраиваемым (Фиг,З), при этом он содержит счетчик 21, блок 22 настройки, триггер 23, элементы ИЛИ 24 и 25, элементы И 26 и 2, выход 28 блока, управляющийовход 2 з блока, вход 30 запуска.1Выходы счетчика 2 1 импульсов соединены с информационными входами блоков 22 настройки, вход сброса соединен с ныходом прямого плеча триггера 23 и первым входом элемента И 27, а счетный вход - с вторым входом элемента И 27 и счетным входом 28 блока. Каждый блок 22 настройки соединен входом с соответствующим управляющим входом 29 блока, первым ныходом - с входом элемента ИЛИ 25, а вторым нье ходом - с входом элемента 24 ИЛИ, вы 1261100ход которогосоединен с входом элемента И 26, соединенного вторым входом с входом 30 запуска блока, а выходом - с входом прямого плеча триггера 23, вход инверсного плеча кото- рого соединен с выходом элемента ИЛИ 25, а выход инверсного плеча - с выходом 19 блокировки блока, Входом сброса блока является второй вход инверсного плеча триггера 23. 1 ОБлок настройки (фиг.4) содержит элемент И-НЕ 31, элемент И 32, элемент И 33, группу элементов ИЛИ 34, вход 35, информационные входы 36, входы 37 настройки, Вход 35 соединен 15 с входом элемента И 33 и с входом элемента И 32, Информационные входы 36 блока соединены каждый с одним входом своего элемента ИЛИ 34, второй вход которого соединен с одним из 20 входов 37 настройки, Выходы элементов ИЛИ 34 соединены со входами элемента И 33, выход которого является первым выходом блока, а вход соединен с управляющим входом 35 блока. Входы 37 25 настройки блока соединены с входами элемента И-НЕ 31, выход которого соединен с первым входом элемента И 32, второй вход которого соединен с управляющим входом 35 блока, а выход 30 является его вторым выходом, Информационные входы блока соединяются с выходами счетчика 2 1 блока формирования пачек импульсов от 1-го до Е-го, где 11 - число входов настройки данного5 блока настройки, причем данный блок обеспечивает настройку веса входа в пределах от 1 до 2. Выход элемента И 33 является информационным выходом блока.40Блок формирования пачки импульсов (фиг.2) функционирует следующим образом. На вход 17 запуска блока и один из его управляющих входов 16 (-й вход) с выхода сканирующего мульти плексора 3 синхронно приходят импульсы, поступающие на входы элемента И 15 и вызывающие на его выходе единичный потенциал, переключающий триггер 13, на прямом выходе которого при этом появляется единичный потенциал (разрешающий), а на инверсном выходе, являющемся .выходом блокировки 19 блока, нулевой потенциал (заbрещающий). При этом единичный потенциал на входе 17 запуска блока оканчивается. Единичный потенциал с прямого выхода триггера 13 поступает на вход элемента И 14, который при этом начинает пропу-, скать на свой выход тактовые импульсы, а также на вхоД счетчика 10, разрешая счет. С этого момента счетчик 10 считает тактовые импульсы, посту" пающие на его счетный вход. По окончании ц; -го/и,-1-го прици мне тактового импульса на выходах счетчика 1 О появляется код числа и;, при этом на всех входах элемента И в элементе И-ИЛИ 12, а именно элемента, соединенного входом с д-м управляющим входом блока, присутствуют единичные потенциалы, что вызывает единичный потенциал на выходе элемента И-ИЛИ 12, поступающего на инверсный вход триггера 13, который возвращается при этом в исходное состояние. Сигналом с выхода триггера сбрасывается счетчик 10 и запрещается прохождение тактовых импульсов на выход 20 элемента И 14. На инверсном выходе триггера 13, являющемся выходом 19 блока, появляется разрешающий потенциал. Цикл работы блока окончен. За время цикла на выход элемента И 14 прошло Ы; тактовых импульсов, причем первый тактовый импульс совпадает с соответствующим импульсом на информационном выходе сканирующего Мультиплексора. Подача единичного потенциала на 1-й управляющий вход обеспечивает форми,рование блоком пачки импульсов из И; импульсов, 1 = 1, 2. 1 с.