Пристрій для оброблення тривалостей імпульсів

Пристрій для оброблення тривалостей імпульсів, що містить К груп, які складаються з n комірок кожна, причому кожна комірка містить бістабільний елемент, елемент І і елемент АБО, крім того, кожна з К груп пристрою містить три елементи І, елемент НІ й елемент АБО, 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, другий вхід елемента АБО є установним 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 інформаційним виходом j-ої групи пристрою (де j=1, ..., K), вхід синхронізації j-ої групи з'єднаний з другими входами других елементів І відповідних груп і з входом синхронізації пристрою, вихід кожного j-го елемента НІ з'єднаний з керуючими входами n комірок відповідної групи, установні входи j-x гр уп з'єднані з установними входами n комірок відповідної групи U 2 38493 1 3 38493 ючими 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, другий вхід якого є настановним входом комірки, а одиничний 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 групи, 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, синхровходи j-ої групи з'єднані з другими входами других 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 гр уп з'єднані з настановними входами n комірок відповідної групи і з настановним входом пристрою. Недоліком пристрою є обмежені функціональні можливості, оскільки пристрій формує суму тривалостей в процесі послідовного запису імпульсів, тобто реалізує перетворення тривалостей аналогових сигналів у цифровий код, фіксує їхню суму, але зчитати цифровий код у вигляді відповідної тривалості вихідного сигналу неможливо. Найбільш близьким за технічною суттю є пристрій для оброблення тривалостей імпульсів [патент України №67208, кл. G06F 7/62, 2004р., Бюл. №6], що містить К груп, які складаються з n комірок кожна, причому кожна комірка містить бістабільний елемент, елемент затримки, тригер, елемент І, перший і другий елементи АБО, крім того, кожна з К груп пристрою містить три елементи І, елемент НІ, елемент АБО і елемент АБО-НІ, причому в кожній і-й 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, вихід другого елемента АБО з'єднаний з нульовим входом бістабільного елемента, одиничний вхід якого в кожній і-й комірці з'єднаний з входом елемента затримки, R-входом 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 S-вхід тригера, виходи елементів І і-х комірок з першої до (n-1)-ої з'єднані відповідно з S-входами тригерів, ви хід тригера і-ої комірки з'єднаний з першим входом другого елемента АБО, др угий вхід якого є уcтановним входом комірки, а тактовий вхід бістабільного елемента і-ої комірки є синхровходом комірки, вихід кожної і-ої комірки з'єднаний з інфо 4 рмаційним входом (і+1)-ої комірки з першої до (n1)-ої, вихід n-ої комірки є інформаційним виходом j-ої групи пристрою (де j=1 ..., K), одиничні виходи бістабільних елементів n комірок j-ої групи з'єднані відповідно з n входами елемента АБО-НІ групи, вихід якого з'єднаний з першим входом першого елемента І групи, другий вхід якого з'єднаний з першим входом другого елемента І і з входом елемента НІ, вхід синхронізації j-ої групи з'єднаний з другими входами других елементів І відповідних груп і з входом синхронізації 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, установці входи j-x груп з'єднані з установними входами n комірок відповідної групи і з уcтановним входом пристрою, в кожній j-тій групі перший вхід третього елемента І з'єднаний з входом зчитування пристрою, другий вхід з'єднаний з інформаційним виходом групи, крім того, перший вхід елемента АБО гр упи з'єднаний з інформаційним входом групи, його др угий вхід з'єднаний з входом зчитування пристрою, а вихід з'єднаний з другим входом першого елемента І групи. Недоліком прототипу є апаратна складність комірок групи, яка призводить до збільшення складності схеми пристрою. В основу винаходу поставлено задачу створення пристрою для оброблення тривалостей імпульсів, в якому за рахунок введення нових вузлів і зв'язків досягається зменшення складності комірок групи при збереженні його функціональних можливостей, а саме, можливості запису і зчитування інформації у вигляді тривалості сигналу. