Многоканальное аналоговое логическое устройство

 

Изобретение позволяет выделять экстремальные из нескольких напряжений ,- производить их коммутацию, производить логическую обработку и коммутацию экстремальных напряжений, выделять наибольший ток и выдавать .его в нагрузку на адресном выходе устройства. На входы 2 устройства подаются напряжения. Одновременно эти напряжения подаются на базы 5 транзисторов однополярных повторителей тока 3, что приводит к появлению максимального выходного тока у однополярного повторителя тока с наибольшим напряжением на входе. Амплитудный селектор 7 максимального тока выделяет наибольший ток и выдает его на свой выход и далее на блок задания вида функции, производящий логическую обработку поступающих на его вход сигналов по заданной логической функции , замыкая ключи 1, т.е. подавая напряжения на выход устройства, 3 з.п. ф-лы, 8 ил. с/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) yg) 5 С 06 С 7/25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

10< и, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4434068/24 (22) 31.05.88 (46) 15.03,91. Бюл. )) 10 (72) А.И,Зарукин (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1251114, кл, G 06 С 7/25, 1984.

Авторское свидетельство СССР

)(1262531, кл. С 06 С 7/25, 1985.

1 (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ АНАЛОГОВОЕ ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение позволяет вьщелять экстремальные иэ нескольких напряжейий, производить их коммутацию, производить логическую обработку и коммутацию экстремальных напряжений, вьщелять наибольший ток и выдавать

1. его в нагрузку на адресном выходе устройства. На входы 2 устройства подаются напряжения. Одновременно эти напряжения подаются на базы 5 транзисторов однополярных повторителей тока 3, что приводит к появлению максимального выходного тока у однополярного повторителя тока с наибольшим напряжением на входе. Амплитудный селектор 7 максимального тока выделяет. наибольший ток и вьщает его на свой выход и далее на блок задания вида функции, производящий логическую обработку поступающих на его вход сигналов по заданной логической функции, замыкая ключи 1, т,е, подавая напряжения на выход устройства.

3 з,п, ф-лы, 8 ил.

1635200

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, автоматике и электротехнике и может быть использовано для выполнения логических one5 раций выделения наибольшего или наименьшего из нескольких сигналов и др °

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение уст. ройства.

На фиг, 1 приведена схема многоканального аналогового логического устройства; на фиг. 2 — частный случай устройства по фиг. 1; на фиг.3 схема устройства по п. 2 формулы; на фиг. 4 и 5 — амплитудный селектор максимального тока; на фиг. 6 — частный случай применения амплитудного селектора; на фиг, 7 — схема многоканального аналогового логического устройства по и. 3 формулы для воспроизведения гистерезисных функций при и = 4; на фиг, 8 — эпюры выходного напряжения на выходе устройства 25 по фиг, 7.

Многоканальное аналоговое логическое устройство содержит аналоговые ключи 1» — 1„, шины 2» — 2п для подключения источников входных напряжений, однополярные повторители 3» -3 ((30 тока, каждый из которых выполнен в виде ( транзистора, имеющего эмиттер (вход)

4, базу (средний вывод) 5 и коллектор (выход) 6, амплитудный селектор 7 максимального тока с информационными 35 входами 8» — 8(, и адресными выходами

9» — 9(,, выходные шины 10» — 10я и токостабилизирующий двухполюсник 11, Выходы амплитудного селектора максимального тока могут быть подключе- 40 ны к выходу устройства через блок 12 задания вида функции (фиг, 3).

Амплитудный селектор 7 максимального тока (фиг, 4) содержит п (и ) 2) преобразователей 13 » — 13 напряже- 45 ния в ток, однополярные повторители

14< — 14h тока (OIIT), каждый иэ которых выполнен в виде транзистора, имеющего эмиттер 15, базу 16 и коллектор 17, корректирующий резистор 50

18 и шину 19 подключения источника питающего напряжения.

При выполнения преобразователей

55 напряжения в ток однополярных повто( рителей тока на биполярных транзисторах в ампл(»тудный селектор введены первые диоды 20 » — 20„, второй диод 21 и повторитель 22 напряжения (фиг, 5), Многоканальное аналоговое логическое устройство (фиг, 5) дополнительно может содержать (фиг. 7) аналоговые ключи 23 » — 23((на фиг. 7 показан частный случай при п = 4) и разделительный диод 24.

Устройство работает следующим образом.

