АНАЛОГОВЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР
ANALOGUE MULTIPLEXER

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 ƒ(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 ƒ(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.
n
n-1
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=k-k) 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.
11
Nn
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
i1
in
11
1n
N1
Nn
in
n
n-1
Аналоговый мультиплексор содержит интервальные идентификаторы 1, …, 1 (N=k-k). Каждый интервальный идентификатор содержит первый и второй компараторы 2 и 2, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, выход которого соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 4 и 4, подсоединенных выходами соответственно к первому и второму выходам интервального идентификатора, второй, третий, четвертый, пятый и первый входы которого образованы соответственно неинвертирующими входами компараторов 2, 2, входами ключей 4, 4 и объединенными инвертирующими входами компараторов 2, 2. Все интервальные идентификаторы сгруппированы в N групп так, что i-я (
) группа содержит идентификаторы 1, …, 1, в i-й группе первый выход предыдущего интервального идентификатора соединен с четвертым входом последующего интервального идентификатора, пятые входы идентификаторов 1, …, 1 объединены, объединенные вторые выходы всех интервальных идентификаторов предыдущей группы подключены к объединенным пятым входам всех интервальных идентификаторов последующей группы, а объединенные вторые выходы идентификаторов 1, …, 1 соединены с первым выходом идентификатора 1 и выходом аналогового мультиплексора.
ij
j
ij
ij
i1
11
1
n
1
n
1
n
n
Работа предлагаемого аналогового мультиплексора осуществляется следующим образом. На первый и второй, третий входы идентификатора 1 (
,
) подаются соответственно k-уровневый сигнал х, принимающий логические значения 0, …, k-1, и напряжения, представляющие логические значения α-0,5, α+0,5 (
). На четвертом входе идентификатора 1 и пятом входе идентификатора 1 фиксируются напряжения, представляющие соответственно логические значения
и
реализуемой k-значной логической функции ƒ(x, …, x) на i-м и (N+1)-м неповторяющихся наборах логических значений ее аргументов х, …, х.При этом число всех возможных неповторяющихся наборов логических значений аргументов реализуемой функции ƒ(x, …, x) равно k,
n-1
l
n
j
ij
j
ij
ij
1
2
и
- k одинаковых логических значений функции ƒ(x, …, x). Если x=α(x≠α), то в идентификаторе 1
и ключ 4 замкнут (разомкнут), а ключ 4 разомкнут (замкнут). Таким образом, на выходе предлагаемого аналогового мультиплексора получим
-
1
n
ij
ij
i1
l1
1
2
11
12
21
22
31
32
41
42
51
52
61
62
71
72
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 ƒ(x, …, x) выполняется с помощью напряжений, которые действуют на втором, третьем входах идентификатора 1 и задают логическое значение α, а также с помощью напряжений, которые действуют на четвертом, пятом входах соответственно идентификаторов 1, 1 и задают логические значения реализуемой функции. Например, для настройки мультиплексора (фиг.1) на реализацию трехзначной функции ƒ(x,x) (см. таблицу) имеем следующее: α=1, α=0, ƒ(1,0)=1; α=1, α=1, ƒ(1,1)=0; α=1, α=2, ƒ(1,2)=0; α=2, α=0, ƒ(2,0)=1; α=2, α=1, ƒ(2,1)=2; α=2, α=2, ƒ(2,2)=1; α=0, α=0, ƒ(0,0)=2.
x<sub>1</sub>
x<sub>2</sub>
ƒ(x<sub>1</sub>, x<sub>2</sub>)
x<sub>1</sub>
x<sub>2</sub>
ƒ(x<sub>1</sub>, x<sub>2</sub>)
x<sub>1</sub>
х<sub>2</sub>
ƒ(x<sub>1</sub>, x<sub>2</sub>)
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.