Функционирование блока формирования пачек импульсов, выполненного в соответствии с п.З формулы изобрете-ния, осуществляется аналогично функционированию блока, выполненного в соответствии с и. 2 Разница заключается в том, что количество импульсов в пачке, соответствующей -му управляющему входу 29 блока, является не фиксированным, а определяется кодом настройки, подаваемым на наст роечные входы 22 (фиг.З) и 37 (фиг,4) блоков 22 настройки. Если требуемое количество импульсов в пачке равно ц;, то на настроечные входы блока настройки подается код, инверсный коду числа сд;. При этом (фиг.4) в момент, когда в счетчике 10 записан код числа я;, на одном из входов каждого элемента ИЛИ 34 присутствует единичный потенциал, что вызывает единичный потенциал на выходе элемента И 33, поступающий на вход элемента ИЛИ 25 и переключающий триггер 23 блока фор 5 1261мирования пачек импульсов в исходноесостояние,Пороговый элемент функционируетследующим образом,В исходном состоянии порогового5 элемента триггер 5, накопитель 1, блок 7 формирования пачек импульсов и сканирующий мультиплексор 3 сброшены. При этом на выходе блокировки блока 7 формирования пачек импульсов имеется потенциал, разрешающий прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 4, которые с его выхода поступают на счетный (тактовый) вход сканирующего мультиплексора 3. В исходном состоянии в единичном состоянии находится и+2-й разряд распределителя импульсов сканирующего мультиплексора. При поступлении первого импульса производится опрос первого входа устройства. Если х, = 1, то в течение длительности импульса на информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 находится единичный потенциал, который через элемент ИЛИ 2 поступает на счетный вход накопителя 1 и сосчитывается, Если х, = О, то на информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 останется нулевой (1 потенциал. Если ц, = 1 или х, = О, то по приходу следующего тактового импульса производится опрос следующего входа х устройства и т.д, Параллельно с сигналами на информационном выходе мультиплексора 3 Формируются сигналы на его выходах, соеди-. ненных с управляющими входами блока 7 формирования пачек импульсов, причем единичный потенциал на некотором вы 0 ходе соответствующем входу х с веСом И;1, имеет место с момента прихода тактового импульса, по которому производится опрос, и до момента прихода следующего тактового импульса. Если45 х = 1, то сигнал с информационного выхода сканирующего мультиплексора 3 поступает на вход накопителя 1 и на вход запуска блока 7 формирования пачек импульсов, который при этом начинает цикл работы. На информационном .выходе блока 7 появляется импульс, поступающий на вход элемента ИЛИ 2, и подтверждающий сигнал на его первом дходе. Одновременно на выходе блокировки блока 7 формирования пачек импульсов появляется сигнал, запрещающий прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 4, при этом им 1 ОО Ьпульс на информационном выходе сканирующего мультиплексора 3 пропадает. Блок 7 Формирует на информационном выходе пачку из и импульсов, после чего возвращается в исходное состояние, и на его выходе блокировки появляется разрешающий потенциал (в паузу между тактовыми импульсами), Следующий тактовый импульс проходит через элемент И 4 на счетный вход мультиплексора 3, при этом на его выходе, соединенном с управляющим входом блока 7 формирования пачек импульсов и соответствующем входу х устройства, появляется нулевой потенциал, а сканирующий мультиплексор опрашивает следующий вход устройства. Если опрашиваемый вход х; = 1 имеет вес и, = 1, то появляющийся на выходе сканирующего мультиплексора 3 единичный потенциал (импульс), проходя через элемент ИЛИ 2, одновременно поступает на вход запуска блока 7 формирования пачек импульсов, однако не возбуждает его, так как на всех управляющих входах блока 7 при этом нулевые потенциалы, Функционирование таким образом происходит или до заполнения накопиУ теля 1, что имеет место