Пороговый элемент
Иллюстрации
Реферат
Ь ПОРОГОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий сканируннций мультиплексор, генератор тактовых импульсов, счетчик , элемент ИЛИ и триггер, выход которого соединен с выходом порогового элемента, входы которого соединены с информационными входами сканирующего мультиплексора, информационш 1й выход которого соединен ,с входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом триггера, а тактовый вход сканирующего мультиплексора соединен с выходом генератора тактовых от. личающийся импульсов, тем, что, с целью повышения быстродействия , в него введены Ik формирователей пачек импульсов и k элементов коммутации, блок сброса и дополнительный элемент ШШ, выход счетчика соединен с первым входом блока сброса, первьй выход которого соединен с тактовым входом триггера, второй вход блока сброса соединен с выходом генератора тактовых импульсов и тактовыми входами формирователей пачек импульсов, установочные входы которых соединены с установочными входами счетчика и сканирующего мультиплексора и вторым выходом блока сброса, третий вход которого соединен с выходом дополнительного элемента ИЛИ, первый информационный вход каждого из элементов коммутации, кроме первого, соединен с первым выходом предыдущего элемента коммутации , второй вход каждого элемента коммутцции , кроме первого, соединен с выходом переноса предыдущего формирователя пачек импульсов, второй выход -го элемента коммутации соединен с входом запуска i-го формирователя пачек импульсов, информационные входы первого элемента комму5гации соединены с выходом переноса СО сканируницего мультиплексора, а первый выход Ч -го элемента коммутации и выход переноса k-ro формирователя пачек импульсов соединены с входами дополнительного элемента ШШ, информационные выходы формирователей пачек импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, управляющие входы элеX ) ментов коммутации соединены с соот 9 со ветствующими управляющими выходами сканирующего мультиплексора, а входы 9) сброса элементов коммутации соеди нены с вторым выходом блока сброса. 2. Элемент по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что элемент коммутации содержит триггер, первый и второй элементы И и двухвходовый элемент ИЛИ, входы которого соединеHtf с первым и вторым входами элемента коммутагщи, управляющий вход и вход сброса которого соединены соответственно с установочным входом и входом сброса триггера, инверсный
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И)
3(50 Н 03 К 19 23
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3494910/18-21 (22) 04.08.82 (46) 30.03,84. Бюл. У 12 (72) Н.Т. Музыченко и О.Н. Музыченко (53) 681.325(088.8) (56) 1. Hurst S.L. Digital summa—
tion threschold logic gates; à new
circmit element. "Proceeding of
IEE," 1973,v. 120, В 11.
2. Патент ClllA Ф 4027175, кл. 307211, 1977 (прототип). (54) (57) 1. ПОРОГОВЪ|И ЭЛЕМЕНТ, содержащий сканирующий мультиплексор,: генератор тактовых импульсов, счетчик, элемент ИЛИ и триггер, выход которого соединен с выходом порогового элемента, входы которого соединены с информационными. входами сканирующего мультиплексора, информационный выход которого соединен,с входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого. соединен с информационным входом триггера, а тактовый вход сканирующего мультиплексора соединен с выходом генератора тактовых импульсов, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в нЕго введены 1(формирователей пачек импульсов и 1(элементов коммутации, блок сброса и дополнительный элемент ИЛИ, выход счетчика соединен с первым входом блока сброса, первый выход которого соединен с тактовым входом триггера, вто" рой вход блока сброса соединен с выходом генератора тактовых импульсов и тактовыми входами формирователей пачек импульсов, установочные .входы которых .соединены с установочными. входами счетчика и сканирующего мультиплексора и вторым выходом блока сброса, третий вход которого соединен с выходом дополнительного элемента ИЛИ, первый информационный вход каждого из элементов коммутации, кроме первого, соединен с первым выходом предыдущего элемента коммутации, второй вход каждого элемента коммутцции, кроме первого, соедине« с выходом переноса предыдущего форми-. рователя пачек импульсов, второй выход i --го элемента коммутации соединен с входом запуска 1 -ro формирователя пачек импульсов, информационные входы первого элемента коммутации соединены с выходом переноса сканирующего мультиплексора, а первый выход 1(-го элемента коммутации и вы" ход переноса М-го формирователя пачек импульсов соединены с входами дополнительного элемента ИЛИ, информационные выходы формирователеи пачек импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, управляющие входы элементов коммутации соединены с соответствующими управляющими выходами сканирующего мультиплексора, а входы сброса элементов коммутации соединены с вторым выходом блока сброса.
