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, фиг.1 в описании изобретения к авт. св. СССР 1679507, кл. G06G 7/25, 1991 г.), которые содержат функциональный преобразователь и могут реализовать произвольную k-значную логическую функцию f(х), зависящую от одного аргумента - входного k-уровневого сигнала x.
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 двух аргументов - входных k-уровневых сигналов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип аналоговый мультиплексор (фиг.1a в описании изобретения к авт. св. СССР 1300507, кл. G06G 7/25, 1987 г.), который содержит функциональный преобразователь и может реализовать произвольную k-значную логическую функцию f(х), зависящую от одного аргумента - входного k-уровневого сигнала x.
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 двух аргументов - входных k-уровневых сигналов.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации произвольной k-значной логической функции, зависящей от двух аргументов - входных k-уровневых сигналов.
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в аналоговом мультиплексоре, содержащем функциональный преобразователь, который содержит k-1 аналоговых переключателей и k-1 компараторов, у которых коммутационный контакт предыдущего аналогового переключателя соединен с нормально разомкнутым контактом последующего аналогового переключателя, а инвертирующий, неинвертирующий входы и выход m-го
компаратора соединены соответственно с входом, m-ым компараторным входом функционального преобразователя и управляющим входом m-го аналогового переключателя, подсоединенного нормально замкнутым контактом к (m+1)-му переключательному входу функционального преобразователя, первый переключательный вход и выход которого образованы соответственно нормально разомкнутым контактом первого и коммутационным контактом (k-1)-го аналоговых переключателей, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены k аналогичных упомянутому функциональных преобразователей, причем r-й
переключательный вход и выход первого функционального преобразователя соединены соответственно с выходом (r+1)-го функционального преобразователя и выходом аналогового мультиплексора, подсоединенного первым и вторым информационными входами соответственно к входу первого и входу (r+1)-го функциональных преобразователей.
На фиг.1 и фиг.2 представлены соответственно схема предлагаемого аналогового мультиплексора и схема функционального преобразователя, использованного при построении указанного мультиплексора.
1
k+1
1
k-1
1
k-1
m
m
1
k-1
r+1
1
r+1
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Аналоговый мультиплексор содержит функциональные преобразователи 1, …, 1. Каждый функциональный преобразователь содержит компараторы 2, …, 2 и аналоговые переключатели 3, …,3, у которых коммутационный контакт предыдущего аналогового переключателя соединен с нормально разомкнутым контактом последующего аналогового переключателя, а инвертирующий, неинвертирующий входы и выход компаратора 2
соединены соответственно с входом, m-ым компараторным входом функционального преобразователя и управляющим входом переключателя 3, подсоединенного нормально замкнутым контактом к (m+1)-му переключательному входу функционального преобразователя, первый переключательный вход и выход которого образованы соответственно нормально разомкнутым контактом переключателя 3 и коммутационным контактом переключателя 3. Второй, первый информационные входы и выход аналогового мультиплексора соединены соответственно с входом преобразователя 1
, входом и выходом преобразователя 1, подсоединенного r-ым переключательным входом к выходу преобразователя 1.
1
2
q+2
1
2
1
2
m
m
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>q</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>0,</mn><mi>k</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Работа предлагаемого аналогового мультиплексора осуществляется следующим образом. На его первый и второй информационные входы подаются соответственно k-уровневые сигналы x и x, принимающие логические значения 0, …, k-1. На m-ом
компараторном входе каждого из всех функциональных преобразователей фиксируется напряжение, представляющее логическое значение m - 0,5. На r-ом
переключательном входе преобразователя 1
фиксируется напряжение, представляющее логическое значение f(q, r-1)∈{0, …, k-1} реализуемой k-значной логической функции f(x, x) на i-ом (i=k×q+r) неповторяющемся наборе логических значений ее аргументов x, x. Если напряжение на инвертирующем входе компаратора 2 больше либо меньше напряжения на его неинвертирующем входе, то в управляемом этим компаратором переключателе 3 нормально замкнутый контакт соответственно замкнут либо разомкнут, а нормально разомкнутый - соответственно разомкнут либо замкнут. Таким образом, на выходе предлагаемого аналогового мультиплексора получим
<mrow><mi>Z</mi><mo>=</mo><munderover><mi>V</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mtext></mtext><mi>N</mi></mrow></munderover><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>i</mi><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><msub><mi>α</mi><mrow><mi>i</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>i</mi><mi>l</mi></mrow></msub></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>∧</mo><msub><mi>ψ</mi><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>i</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
2
i1
i2
1
2
i1
i2
1
2
1
2
2
k+1
1
2
<mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mi>j</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><mn>1</mn><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><msub><mi>x</mi><mi>j</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>α</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><msub><mi>x</mi><mi>j</mi></msub><mo>≠</mo><msub><mi>α</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>.</mo></mrow>
где N=k; и ∧, ∨ есть символы, обозначающие алгебраическое умножение и конъюнкцию, дизъюнкцию двузначной логики; f(α, α)∈{0, …, k-1} - логическое значение k-значной логической функции f(x, x) на i-ом неповторяющемся наборе логических значений α, α∈{0, …, k-1} ее аргументов x, x;
Согласно (1), настройка мультиплексора (фиг.1) на реализацию произвольной k-значной логической функции f(x, x) выполняется с помощью напряжений, которые действуют на переключательных входах преобразователей 1, …, 1 и задают логические значения реализуемой функции. Например, для настройки мультиплексора (фиг.1) на реализацию трехзначной функции f(x, x) (см. таблицу) имеем следующее: f(0, 0)=2, f(0, 1)=2, f(0, 2)=2, f(1, 0)=1, f(1, 1)=0, f(1, 2)=0, f(2, 0)=1, f(2, 1)=2, f(2, 2)=1.
x<sub>1</sub>
x<sub>2</sub>
f(x<sub>1</sub>, x<sub>2</sub>)
x<sub>1</sub>
x<sub>2</sub>
f(x<sub>1</sub>, x<sub>2</sub>)
x<sub>1</sub>
x<sub>2</sub>
f(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 двух аргументов - входных k-уровневых сигналов.