Пристрій для додавання тривалостей імпульсів

Корисна модель відноситься до обчислювальної техніки і може бути використана при розробці пристроїв цифрових обчислювальних машин. Відомо пристрій для додавання тривалостей імпульсів [Кожемяко В.П. Оптоэлектронные логико-временные информационно-вычислительные среды, Тбилиси, 1984, с.73, рис. 2.3], який містить К груп, що складаються з n комірок, причому кожна комірка містить бістабільний елемент і елемент затримки, одиничний вхід бістабільного елемента в кожній і-ій комірці (і=1,... n), з'єднаний з виходом елемента затримки, вхід якого з'єднаний з виходом елемента затримки (і-1)-ої комірки, а вхід елемента затримки першої комірки підключений до входу тактових імпульсів пристрою, який також з'єднаний з входами синхронізації бістабільних елементів всіх комірок, нульові входи яких з'єднані з входом встановлення у нульовий стан пристрою, виходи бістабільних елементів всіх комірок є інформаційними виходами пристрою. Недоліком цього пристрою є обмежені функціональні можливості, оскільки відсутня можливість регулювання часу спрацювання кожної комірки. Найбільш близьким за технічною суттю є пристрій для додавання тривалостей імпульсів [а.с. СРСР 1575178, кл. G06F 7/62, 1990], що містить К груп, які складаються з n комірок кожна, причому кожна комірка містить бістабільний елемент, елемент І та перший і другий елементи АБО, причому вихід другого елемента АБО з'єднаний з нульовим входом бістабільного елемента, крім того кожна з К груп пристрою містить перший і другий елементи І, елемент НІ і елементи АБО-НІ, а кожна з n комірок групи містить елемент затримки і тригер, причому в кожній і-ій комірці (і=1,... n) одиничний вихід бістабільного елемента з'єднаний з першим входом першого елемента АБО, другий вхід якого з'єднаний з виходом елемента затримки, а вихід першого елемента АБО є виходом комірки, одиничний вхід бістабільного елемента в кожній і-ій комірці з'єднаний з входом елемента затримки, входом встановлення в “0” тригера і є інформаційним входом комірки, перші входи елементів І і-х комірок з першої до (n-1)-ої з'єднані відповідно з одиничними виходами бістабільних елементів (і+1)-х комірок, другі входи елементів І і-х комірок з першої до (n-1)-ої є керуючими входами комірок, а керуючим входом n-ої комірки є вхід встановлення в “1” тригера, виходи елементів І і-х комірок з першої до (n-1)-ої з'єднані відповідно з входами встановлення в “1” тригерів, ви хід тригера і-ої комірки з'єднаний з першим входом другого елемента АБО, другий вхід якого є настановним входом комірки, а одиничний вхід, в подальшому пойменований як тактовий вхід бістабільного елемента і-ої комірки є синхровходом комірки, вихід кожної і-ої комірки з'єднаний з інформаційним входом (і+1)-ої комірки з першої до (n-1)-ої, вихід n-ої комірки є виходом j-ої групи пристрою (де j=1,..., К), одиничні виходи бістабільних елементів n комірок j-ої групи з'єднані відповідно з n входами елемента АБО-НІ гр упи, ви хід якого з'єднаний з першим входом першого елемента І групи, другий вхід якого з'єднаний з першим входом друго го елемента І, з входом елемента НІ і з інформаційним входом групи, синхровходи j-ої гр упи з'єднані з другими входами други х елементів І відповідних груп і з синхровходом пристрою, вихід кожного j-го другого елемента І з'єднаний з синхровходами n комірок відповідної групи, вихід кожного j-го елемента НІ з'єднаний з керуючими входами n комірок відповідної групи, настановні входи j-x груп з'єднані з настановними входами n комірок відповідної групи і з настановним входом пристрою. Недоліком даного пристрою є обмежені функціональні можливості через відсутність програмного регулювання часу спрацювання кожної комірки. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для додавання тривалостей імпульсів, в якому за рахунок введення нових вузлів і зв'язків досягається розширення функціональних можливостей за рахунок програмного регулювання часу спрацювання кожної комірки пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для додавання тривалостей імпульсів, що містить К груп, які складаються з n комірок кожна, причому кожна комірка містить бістабільний елемент, тригер, елемент І, елемент АБО, крім того, кожна з К груп пристрою містить перший і другий елементи І, елемент НІ й елемент АБОНІ, причому в кожній і-ій комірці (і=1,..., n) вихід елемента АБО з'єднаний з нульовим входом бістабільного елемента, одиничний вхід якого в кожній і-ій комірці з'єднаний із входом встановлення в “0” тригера і є інформаційним входом комірки, перші входи елементів І і-х комірок з першої до (n-1)-ої з'єднані відповідно з одиничними виходами бістабільних елементів (і+1)-х комірок, другі входи елементів І і-х комірок з першої до (n-1)ої є керуючими входами комірок, а керуючим входом n-ої комірки є вхід встановлення в “1” тригера, виходи елементів І і-х комірок з першої до (n-1)-ої з'єднані відповідно з входами встановлення в “1” тригерів, вихід тригера і-ої комірки з'єднаний з першим входом другого елемента АБО, др угий вхід якого є настановним входом комірки, а тактовий вхід бістабільного елемента і-ої комірки є синхровходом комірки, вихід кожної і-ої комірки з'єднаний з інформаційним входом (і+1)-ої комірки з першої до (n-1)-ої, вихід n-ої комірки є виходом j-ої групи пристрою (де j=1,..., К), одиничні виходи бістабільних елементів n комірок j-ої групи з'єднані відповідно з n входами елемента АБО-НІ гр упи, ви хід якого з'єднаний з першим входом першого елемента І групи, др угий вхід якого з'єднаний з першим входом другого елемента І, з входом елемента НІ і з інформаційним входом групи, синхровхід j-ої групи з'єднаний з другими входами других елементів І відповідних груп і з синхровходом пристрою пристрою, вихід кожного j-го другого елемента І з'єднаний з синхровходами n комірок відповідної групи, вихід кожного j-го елемента НІ з'єднаний з керуючими входами n комірок відповідної групи, настановні входи j-x груп з'єднані з настановними входами n комірок відповідної групи і з настановним входом пристрою, введено блок налаштування, який містить зсувний регістр, лічильник, демультиплексор, перший і другий елементи АБО, груп у елементів І, причому тактовий вхід зсувного регістра з'єднаний з синхровходом блока налаштування, а перший інформаційний вхід зсувного регістра з'єднаний з виходом першого елемента АБО, виходи з першого по Р-й зсувного регістра з'єднані відповідно з другими входами групи Р елементів І, перші входи яких з'єднані з Р входами регулювання пристрою, а виходи з'єднані з входами другого елемента АБО, ви хід якого з'єднаний з другим входом першого елемента АБО, входом лічби на збільшення лічильника і інформаційним входом демультиплексора, і-й вихід якого з'єднаний з входом затримки і-ої комірки, перший вхід першого елемента АБО з'єднаний із настановним входом групи пристрою і з входом скиду лічильника, виходи якого з першого по N-й (N=log2n) з'єднані з адресними входами демультиплексора, крім того, кожна комірка групи містить другий елемент І, перший вхід якого з'єднаний з одиничним виходом бістабільного елемента комірки, другий вхід якого з'єднаний з входом затримки, а вихід є ви ходом комірки. На Фіг.1 представлена функціональна схема пристрою, на Фіг.2 - функціональна схема блока налаштування пристрою. Пристрій для додавання тривалостей імпульсів (Фіг.1) містить К груп, які складаються з n комірок 11, …, 1n кожна, причому кожна комірка 1i (і=1,..., n) містить бістабільний елемент 2, тригер 3, вхід 4 затримки, елементи І 5 (крім n-ої комірки), І 6 і елемент АБО 7. Кожна з К груп, крім того, містить елементи І 8, 19, елемент АБО-НІ 10, елемент НІ 11, інформаційний вхід 12, синхровхід 13, настановний вхід 14, вихід 15, блок 16 налаштування, синхровхід 17 блока 16 налаштування. В кожній і-ій комірці 1i (і=1,..., n) одиничний вихід 18 бістабільного елемента 2 з'єднаний з першим входом елемента І 6, другий вхід якого з'єднаний з входом 4 затримки, а його вихід є виходом 19 комірки 1i. Вихід елемента АБО 7 з'єднаний з нульовим входом 20 бістабільного елемента 2, одиничний вхід 21 якого з'єднаний з входом встановлення в “0” тригера 3 і є інформаційним входом і-ої комірки 11. Перший вхід елемента І 5 і-ої комірки 11; (і=1,..., n-1) з'єднаний відповідно з одиничним виходом 18 бістабільного елемента 2 (і+1)-ої комірки 1і+1 другий вхід елемента І 5 є