2. Элемент по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что элемент коммутации содержит триггер, первый и второй элементы И и двухвходовый элемент ИЛИ, входы которого соединеньг с первым и вторым входами элемента коммутации, управляющий вход и вход сброса которого соединены соответственно с установочным входом и входом сброса триггера, инверсный и прямой выход которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответсвенно с первым и вторым выходами элемента коммутации, а вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом двухвходового элемента ИЛИ.
3. Элемент по п. 1, и т л и— ч а ю шийся тем, что формирователь пачек импульсов содержит счетчик, многовходовый элемент И, двухвходовый элемент И и триггер, первый и второй входы, а также первый и второй выходы которого соединены соответственно с Выходом многовхо
I дового элемента И, информационным входом формирователя пачек импульсов, входом сброса счетчика и первым входом двухвходового элемента И, выход и второй вход которого соединены соответственно с информационным выходом и тактовым входом формирователя пачек импульсов, который соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с входами
1083364 многовходового элемента И, .выход, которого соединен с выходом переноса формирователя пачек импульсов.
4. Элемент по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что блок сброса содержит вспомогательный элемент И, вспомогательный элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, инвертор и элемент задержки, первый и второй входы блока сброса соединены соответственно с первым входом вспомогательного элемента ИЛИ и входом инвертора, выход которого соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ и входом элемента задержки, выход которого соединен с инверсным входом элемента
ЗАПРЕТ и первым входом вспомогательного элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом элемента ЗАПРЕТ и выходом вспомогательного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим входом блока сброса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом элемента ЗАПРЕТ и выходом вспомогательного элемента И.
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении различных устройств обработки дискрет= ной информации для формирования сигналов достижения порога.
Известен пороговый элемент, содержащий генератор тактовых импульсов сканирующий мультиплексор, котоЭ ко- 10 рый состоит из регистра сдвига, который соединен выходами с входами группы элементов И, вторые входы которых соединены с входами порогово< го элемента, а выходы соединены с входами элемента ИЛИ, выходы мульти- 15 лексора соединены с входом накопителя, состоящего из регистра сдвига или счетчика с детектором и выходного триггера, информационный вход которого соединен с выходом како.-20 пителя (1 ).
Недостатком этого порогового элемента является относительно низкое быстродействие.
Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому пороговый элемент, содержащий сканирующий мультиплексор, генератор тактовых импульсов, счетчик, элемент ИЛИ и триггер, выход которого соединен с выходом порогового элемента, входы которого соединены с информационными входами сканирующего мультиплексора, информационный выход которого соединен с входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом триггера, а тактовый вход сканирующего мультиплексора соединен с выходом генератора тактовых импульсов { 2g, Недостатком этого порогового элемента является относительно низкое быстродействие.
Цель изобретения — повышение быстродействия.
Поставленная цель достигается тем, что в пороговый элемент, содержащий з 10833 сканирующий мультиплексор, генератор тактовых импульсов, счетчик, элемент ИЛИ и триггер, выход которого соединен с выходом порогового элемента, входы которого соединены с информационными входами сканирующего мультиплексора, информационный выход которого соединен с входом элемента
ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом триггера, а тактовый -вход сканирующего мультиплексора соединен с выходом генератора тактовых импульсов, введены ф формирователей пачек импульсов и k элементов коммутации, блок сброса и дополнительный элемент
ИЛИ, выход счетчика соединен с первым входом блока сброса, первый вы.ход которого соединен с тактовым вхо- О дом триггера, второй вход блока сброса соединен с выходом генератора тактовых импульсов и тактовыми входами формирователей пачек импульсов, установочные входы которых соедине- р ны с установочными входами счетчика и сканирующего мультиплексора и вторым выходом блока сброса, третий вход которого соединен с выходом дополнительного элемента ИЛИ, первый ® информационный вход каждого из эле- . ментов коммутации, кроме первого, соединен с первым выходом предыдущего элемента коммутации, второй вход каждого элемента коммутации, кроме
35 первого, соединен с выходом переноса предыдущего формирователя пачек импульсов, второй вход i --ro элемента коммутации соединен с входом запуска 1-го формирователя пачек им40 пульсов, информационные входы первого элемента коммутации соединены с выходом переноса сканирующего мультиплексора, а первый выход k --ro элемента КОммутации H ВыхОд перено- 45 са % -ro формирователя пачек импульсов соединены с входами дополнительного элемента ИЛИ, информационные выходы формирователей пачек импульсов соединены с входами элемента
ИЛИ, управляющие входы элементов коммутации соединены с соответствующими управляющими выходами. сканирующего мупьтиплексора, а входы сброса элементов коммутации соединены с вторым выходом блока сброса.
