аналоговый мультиплексор
| Классы МПК: | H03K17/76 переключающие устройства с несколькими входными или выходными клеммами, например мультиплексоры, распределители H03K19/173 элементарными логическими схемами в качестве составных частей |
| Автор(ы): | Андреев Дмитрий Васильевич (RU) |
| Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2012-10-05 публикация патента:
20.01.2014 |
Изобретение предназначено для воспроизведения функций многозначной логики и может быть использовано в системах вычислительной техники как средство обработки многозначных данных. Техническим результатом является обеспечение реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов. Устройство содержит n×N интервальных идентификаторов, каждый из которых содержит два компаратора, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, замыкающий и размыкающий ключи. 2 ил., 1 табл. 
Формула изобретения
Аналоговый мультиплексор, предназначенный для реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов, содержащий интервальный идентификатор, который содержит замыкающий и размыкающий ключи, два компаратора и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подсоединенный выходом и первым, вторым входами соответственно к управляющему входу замыкающего, размыкающего ключей и выходам первого, второго компараторов, инвертирующие входы которых объединены, отличающийся тем, что в него дополнительно введены n×N-1(N=kn-kn-1) аналогичных упомянутому интервальных идентификаторов, в каждом из n×N интервальных идентификаторов первый, второй, третий, четвертый, пятый входы и первый, второй выходы соединены соответственно с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующими входами первого, второго компараторов, входами и выходами замыкающего, размыкающего ключей, все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я (
) группа содержит n интервальных идентификаторов, в первой группе пятые входы всех интервальных идентификаторов объединены, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов N-й группы соединены с первым выходом n-го интервального идентификатора i-й группы и выходом аналогового мультиплексора.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к автоматике и многозначной вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов многозначных вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, многозначных процессоров и др.
Известны аналоговые мультиплексоры (см., например, патент РФ 2417434, кл. G06G 7/25, 2011 г.), которые содержат интервальный идентификатор и могут реализовать произвольную k-значную логическую функцию 
(x), принимающую одинаковые значения для k-1 различных значений ее аргумента х-входного k-уровневого сигнала.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных аналоговых мультиплексоров, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип аналоговый мультиплексор (патент РФ 2117329, кл. G06G 7/25, 1998 г.), который содержит интервальный идентификатор и может реализовать произвольную k-значную логическую функцию (х), принимающую одинаковые значения для k-1 различных значений ее аргумента х- входного k-уровневого сигнала.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется реализация произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в аналоговом мультиплексоре, содержащем интервальный идентификатор, который содержит замыкающий и размыкающий ключи, два компаратора и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подсоединенный выходом и первым, вторым входами соответственно к управляющему входу замыкающего, размыкающего ключей и выходам первого, второго компараторов, инвертирующие входы которых объединены, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены n×N-1(N=kn-kn-1) аналогичных упомянутому интервальных идентификаторов, в каждом из n×N интервальных идентификаторов первый, второй, третий, четвертый, пятый входы и первый, второй выходы соединены соответственно с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующими входами первого, второго компараторов, входами и выходами замыкающего, размыкающего ключей, все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я ( ) группа содержит n интервальных идентификаторов, в первой группе пятые входы всех интервальных идентификаторов объединены, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов N-й группы соединены с первым выходом n-го интервального идентификатора i-й группы и выходом аналогового мультиплексора.
На фиг.1 и фиг.2 представлены соответственно схема предлагаемого аналогового мультиплексора и схема интервального идентификатора, использованного при построении указанного мультиплексора.
Аналоговый мультиплексор содержит интервальные идентификаторы 111 , , 1Nn (N=kn-kn-1). Каждый интервальный идентификатор содержит первый и второй компараторы 21 и 22, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, выход которого соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 41 и 42, подсоединенных выходами соответственно к первому и второму выходам интервального идентификатора, второй, третий, четвертый, пятый и первый входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами компараторов 21 , 22, входами ключей 41, 42 и объединенными инвертирующими входами компараторов 21 , 22. Все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я (
) группа содержит идентификаторы 1i1,
, 1in, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, пятые входы идентификаторов 1 11,
, 11n объединены, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы идентификаторов 1N1,
, 1Nn соединены с первым выходом идентификатора 1in и выходом аналогового мультиплексора.
Работа предлагаемого аналогового мультиплексора осуществляется следующим образом. На первый и второй, третий входы идентификатора 1ij ( ,
) подаются соответственно k-уровневый сигнал хj , принимающий логические значения 0,
, k-1, и напряжения, представляющие логические значения
ij-0,5,
ij+0,5 (
). На четвертом входе идентификатора 1i1 и пятом входе идентификатора 111 фиксируются напряжения, представляющие соответственно логические значения
и
реализуемой k-значной логической функции
(x1, , xn) на i-м и (N+1)-м неповторяющихся наборах логических значений ее аргументов х1,
, хn.При этом число всех возможных неповторяющихся наборов логических значений аргументов реализуемой функции
(x1, , xn) равно kn,
и (xl, , xn). Если xj=
ij(xj
ij), то в идентификаторе 1ij
и ключ 41 замкнут (разомкнут), а ключ 4 2 разомкнут (замкнут). Таким образом, на выходе предлагаемого аналогового мультиплексора получим
где · и ,
, - есть символы, обозначающие алгебраическое умножение и конъюнкцию, дизъюнкцию, инверсию двузначной логики. Согласно (1) настройка мультиплексора (фиг.1) на реализацию произвольной k-значной логической функции
(x1, , xn) выполняется с помощью напряжений, которые действуют на втором, третьем входах идентификатора 1ij и задают логическое значение
ij, а также с помощью напряжений, которые действуют на четвертом, пятом входах соответственно идентификаторов 1 i1, 1l1 и задают логические значения реализуемой функции. Например, для настройки мультиплексора (фиг.1) на реализацию трехзначной функции
(x1,x2) (см. таблицу) имеем следующее: 11=1,
12=0,
(1,0)=1; 21=1,
22=1,
(1,1)=0; 31=1,
32=2,
(1,2)=0; 41=2,
42=0,
(2,0)=1; 51=2,
52=1,
(2,1)=2; 61=2,
62=2,
(2,2)=1; 71=0,
72=0,
(0,0)=2.
| x1 | x 2 | (x1, x2) | x 1 | x2 | (x1, x2) | x 1 | х2 | (x1, x2) |
| 0 | 0 | 2 | 1 | 0 | 1 | 2 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 2 | 1 | 1 | 0 | 2 | 1 | 2 |
| 0 | 2 | 2 | 1 | 2 | 0 | 2 | 2 | 1 |
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый аналоговый мультиплексор обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает реализацию произвольной k-значной логической функции, зависящей от n аргументов - входных k-уровневых сигналов.