керуючим входом комірки 1і керуючим входом n-ої комірки 1n є вхід встановлення в “1” тригера 3, а вихід елемента І 5 з'єднаний відповідно з входом встановлення в “1” тригера 3 комірки 1і. Вихід тригера 3 і-ої комірки 1і (і=1,..., n-1) з'єднаний з першим входом елемента АБО 7, другий вхід якого є настановним входом комірки 1і який підключений до настановного входу 14 групи. Тактовий вхід 22 бістабільного елемента 2 іої комірки 1і (і=1,..., n) є син хровходом цієї комірки, який підключений до виходу елемента І 8 групи, вихід 19 кожної і-ої комірки 1і з'єднаний з інформаційним входом (і+1)-ої комірки 1і+1 (і=1,..., n-1), а ви хід 19 n-ої комірки 1n є виходом 15 j-ої групи (j=1,..., К). Одиничні виходи 18 бістабільних елементів 2 n комірок 11,..., 1n j-ої групи з'єднані відповідно з n входами елемента АБО-НІ 10 групи, вихід якого з'єднаний з першим входом елемента 19 групи, другий вхід якого з'єднаний з першими входами елементів І 8, НІ 11 і з інформаційним входом 12 групи. Синхровхід 13 групи з'єднаний з другим входом елемента І 8 групи, ви хід якого з'єднаний із синхровходами n комірок 11...1n даної гр упи і синхровходом 17 блока 16 налаштування, а вихід елемента НІ 11 групи з'єднаний з керуючими входами n комірок 11...1n даної групи. Настановний вхід 14 групи з'єднаний з настановними входами n комірок 11...1n даної групи і другим входом блока 16 налаштування пристрою, який має вхід 23 регулювання пристрою, а його і-й вихід підключений до входу 4 затримки відповідної комірки 1і. Блок 16 налаштування пристрою (Фіг.2) містить зсувний регістр 24, лічильник 25, демультиплексор 26, елементи АБО 27, 28, гр уп у елементів І 291,..., 29 p. Тактовий вхід зсувного регістра 24 з'єднаний з синхровходом 17 блока 16 налаштування, а перший інформаційний вхід зсувного регістра 24 з'єднаний з виходом елемента АБО 28. Виходи з першого по Р-й зсувного регістра 24 з'єднані відповідно з другими входами групи елементів І 29 1,..., 29р, причому перші входи елементів І 291,..., 29 р , з'єднані з Р входами 23 регулювання пристрою, а виходи з'єднані з входами елемента АБО 27. Вихід елемента АБО 27 з'єднаний з другим входом елемента АБО 28, входом лічби на збільшення лічильника 25 і інформаційним входом демультиплексора 26, і-й вихід якого з'єднаний з входом 4 затримки і-ої комірки 1 і (і=1,..., n). Перший вхід елемента АБО 28 з'єднаний із настановним 14 входом групи пристрою і з входом скиду лічильника 25, виходи якого з першого по N-й (N= log2n) з'єднані з адресними входами демультиплексора 26. Пристрій працює в такий спосіб. Перед початком роботи за сигналом, що надходить на настановний вхід 14 групи пристрою, виконується встановлення в нульовий стан бістабільних елементів 2 всіх комірок 11,....., 1n і блока 16 налаштування, а на виході елемента АБО-НІ 10 формується одиничний сигнал. У початковий момент часу з інформаційного входу 12 групи пристрою надходить вхідний сигнал на один з входів елемента І 9, на другий вхід якого з виходу елемента АБО-НІ 10 надходить одиничний сигнал, в результаті чого на виході елемента І 9 формується одиничний сигнал. Таким чином, на вхід комірки 11, а отже, на одиничний вхід 21 бістабільного елемента 2 і вхід встановлення в “0” тригера 3 комірки 11 надходить одиничний сигнал. У цей же момент часу вхідний сигнал надходить на один з входів елемента І 8, на другий його вхід подаються тактові імпульси з синхровходу 13 групи пристрою. З виходу елемента І 8 тактові імпульси подаються на тактові входи 22 бістабільних елементів 2 комірок 11,..., 1n і синхровхід 17 блока 16 налаштування, а на входи елемента І 5 комірки 11 надходять нульові сигнали з виходу 18 бістабільного елемента 2 комірки 12 і з виходу елемента НІ 11.