Элемент коммутации содержит триггер, первый и второй элементы И
64 4 и двухвходовый элемент ИЛИ, входы которого соединены с первым и вторым входами элемента коммутации, управляющий вход и вход сброса которого соединены соответственно с установочным входом и входом сброса триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены с первыми входами соответственного первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами элемента коммутации, а вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом двухвходового элемента ИЛИ.
Формирователь пачек импульсов содержит счетчик, многовходовый элемент И, двухвходовый элемент И и триггер, первый и второй входы, а также первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом многовходового элемента И, информационным входом формирователя пачек импульсов, входом сброса счетчика и первым входом двухвходового элемента И, выход и второй вход которого соединены соответственно с информационным выходом и тактовым входом формирователя пачек импульсов, который соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с входами многовходового элемента И, выход которого соединен с выходом переноса формирователя пачек импульсов.
Блок сброса содержит вспомогательный элемент И, вспомогательный элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, инвертор и элемент задержки, первый,и второй входы блока сброса соединены соответственно с первым входом вспомогательного элемента ИЛИ и входом инвертора, выход которого соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ и входом элемента задержки, выход которого соединен с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ и первым входом вспомогательного элемента И, второй вход которого соединен с вторым вхо,дом элемента ЗАПРЕТ и выходом вспомогательного элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим входом блока сброса, первый и второй выходы которого соединены соответствеяно с выходом элемента ЗАПРЕТ и выходом вспомогательного элемента И.
На фиг. 1 приведена структурная схема порогового элемента;на фиг.2—
1083364 б ходы формирователей пачек импульсов
8=1-8= k соединены с входами элемента ИЛИ 4, управляющие входы элементов коммутации 9=1-9=% соединены с соответствующими управляющими выходами сканирующего мультиплексора 1, а входы сброса элементов коммутации
9=1"9= соединены с вторым выходом блока 10 сброса.
Элемент коммутации содержит триггер 12, первый 13 и второй 14 элементы И и двухвходовый элемент ИЛИ 15, информационные входы которого соединены с первым и вторым входами элемента коммутации, управляющий вход и вход сброса которого соединены соответственно с установочным входом и входом сброса триггера 12, инверсный и прямой выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого 13 и второго 14 элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами элемента коммутации, а вторые входы первого 13 и второго
14 элементов И соединены с выходом двухвходового элемента ИЛИ 15.
Формирователь пачек импульсов содержит счетчик 16, многовходовый элемент И 17, двухвходовый элемент
И 18 и триггер 19, первый и второй входы, а также первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом многовходового элемента И 17, информационным входом формирователя пачек импульсов, входом сброса счетчика 16 и первым входом двухвходового элемента И 18, выход и второй вход которого соединены соответственно с информационным выходом и тактовым входом формирователя пачек импульсов, который соединен со счетным входом счетчика 16, выходы которого соединены с входами многовходового элемента И 17, выход которого соединен с выходом. переноса формирователя пачек импульсов.
1Ь
Блок 10 сброса содержит вспомогательный элемент И 20, вспомогательный элемент ИЛИ 21, элемент ЗАПРЕТ
22, инвертор 23 и элемент задержки
24, первый и второй входы блока 10 сброса соединены соответственно с первым входом вспомогательного эле мента ИЛИ 21 и входом инвертора 23, выход которого соединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ 22 и входом элемента задержки 24, выход которого
55 пример. реализации элемента коммутации; на фиг. 3 — пример реализации формирователя пачек импульсов; на фиг. 4 — пример реализации блока сброса.