при , х 3 и;)=1 а, или до опроса всех входов х , В первом случае, при заполнении накопителя 1 в момент прихода на его вход О-го импульса (О - порог) на его выходе Формируется единичный потенциал, поступающий на информационный вход триггера 5 и второй вход блока 6 сброса. При этом на выходе блока 6 сброса, соединенном с входом разрешения записи триггера 5, формируется разрешающий потенциал, и на выходе триггера 5 появчяется единичный потенциал. По окончании тактового импульса разрешающий потенциал на выходе олока 6 сброса, соединенном с входом триггера 5, пропадает, а на его втором выходе появляется сигнал сброса, поступающий на входы сброса сканирующего мультиплексора 3, блока 7 формирования пачек импульсов и накопителя 1, устанавливая их в исходное состояние. После сброса накопителя 1 единичный потенциал на его выходе лропадает и сигнал сброса на втором выходе блока 6 сброса оканчивается.иВо втором случае ( 2 х да)при реализации адаптивногосканирующего мультиплексора,В таблице приведены сравнительные данные числа тактов цикла работы порогового элемента на семь входов с весами д = 10; Ю, = 8, (д = 7; Ы, = 6, ц = 4,ы = 1 и порогом а Кодх х, х,х,ххх, М, Ы. И 1 1 0 0 0 0 1 . 45 23 20 0 1 1 0 1 0 0 45 22 20 20 0 0 1 1 1 1 1 45 22 20 Предлагаемое устройство обеспечивает сокращение объема оборудования 25 за счет того, что сканирующий мультиПплексор на Е ы; + 2 разрядов в прототипе заменен сканирующим мультиплеЗо ксором на и+2 разрядов, элементом И, элементом ИЛИ, блоком сброса и блоком формирования пачек импульсов. Возможность задавать любые значения весов входов порогового элемента расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства. Формула и э о б р е т е н и я 401, Пороговый элемент, содержащийгенератор тактовых импульсов, сканирующий мультиплексор, соединенный информационными входами с соответствующими входными шинами, и накопитель, 45выход которого соединен с информационным входом выходного триггера, входразрешения записи которого соединенс первым выходом блока сброса, соеди.ненного вторым выходом с входамисброса накопителя и сканируюЩегомультиплексора, первым входом с выходом генератора тактовых импульсов,вторым входом с выходом накопителя,третьим входом с выходом остановасканирующего мультиплексора, о т л и-ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюсокращения объема оборудования и по.вьпцения быстродействия, в него введету -1)+1 при1:1 х,у; и+Н а5 и- мпри х; Ы;1 1нирующего мульии с устройств при реализации с плексора по анал рото ом ии7 1261100заполнения накопителя 1 не происходит.Единичный сигнал поступает на блок 6сброса с выхода останова сканирующегомультиплексора 3 после опроса последнего входа хв момент прихода очередного тактового импульса. При этомв течение длительности тактового импульса происходит запись в триггер 5нулевого потенциала с выхода накопителя 1, а по его окончании - сброснакопителя 1 и сканирующего мультиплесора 3. После сброса сканирующегомультиплексора 3 единичный потенциална его выходе останова пропадает исигнал сброса оканчивается. Цикл работы устройства окончен, в триггер 5записан результат. Все блоки возвращены в исходное состояние. Со следующего тактового импульса начинаетсяновый цикл работы устройства.При использовании настраиваемогоблока формирования пачек импульсов всоответствии с п. 3 формулы изобретения функционирование устройства происходит в том же порядке, Разница заключается в том, что количество импульсов в пачке, формируемой блоком .7 для каждого иэ управляющих входов,определяется входами настройки (кодомни них),При использовании адаптивного сканирующего мультиплексора функционирование порогового элемента происходитв том же порядке, Разница состоит втом, что входы х = 0 не опрашиваются, что сокращает количество тактов,необходимых для получения результата.