К шинам 2» — 2 и для подключения источников входных напряжений подключены средние выходы однополярных неинверсных повторителей 3 » — 3 тока (ОПТ), которые имеют основные параметры: 18„ — входной ток входа 4, I8g(„- вь!ходной ток выхода 6; U4gнапряжение между базой и эмиттерол(°

У идеального ОПТ втекающий в выход 6 ток

1 Хбх при Ц48 О

0 при U4> (0 где 1 — постоянный коэффициент.

У идеального QIIT вытекающий из выхода 6 ток

18х при U48 6 0

I )

8ых О при U48 ) О

У реального ОПТ втекающий в выход 6 ток

1I ех при U((5—

0 -11ьх пРи Ъ 0<8 < а;

8»tx

0 при 045 (где а и Ь вЂ” напряжения, нормируемые для конкретнь(х типов OfIT и обусловленные его неидеальностью.

В качестве ОПТ при 1 (1 можно использовать биполярные или полевые транзисторы, Пусть многоканальное устройство для выполнения нелинейных операций выполнено на ОПТ с втекающим в его выход током и имеющим одинаковые напряжения U

Пусть на шины 2 » — 2 д поданы входные напряжения U», U<, ..., U При этом ток токостабилизирующего двухполюсника распределяется л(ежду ОПТ

3» — 3 в зависимости от напряжений, подаваемых на его входы. Выходные токи ОПТ подаются на входы амплитудного селектора 7 максимального т(ка с ад5200

1б3 ресчыми выходами, выбирающего максимальный ток из и входных,и пЕредлющий

его на соответствующий адресный выход 9 — 9, TeM самым гарантируется однозначность канала с наибольшим током, даже при близких значениях выходных токов ОПТ.

Выходной ток амплитуд ого селектора максимально о тока по каждому адресному выходу подается на вход управления аналогового ключа, что вызывает его включение, При этом входное напряжение через соответствующий замкнутый ключ подается на выходные шины 10 — 10 устройства. Таким образом, устройство работает в режиме выделения наибольшего напряжения — шах(Б, Б, ..., 1 ) Если в качестве входных ОПТ используется ОПТ вытекающего тока (выполненный, например, на транзисторах типа р-п-р), то селектор работает в режиме выделения наименьшего напряжения. С выходов 9 А — 9 амплитудного селектора 7 снимаются логические напряжения, дающие информацию о включенном канале с максимальным (минимальным) напряжением в логических уровнях.

При подаче ча шины 2 — 2 входных напряжений на выходе одного из

ОПТ 3 — 3 я выделяется максимальный ток, который подается на информационный вход амплитудного селектора 7 максимального тока с адресными выходами. При этом на выходе качала с наибольшим напряжением на вх >де появляется адресный ток (фиг. 2).

Работа устройства по фиг. 3 аналогична работе устройства по фиг. 1.

Отличием является »одключение адресных выходов амплитудного селектора максимального TOKR к ключам через блок 12 задания вида функций, осуществляющий управление ключами по заданной логической функции. В качестве блока 12 могут быть применены например, мультиплексоры, дешифраторы и др., реализующие заданную логическую функцию.

Введение блока 12 позволяет производить логическую обработку сигналов, поступающих через ключи 1 — 1< на выходы устройства 10 < — 10 .

Данный элемент является элементом, позволяющим производить логическую

1 цифровую обработку аналоговых сигналов

Рассмотрим работу лмглитудного селектора 7 млкспмлльпогс тока (фиг. 4).

Пусть нл входы 8) — Bq поданы токи

I<, I<, ..., I „ и пусть наибольшим из них б-дет ток I лп кс

Ллчные токи вызывают появление чапряжений между входами 8 — 8 и шиl1 чой 19. Зти напряжения прикладывают10 ся к средним точкам ОПТ 14 что вызыФ вает появление выходных, а следова-: тельно, и входных токов. Эти токи вызывают падение напряжения на суммарном входном сопротивлении преобразователей 13 — 13 и напряжения в ток и паралллельно им подключенном резисторе 18, Появление напряжения на входах преобразователей 13 вызывает появле ние их входных токов. Данные токи вы читают из соответствующих входных т-оков. При этом напряжение на входах преобразователей 13 возрастает до тех пор, пока ток преобразователя

13< не станет равным входному. При этом другие преобразователи 13

13 способны пропустить через свой выход токи, равные току 1 0„, но так клк токи 1< 1>, ..., I „ меньше

1, то выходные к1(. .калы преобрааователей 13 g — 13,1 вход 1т в насыщение.

