Файл: Цифровые многозначные элементы и структуры учеб. пособие.pdf

i проходит раньше всех сигналов, представляющих X, то сигнал, соответствующий значению функции X 1, появится на выходе схемы лишь во втором такте. Заметим, что схема (рис. 41) работает лишь при выполнении условия

При синтезе многозначных схем в этой системе по канонической форме (2.16) выполнить такое условие, учитывая соотношения (2.17), (2.19), не трудно. Если же по какой-либо причине необходимо реа­ лизовать функцию (2.15) без дополнительного условия (3.1), то можно воспользоваться схемой на рис. 42.

Посредством схемы на рис. 41 можно реализовать также и функцию X Y (2.21). Для этого необходимо на считывающую обмотку феррито-

- fit 1

ьти

на выходе схемы будет отрабатываться значение функции (2.21) при ограничении

благодаря произвольному выбору значения у в канонической форме

(2.26).

В рассматриваемой. полной системе реализация характеристиче­ ских функций сложнее реализации операций объединения и пересече­ ния. Так как каноническая форма (2.26) содержит небольшое число характеристических функций, то она наиболее удобна для синтеза комбинационных схем в системе теоретико-множественных операций при фазо-импульсном принципе представления информации [81. Кро­ ме того, каноническая форма (2.26) позволяет удачно решить пробле­ му синхронизации, сущность которой состоит в следующем. Пусть

ко во втором такте. Если же Р > alt а 2, то импульс Р может появить­ ся на выходе схемы в первом такте.

Таким образом, для правильной работы схемы входные переменные должны изменять свои значения не чаще, чем один раз за два такта. Однако для схемы, реализованной по канонической форме (2.26), вход­ ные переменные могут изменять свои значения в каждом такте. Зна­ чение переключательной функции будет всегда отрабатываться с по­ стоянным запаздыванием в один такт.

Двухместные операции, входящие в состав полной системы, описан­ ной в § 2.4, можно реализовать схемами на основе двоичных тригге­ ров и импульсных схем типа И и ИЛИ.

Следовательно, при фазо-импульсном принципе представления информации можно построить многозначные логические элементы, сложность которых не зависит от к. При этом широко используются известные схемы, применяемые при реализации устройств, работаю­ щих в двоичном структурном алфавите. Отметим еще одну характер­ ную особенность фазо-импульсного принципа представления информа­ ции. Некоторые многозначные логические элементы без существен­ ных схемных изменений могут реализовать определенные множества переключательных функций. Примером могут служить функции Js (х). Схемы для JSl (х) и J s, (х) отличаются только режимом работы (вместо sx на вход элемента подается сигнал s2). Другой пример. Функции х + 1 (mod k) и min (х, у) реализуются на ферритовом сердечнике с тремя обмотками. Отличие состоит только в том, что одна из обмоток элемента для первой функции имеет удвоенное коли­ чество витков.

§ 3.3. Многозначные логические элементы при частотно-гармоническом принципе представления информации

При использовании частотно-гармонического принципа представ­ ления информации каждому значению истинности i £ Ek соответ­ ствует определенная частота гармонических колебаний со,. В этом случае двухместные операции системы Россера — Тьюкетта могут выполняться с помощью частотно-гармонического запоминающего элемента — спектротрона, имеющего помимо питающего два анало­ гичных информационных входа [15]. Реализация операций max (х, у) и min (х, у) осуществляется при трехтактном режиме питания спект­ ротрона. В первом такте обеспечивается накопление на емкости фильт­ ра заряда большего, чем в любом из устойчивых состояний. В резуль­ тате этого устанавливается максимальная резонансная частота кон­ тура. Во втором (информационном) такте на входы спектротрона поступают колебания с частотами, соответствующими значениям входных переменных х и у. При этом емкость фильтра спектротрона разряжается до величины, соответствующей настройке контура на максимальную частоту сигнала, поступающего на его информационный

82

вход. Во время третьего такта состояние спектротрона сохраняется за счет поступления на его питающий вход сигнала со спектором час­ тот о)0, со*_1, соответствующих всем значениям истинности из множества Ek. В этом такте обеспечивается выдача результата.

Элемент, реализующий операцию min (х, у), отличается от преды­ дущего тем, что источник смещения меняет знак обратной связи.

Во время первого такта в этом элементе происходит разряд емкости фильтра, и резонансная частота контура спектротрона становится ми­ нимальной.

(Д2) — нормально открыт. На входы ключей /(/ и К2 поступают сиг­ налы с частотами co*_i и о)0 соответственно. Если х = s, на выходе фильтра появляется управляющий потенциал, который обеспечивает переключение ключей К1 и К2, вследствие чего на выходе элемента появляется сигнал с частотой со*_i. При х Ф s управляющего потен­ циала на выходе фильтра нет, поэтому на выходе элемента получим сигнал с частотой со0. Отметим, что на таком элементе операция У5 ( а ) выполняется за один такт.

Реализация констант, входящих в полную систему Россера — Тьюкетта, может осуществляться соответствующим набором генераторов гармонических колебаний или частотных спектров.

Операция объединения, входящая в полную систему теоретикомножественных операций, при частотно-гармоническом принципе представления информации может быть реализована с помощью сумми­ рующей цепочки (линейного смесителя) резисторного или емкостного типа (рис. 44).

Любая из характеристических функций реализуется схемой (рис.45),

83

ключ К открывается напряжением с выхода детектора Д. В резуль­ тате этого на выходе схемы появится сигнал с частотой со,-, который соответствует значению i функции Х ‘. При X = ©сигнала на выходе схемы нет.

С помощью этой схемы можно также реализовать и функцию Х у (2.21). Для этого необходимо на вход ключа К подать сигнал, соот­ ветствующий Y.

Реализовать операцию пересечения при представлении информа­ ции частотой гармонических колебаний трудно. Поэтому рассмотрим элемент, реализующий операцию совпадения (см. § 2.3). Один из ва­ риантов схемы этого элемента (рис. 46) содержит преобразователь частоты в напряжение ПЧН и управляемый резонансный контур УК.

В качестве ПЧН можно использовать любой частотный детектор. Питающий вход контура УК подсоединен к шине х, а вход ПЧН — к шине у. Сигнал с выхода ПЧН, являющийся функцией частоты на его входе, управляет резонансной частотой УК- Характеристику кон­ тура выбирают так, чтобы его резонансная частота всегда равнялась частоте сигнала на входе ПЧН. Полоса пропускания контура во всем диапазоне его перестройки должна быть меньше, чем расстояние по оси частот между любыми двумя гармоническими составляющими входного сигнала. В этом случае колебания на контуре, а следовательно и на выходе элемента совпадения, появятся только тогда, когда среди гармонических составляющих входного сигнала будет присутство­ вать составляющая с частотой, равной частоте сигнала на входе у.

Отметим, что для синтеза многозначных комбинационных схем из элементов, реализующих теоретико-множественные операции при частотно-гармоническом принципе представления информации, удоб­ но пользоваться каноническими формами (2.27) — (2.29). Формы (2.28) и (2.29) допускают довольно значительные упрощения путем вынесения переменных за скобки. Формы (2.27) и (2.29) не содержат операций пересечения двух переменных величин, схемная реализация которых, как показано выше, затруднительна. Те операции пересече­ ния, которые встречаются в канонических формах (2.27) и (2.29), представляют собой операции вида iX, то есть операции над констан­ той и переменной величиной. Эти операции можно реализовать с по­ мощью фильтра, настроенного на частоту и,-, соответствующую кон­ станте i.

84