Таким чином, на вході встановлення в “1” тригера 3 комірки 1 1 присутній нульовий сигнал з виходу елемента І 5, а на його вході встановлення в “0” - одиничний сигнал з виходу елемента І 9. Тригер 3 комірки 11 встановлюється в нульовий стан і з його прямого виходу через елемент АБО 7 на нульовий вхід 20 бістабільного елемента 2 комірки 11 надходить логічний “0”, що не викликає його обнуління. Через час t при появі сигналу на вході 4 затримки комірки 11 він надходить на один з входів елемента І 6, на другий вхід якого надходить через час t одиничний сигнал з виходу 18 бістабільного елемента 2 комірки 11, де t - час спрацьовування однієї комірки 1і. Аналогічно із затримкою 2t з'являється одиничний сигнал на виході 19 комірки 12, а із затримкою nt - на виході 19 комірки 1n, тобто на ви ході 15 групи. По закінченні вхідного сигналу тривалістю і×t на виході 18 бістабільного елемента 2 зберігається одиничний сигнал. На входи елементів І 5 комірок 11,..., 1i-1, надходить одиничний сигнал з виходів 18 бістабільних елементів 2 комірок 12,..., 1і і одиничний сигнал з виходу елемента НІ 11. В результаті з виходу елементів І 5 на вхід встановлення в “1” тригерів 3 комірок 1 1,..., 1і-1 надходить одиничний сигнал, встановлюючи останні в одиничний стан. Одиничний сигнал з прямого виходу тригерів 3 комірок 11,..., 1і-1 надходить на нульові входи 20 бістабільних елементів 2 комірок 11,..., 1і-1 і обнулює їх. Таким чином, бістабільні елементи 2 спрацьовують послідовно доти, поки часовий інтервал не перетвориться в цифровий код, що відповідає кількості бістабільних елементів 2, які спрацювали за цей час. При цьому після припинення надходження вхідного сигналу відбувається обнуління всіх бістабільних елементів 2 комірок 11,..., 1і-1, що спрацювали, крім останнього, у комірці 1i. Наявність одиничного сигналу хоча б на одному з входів елемента АБО-НІ 10 забезпечує нульовий сигнал на його виході. Томупри надходженні наступного вхідного сигналу певної тривалості на інформаційний вхід 12 групи пристрою на виході елемента І 9 залишається нульовий сигнал, що приводить до спрацьовування бістабільного елемента 2 комірки 1i+1, який є наступним після останнього, що спрацював. Аналогічно спрацьовують бістабільні елементи 2 наступних комірок 1i+k (k=1, 2,...), кількість яких відповідає тривалості вхідного сигналу. У такий спосіб відбувається додавання тривалостей імпульсів у всі х K групах. Блок 16 налаштування (Фіг.2) працює в такий спосіб. За сигналом на настановному вході 14 групи пристрою скидається в нульовий стан лічильник 25 і через елемент АБО 28 записується одиничне значення у перший розряд зсувного регістра 24. На одному з входів регулювання 23 встановлюється одиничне значення, причому t=p×tp, (1) де tp - час зсуву у зсувному регістрі 24; р - номер входу регулювання 23 (р= ), за допомогою якого задається час спрацьовування блока 16 налаштування. З появою кожного тактового імпульсу на синхровході 17 блока 16 налаштування виконується зсув вмісту зсувного регістра 24 на один розряд у бік старших розрядів. Цей процес продовжується до тих пір, поки одиничне значення не з'явиться у р-му розряді зсувного регістра 24, після чого одиничне значення сформується на виході р-го елемента І 29р групи і через елементи АБО 27 і АБО 28 буде подано на вхід першого розряду зсувного регістра 24. Процес зсуву на р розрядів розпочнеться знов. Одночасно з появою одиничного сигналу на виході елемента АБО 27 він з'являється на інформаційному вході мультиплексора 26 і на вході лічби на збільшення лічильника 25, де призведе до збільшення його вмісту на одиницю. В результаті одиничне значення з'явиться на відповідному виході мультиплексора 26, починаючи з першого і до n-го, адреса якого буде послідовно сформована на N-розрядному виході лічильника 25 і подана на N-розрядний адресний вхід мультиплексора 26. Таким чином, у блоці 16 налаштування послідовно формується за допомогою зсувного регістра 24 одиничний сигнал тривалістю р×tр і поступово подається на входи 4 затримки відповідної комірки 11,..., 1 n, починаючи з першої і до n-ої за допомогою лічильника 25 і мультиплексора 26. Тривалість t (1) регулюється в процесі встановлення одиничного значення на одному з Р входів 23 регулювання пристрою. Функціонування пристрою визначається наступними часовими характеристиками T=t31+t32+...+t 3m, де t31 - час запису тривалості першого вхідного сигналу; t3m - час запису тривалості m-го вхідного сигналу; Li t3 i = åt l l=1 , Li - кількість комірок, що спрацювали; Li = 1,..., n ; де tl - час спрацювання однієї I-ої комірки. Час tl може регулюватися часом t спрацювання за допомогою блока 16 налаштування.