УСТРОЙСТВО ВЫБОРА "БОЛЬШИНСТВА ИЗ ТРЕХ"

Полезная модель относится к дискретной автоматике и может быть использована при построении высоконадежных устройств и систем.
Известно устройство выбора большинства из трех, содержащее резисторы и диоды, катоды первого, второго и третьего которых соединены с выходной шиной, а аноды первого, второго и третьего диодов подключены соответственно к аноду четвертого диода и выводу первого резистора, к аноду пятого диода и выводу второго резистора, к аноду шестого диода и выводу третьего резистора (SU, №610305, Н 03 К 19/42, 1976).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является мажоритарный элемент, содержащий диоды, резисторы и транзисторный инвертор, катоды первого и пятого диодов соединены с первым входом устройства, катоды второго и четвертого - с вторым входом устройства, катоды третьего и шестого - с третьим входом устройства, аноды первого и второго диодов соединены с первым выводом первого резистора и анодом седьмого диода, аноды третьего и четвертого диодов - с первым выводом второго резистора и анодом восьмого диода, аноды пятого и шестого диодов - с первым выводом третьего резистора и анодом девятого диода, вторые выводы резисторов соединены с источником питания, катоды седьмого, восьмого и девятого диодов соединены с входом транзисторного инвертора, выход которого является выходом устройства (Пакулов Н.И. и др. Мажоритарный принцип построения надежных узлов и устройств ЦВМ. М. Советское радио, 1974, с.72, рис.1.30).
Недостатком этих устройств является невысокая надежность из-за большого числа элементов и связей между ними.
Задача полезной модели - повышение надежности устройства.
Для достижения поставленной цели в устройстве выбора большинства из трех, содержащем шесть диодов, два резистора и транзисторный инвертор,
причем катоды первого и четвертого диодов соединены соответственно с первым и вторым входами устройства, анод первого диода соединен с первым выводом первого резистора и анодом пятого диода, анод четвертого диода соединен с первым выводом второго резистора и анодом шестого диода, катоды пятого и шестого диодов соединены с входом транзисторного инвертора, выход которого является выходом устройства, дополнительно катоды второго и третьего диодов соединены со вторым выводом первого резистора, анод второго диода соединен со вторым входом устройства, а анод третьего диода соединен с третьим входом устройства и вторым выводом второго резистора.
Благодаря новым связям, в заявляемом устройстве значительно сократилось число элементов и соединений между ними, что позволило повысить надежность устройства. В прототипе используется девять диодов, три резистора и транзисторный инвертор. Заявляемое устройство содержит шесть диодов, два резистора и транзисторный инвертор.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства.
Входы 1, 2, 3 устройства соединены соответственно с катодом первого диода 4, с анодом второго диода 5 и катодом четвертого диода 6, с анодом третьего диода 7 и первым выводом второго резистора 8, катоды диодов 5, 7 соединены с первым выводом первого резистора 9, второй вывод которого соединен с анодом первого 4 и пятого 10 диодов, второй вывод второго резистора 8 соединен с анодами четвертого 6 и шестого 11 диодов, катоды диодов 10, 11 соединены с входом транзисторного инвертора, выполненного на резисторах 12, 13 и транзисторе 14, выход 15 инвертора является выходом устройства.
Работа устройства иллюстрируется таблицей, в которой в зависимости от сигналов на входах 1, 2, 3 показаны состояния выхода 15. За сигнал логической «1» принимается потенциал, близкий к напряжению питания транзисторного инвертора, а за сигнал «0» - потенциал, близкий к 0 вольт.
№ п/п
Сигналы на входах
Сигнал на выходе
1
2
3
1
0
0
0
1
2
0
0
1
1
3
0
1
0
1
4
0
1
1
0
5
1
0
0
1
6
1
0
1
0
7
1
1
0
0
8
1
1
1
0
Как видно из таблицы, при поступлении на три или два входа сигналов «1» на выходе появляется сигнал «0», т.е. устройство выполняет функцию мажоритарного элемента с инверсным выходом.
Рассмотрим работу устройства при поступлении на входы 1, 2, 3 комбинации 010, т.е., когда на вход 2 поступает положительное напряжение, а на входы 1, 3 напряжение, близкое к потенциалу общего провода. При этом открываются диоды 4, 5 и по цепи: вход 2, диод 5, резистор 9, диод 4 вход 1 протекает ток. Напряжение, поступающее на вход 2, падает на резисторе 9 и диод 10 закрыт, а так как на входе 3 сигнал «0», то закрыт и диод 11. В базовой цепи транзистора 14 отсутствует ток, и он закрыт, т.е. на выходе 15 инвертора напряжение, близкое к напряжению источника питания (сигнал 1).
При поступлении на входы 1, 2, 3 комбинации 110 диоды 4, 6, 11 закрыты, а диоды 5 и 10 открыты и по цепи: вход 2, диод 5, резистор 9, диод 10, база-эмиттер транзистора 14, общий провод протекает ток. При этом транзистор 14 открывается и на выходе 15 устройства сигнал «0». Таким образом, при поступлении на два любых или на все три входа устройства сигналов «1» на его выходе появляется сигнал «0», т.е. устройство является мажоритарным (голосующим по большинству) с инверсным выходом. С помощью таких элементов можно реализовать любую логическую функцию.
Выполним сравнительную оценку сложности прототипа и заявляемого устройства.
Для реализации устройства прототипа требуется 9 диодов, три резистора и транзисторный инвертор. Как видно из схемы заявляемого устройства, для его реализации необходимо 6 диодов, два резистора и транзисторный инвертор, т.е. приблизительно на 30% меньше элементов.
Следовательно, предлагаемое устройство является более простым, а значит и более надежным. Кроме того, сокращение числа компонентов позволит сократить размеры устройства, снизит его стоимость и затраты на производство.