Предлагаемое устройство обеспечивает повышение быстродействия порогового элемента. Цикл работы устройства.1прототипа составляет И; = Е. (д + 23тактов. ) - .1Предлагаемое устройство имеет следующий цикл: 1 0 0 0 0 0 1 45 16 1251015 30 35 40 45 50 ны блок формирования пачек импульсов,элемент И и элемент ИЛИ, причем входыэлемента И соединены с выходом генератора тактовых импульсов и выходомблокировки блока формирования пачекимпульсов, а выход - со счетным входом сканирующего мультиплексора, соединейного группой выходов с соответствующими управляющими входами управляемого блока формирования пачек импульсов, информационным выходом - спервым входом элемента ИЛИ и входомзапуска блока формирования пачек импульсов, информационный выход которого соединен с вторым входом элементаИЛИ, соединенного выходом со счетнымвходом накопителя, выход генераторатактовых импульсов соединен со счетным входом блока формирования пачекимпульсов, второй выход блока сбросасоединен с входом сброса блока формирования )пачек импульсов,2. Элемент по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок формированияпачек импульсов содержит счетчик импульсов, триггер, два элемента И,элемент ИЛИ и элемент И-ИЛИ причемвыходы счетчика импульсов соединеныс соответствующими входами элементаИ-ИЛИ, один вход каждого элемента Икоторого соединен с соответствующимвходом элемента ИЛИ и является управляющим входом блока, выход элемента.И-ИЛИ соединен с,входом инверсногоплеча триггера, вход прямого плечакоторого соединен с выходом первогоэлемента И, первый вход которого является входом запуска блока, второйвход первого элемента И соединен свыходом элемента ИЛИ, выход прямогоплеча триггера соединен с входомсброса счетчика импульсов и первымвходом второго элемента И, второйвход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, и являетсясчетным входом блока, выход инверсного плеча триггера является выходомблокировки блока, выход второго элемента И является информационным выходом блока.3, Элемент по п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, блок формирования пачек импульсов содержит счетчик импульсов, триггер, два элементаИ, два элемента ИЛИ и блоки настройкис входами настройки, причем выходысчетчика импульсов соединены с соответствующими информационными входамиблоков настройки, вход сброса соединен с выходом прямого плеча триггера.и первым входом второго элемента И,а счетный вход - с вторым входом второго элемента И и является счетнымвходом блока, входы блоков настройкиявляются соответствующими управляющими входами блока, первый выход каж.дого блока настройки соединен с входом первого элемента ИЛИ, второй вы."ход каждого блока настройки - с входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которогоявляется входом запуска блока, выходпервого элемента И соединен с входомпрямого плеча триггера, вход инверсного плеча которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход инверсного плеча триггера является выходом блокировки блока, выход прямогоплеча триггера является входом сброса блока, выход второго элемента Иявляется информационным выходом блока. 4. Элемент по п,З. о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок настройки содержит два элемента И, элемент И-НЕи группу элементов ИЛИ, причем первыйвход каждого элемента ИЛИ группы является информационным входом блока,а второй вход является входом настройки блока, выходы элементов ИЛИ соединены с соответствующими входамипервого элемента И, дополнительныйвход которого является входом блока,а выход является первым выходом блока, входы элемента И-НЕ соединены ссоответствующими первыми входами элементов ИЛИ, а выход - с первым входомвторого элемента И, второй вход которого соединен с дополнительным входомпервого элемента И, а выход являетсявторым выходом блока,1261100 Составитель Г.КрапиваРедактор С.Лисина Техред Л.Олейник р М.Максимишине о писн Заказ 5244/57ВН итета С открыти 1130 аб.,ТиражИИПИ Государствео делам изобр, Москва, ЖПроизводственно-полиграфичес 81 бнного коетений иРаушск едприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,