Пороговый элемент содержит сканирующий мультиплексор 1, генератор
2 тактовых импульсов, сч.тчик 3, элемент ИЛИ 4 и триггер 3, выход которого соединен с выходом 6 порогового элемента, входы 7 которого соединены с информационными входами сканирующего мультиплексора 1, информационный выход которого, соединен с входом элемента ИЛИ 4,. выход которого соединен со счетным входом счетчика 3, выход которого соединен с информационным входом триггера 5, а тактовый вход сканирующего мультиплексора 1 соединен с выходом генератора тактовых импульсов 2. Пороговый элемент также содержит М формирователей пачек импульсов 8=1-8= 1с и 1 элементов коммутации 9=1-9=k, блок 10 сброса и дополнительный элемент ИЛИ 11, выход счетчика 3 соединен с первым входом блока 10 сброса, первый выход которого сое- динен с тактовым входом триггера 5, второй вход блока 10 сброса соединен с выходом генератора 2 тактовых импульсов и тактовыми входами формирователей пачек импульсов 8=1-8=1с, установочные входы которых соединены с установочными входами счетчика
3 и сканирующего мультиплексора 1 и вторым выходом блока 10 сброса, третий вход которого соединен с выходом дополнительного элемента
ИЛИ 11, первый информационный вход каждого из элементов коммутации
9:=2-9=k, кроме первого, соединен с первым выходом предьдущего элемента коммутации, второй вход каждого, элемента коммутации 9=2-9=1, кро" ме первого, соединен с выходом переноса предьдущего формирователя пачек импульсов, второй выход -го, элемента коммутации 9= соединен с входом запуска 1-ro формирователя жвачек импульсов 8 1, информационные входы первого элемента коммутации 9= соединены с выходом переноса сканирующего мультиплексора 1, а первый выход k-го элемента коммутации
9= 1 и выход переноса k-го формирователя пачек импульсов 8= % соединены с входами дополнительного элемента ИЛИ 11, информационные вы64. 40
10833 соединен с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 22 и первым входом вспомогательного элемента И 20, второй вход которого соединен с вторым входом элемента ЗАПРЕТ 22 и выходом 5 вспомогательного элемента 21, второй вход которого со динен с третьим входом блока 10 сброса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом элемента
ЗАПРЕТ 22 и выходом вспомогатечьного элемента И 20.
Функционирование предлагаемого порогового элемента происходит следующим образом. 15
Формирователи пачек 8=1-8= Ъ из (uJ; -1)-го импульса в исходном состоянйи сброшены и не считают тактовые импульсы, по"тупающие на их тактовый вход. При подаче запускающего импуль- 20 са на инфбрмационный вход (в паузу между тактовыми импульсами) они переходят в рабочее состояние и, начиная со следующего тактового импульса, осуществляют их счет, про- 25 пуская импульсы на информационный выход. При поступлении последнего (и)„ -1)-го импульса по его окончании формируется сигнал переноса и формирователи устанавливаются в исходное З0 состояние °
В исходном состоянии устройства триггер 5, счетчик 3, элементы коммутации 9=1-9=,k, формирователи пачек импульсов 8-1-8= k и сканирующий мультиплексор 1 сброшены. В сброшенном состоянии формирователи пачек .импульсов не считают тактовые импульсы (до момента поступления импульса на их запускающие входы).
При поступлении на тактовый вход сканирующего мультиплексора 1 такто-. вых импульсов последний начинает опрос входов 7, последовательно нод-. ключая их на информационный выход
45 в течение длительности тактового импульса. Сигналы с информационного выхода сканирующего мультиплексора
11 поступают через элемент ИЛИ 4 на счетный вход счетчика 3, подсчитываю-50 щего число единичных логических сигналов на входах 7 устройства. Одновременно импульсы с выходов сканирующего мультиплексора 1 поступают на управляющие входы элементов коммутации 9=1-9=%. Если на входе g; устройства, имеющем вес uJ, имеется единичный логический сигнал, то .при опросе данного входа сканирующим мультиплексором на его выходе, соединенном с управляющим входом элемента коммутации 9= 1, появляется единичный логический сигнал, переключающий элемент коммутации в состояние, при котором сигналы с информационных входов проходят на выход, соединенный с информационным входом формирователя пачек импульсов. Если на входе К нулевой логический сиг1 нал, то элемент коммутации 9= > остается в исходном состоянии, при котором сигналы с информационных входов проходят на выход, соединенный со следующим элементом коммутации 9= (i +1) . Таким образом, после опроса входов Х1 Х1, имеющих веса w„ ) 1, элементы коммутации 9= 1, соответствующие входам Х, на которые поданы единичные логические сигналы, оказываются переключенными (т.е. соответствующие формирователи пачек импульсов задействованы) .