Это приводит к переходу ОПТ в режиМ отсечки тока, т,е, ток протекает только через преобразователь 13, вход которого подключен к входу, 8<

35 с максимальным током входа. Выходы

ОПТ 13 1 — 13п подключены к адресным выходам 9 < — 9 < устройства. Поэтому на адр"= ном выходе канала с максималь4О ным током появляется тAK равный току через включенный преобразователь

13(.

При выполнении преобразователей напряжения в ток амплитудного селектора (фиг. 5) нл биполярных транзис торах существенной является зависимость выходного тока по адресным выходам от токов других каналов, связанная с появлением разностного тока между максимальным током и током каждого канала. Этот суммарный ток протекает через включенный ОПТ сум1 мируясь с током резисторов 18, Для предотвращения этого в устройство введены повторите Ib 22 напряжения

55 и первые диоды 20 — 20, предотвращающие HàсьпцеHèp трлHçèсторов преобразователей напряжения в ток. При этом .раэностные токIt между максималь1635200 ным и током каждого канала протекают через транзистор повторителя 22 напряжения. Второй диод 21 предназначен для компенсации падения напряжений на диодах 20 и эмиттерно-базовом переходе транзистора повторителя 22 напряжения.

Устройство по фиг. 7 (при п = 4) работет следующим образом, На шины 2 < — 2 и поданы напряжения

Х, Х, Хд, Хр, где Х „ и Х вЂ” порог, При достижении напряжением Х или

Х напряжения Х размыкается ключ 1, замыкается ключ 1 и ключи 1> и 23< при Х > Х г или 1> и 23 при

Ха(Хр

Замыкание ключей приводит к протеканию через них выходного тока ОПТ

3 < и прекращению тока через диод 24, а следовательно, равенству нулю тока входа 8< амплитудногo селектора 7 максимального тока.

Устройство возвращается в первоначальное состояние только после уменьшения напряжений Х (Õ и

X y (X, формируя тем самым гистерезисную функцию (фпг. 8).

При обеспечении небольшой задержки во включении ключей 23 и 23 по сравнению с их выключением возможно обеспечить режим петли гистерезиса с перемеиным значением возврата в исходное состояние, значение которого зависит от меньшей по значению переменной, например Х р. ) Х . На фиг.8, 1 показано пунктирной линией.

Формула и з о б р е т е н и я

1, Многоканальное аналоговое логическое устройство, содержащее и аналоговых ключей, первые информационные выводы которых соединены с п шинами для подключения источников входных напряжений, о т л и ч а ющ е е ñ я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, оно содержит и однополярных повторителей тока, выполненных в виде транзисторов, амплитудный селектор максимального тока, адресные выходы которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей, вторые информационные выводы которых являются выходами устройства, базы

50 транзисторов и однополярных повторителей тока соединены с соответствующими и шинами для подключения источников входных напряжений, эмиттеры объединены и подключены к выходу токостабилизир ющего двухполюсника, а коллекторы подключены к соответствующим информационным входам амплитудного селектора максимального тока.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, выходы амплитудного селектора максимального тока подключены к управляющим входам ключей через блок задания нида функции.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, в него введены (п — 2) дополнительных айалоговых ключей, причем первый вход амплитудного селектора максимального тока через разделительный диод соединен с коллектором транзистора первого однополярного повторителя тока H e1>e (>l-2) golloJIHHTe>lhHbIX ключей с шиной подключения источника питания, управляющие входы (и-2) дополнительных ключей соединены с выходами, начиная с третьего, блока задания вида функции, а вторые информационные выводы первого и второго ключей объединены.

4. Устройство по пп, 1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что амплитудный селектор максимального тока содержит (и ) 2) преобразователей напряжения в ток, и однополярных повторителей тока, выполненных в виде транзисторов, базы которых являются соответствующими информационными входами селектора и подключены к выходам соответствующих преобразователей напряжения в ток, их входы объ динены и подключены к объединенным змиттерам однополярных повторителей тока и первому -выводу корректирующего резистора, второй вывод ко— торого соединен с шиной подключения источника питающе -о напряжения и с объединенными выводами питания преобраI зователей напряжения в ток,коллекторы Il однополярных повторителей тока являются выходами селектора.

1635200

1635200

1635200

Фиг 7

Составитель Л.Снимщикова

Техред А.Кравчук Корректор М.Шароши

Редактор А.Лежнина

Заказ 757 Тираж 386 Подлисное

ВНИИПИ Государстве,ного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101