По окончании опроса всех входных шин сканирующий мультиплексор формирует на выходе переноса импульс (в паузу между тактовыми), поступающий на информационный вход элемента коммутации 9=1 и останавливается.
Импульс с выхода переноса сканирующего мультиплексора 1 поступает через элемент коммутации на вход запуска формирователя 8= 1 пачек импульсов, инициируя его (1- номер
1 первого ненулевого входа )(, считая с X ). В последующие (ы; -1) такты функционирует формирователь
8 i, формируя на своем информационном выходе пачку из (u} - -1)-го им1 пульсов, поступающих через элемент
ИЛИ 4 на счетный вход счетчика 3, который их считает. По окончании формирования пачки импульсов импульс переноса поступает на информационный вход элемента коммутации 9=(i +1) и. проходит на вход запуска формирователя пачки импульсов, соответствующего следующему единичному входному сигналу. Таким образом производится последовательное возбуждение всех формирователей 8= i, соответствующих единичным входным сигналам на входных, шинах. При этом каждый формирователь
8=1 формирует пачку из (и; -1)-го импульса, поступающего на вход счетчика 3. По окончании работы последнего
1083364
10, iХ w
1=1 при,ЕХ,Й
i--1
Х„Х2, Х,Х+, Х5 ХЬ, 101 1000
0100111
0011100
23
12
00001 00 из задействованных формирователей сигнал переноса с его выхода проходит на вход элемента ИЛИ 11 и с его выхода — на вход блока сброса 10, кото рый формирует в течение паузы между 5 .тактовыми импульсами сначала сигнал разрешения записи в триггер 5, при этом в триггер 5 записьизется сигнал с выхода счетчика 3, а затем сигнал сброса, устанавливаю10 щий в исходное состояние элементы коммутации 9=1-9=Ф и сканирующий мультиплексор 1. Цикл работы устройства окончен. Со следующего тактового импульса цикл работы повторяется. 15
Если в течение цикла работы порогового элемента происходит заполнение счетчика 3 (т.е. на его вход поступило р импульсов, где ca — порог), то сигнал с его выхода посту- 20 пает на вход блока сброса 10, который в течение паузы между тактовыми импульсами формирует сначала сигнал разрешения записи в триггер 5, а затем сигнал сброса элементов ком- 25 мутации 9=1-9=1 формирователей пачек импульсов 8=1-8=1< и сканирующего мультиплексора 1. Цикл работы порогового элемента оканчивается. Со следующего тактового импульса цикл работы устройства возобновляется.
Таким образом, цикл работы порогового элемента переменный. Это обеспечивается тем, что, во-первых, он оканчивается при заполнении счетчика 3, а, во вторых, тем, что после опроса всех входов 7 устройства в течение р тактов, во время которых выявляются все единичные входы с весами uJ ) 1 и инициируются соот- 40
1 ветствующие формирователи пачек иьР. пульсов, к содержимому счетчика 3 последовательно добавляется по (-1) импульсов в соответствии с весами единичных входов. При этом исключается многократный опрос входов, на которые подан нулевой логический сигнал и вес которых мз„. ) 1.
Перечисленные особенности обес,печивают повышение быстродействия порогового элемента.
Так, цикл работы предлагаемого устройства равен
A учитывая, что <д>, с, получаем
2; 1 А
Для порогового элемента на семь входов с весами ы = 10, ы = 8, ыз =. 7 эх=7, ок.=б ьоЬ =4 с = 20 цикл работы устройства приведен для различных кодов в таблице. 1083364
Составитель О.Скворцов
Техред М. Надь (Корректор Ю.Макаренко
Редактор Т.Портная
Заказ 1776/52 Тираж 862 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4