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для оброблення тривалостей імпульсів, що містить К гр уп, які складаються з n комірок кожна, причому кожна комірка містить бістабільний елемент, елемент І і елемент АБО, крім того, кожна з К груп пристрою містить три елементи І, елемент НІ й елемент АБО, перші входи елементів І іх комірок з першої до (n-1)-ої з'єднані відповідно з одиничними виходами бістабільних елементів (і+1)-х комірок, другий вхід елемента АБО є установним 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 інформаційним виходом j-ої групи пристрою (де j=1, ..., K), вхід син хронізації jої групи з'єднаний з другими входами других елементів І відповідних груп і з входом синхронізації пристрою, вихід кожного j-го елемента НІ з'єднаний з керуючими входами n комірок відповідної групи, установці входи j-x груп з'єднані з установними входами n комірок відповідної групи і установним входом пристрою, перший вхід третього елемента І з'єднаний з входом зчитування пристрою, введено в кожну j-ту гр упу бістабільний елемент групи, причому в кожній j-ій групі перший вхід першого елемента І з'єднаний з входом зчитування пристрою, його другий вхід з'єднаний з входом синхронізації пристрою, перший вхід другого елемента І кожної j-ої групи з'єднаний з інформа 5 38493 ційний входом групи, який також з'єднаний з інформаційним входом першої комірки і входом елемента НІ, входи елемента АБО кожної j-ої групи з'єднані з виходами першого і другого елементів І, а його вихід з'єднаний з синхровходом кожної комірки і тактовим входом бістабільного елемента групи, перший вхід елемента АБО в кожній комірці з'єднаний з інформаційним виходом n-ої комірки, а його вихід з'єднаний з нульовим входом відповідного бістабільного елемента, в кожній комірці, крім n-ої комірки, другий вхід елемента І з'єднаний з її керуючим входом, а його вихід з'єднаний з третім входом елемента АБО, одиничний вхід бістабільного елемента групи з'єднаний з інформаційним виходом (n-1)-ої комірки, його нульовий вхід з'єднаний з установним входом пристрою, а його інформаційний вихід з'єднаний з другим входом третього елемента І кожної j-ої групи, вихід якого є другим інформаційним виходом j-ої групи пристрою, крім того одиничний вхід та одиничний вихід бістабільного елемента кожної комірки є її інформаційним входом та інформаційним виходом відповідно. На кресленні зображено функціональну схему пристрою. Пристрій для оброблення тривалостей імпульсів містить К груп, які складаються з n комірок 11, ..., 1n кожна, причому кожна комірка 1і (і=1, ..., n) містить бістабільний елемент 2, елемент 13, крім комірки 1n, та елемент АБО 4. Кожна з К груп, крім того містить бістабільний елемент 5, елементи І 68, елемент АБО 9, інформаційний вихід 10 групи, елемент НІ 11, вхід 12 синхронізації, інформаційний вхід 13 групи, установний вхід 14, вхід 15 зчитування пристрою та інформаційний вихід 16 групи. В кожній і-й комірці 1і нульовий вхід 17 бістабільного елемента 2 з'єднаний з виходом елемента АБО 4, третій вхід якого, крім n-ої комірки 1n, з'єднаний з виходом елемента І 3 цієї ж комірки, а його другий вхід з'єднаний з установним входом 14 пристрою. Перший вхід елемента І 3 з'єднаний з виходом елемента НІ 11, крім n-ої комірки 1 n, одиничний вхід 18 бістабільногоелемента 2 і-ої комірки 1; (і=2, ..., n) з'єднаний з одиничним виходом 19 бістабільного елемента 2 (і-1)-ої комірки 1і-1, а одиничний вхід 18 бістабільного елемента 2 першої комірки її з'єднаний з інформаційним входом 13 групи. Тактовий вхід 20 бістабільного елемента 2 у кожній комірці 1і з'єднаний з виходом елемента АБО 9, перший вхід елемента АБО 4 у всіх комірках її з'єднаний з одиничним виходом 19 бістабільного елемента 2 n-ої комірки 1n, а другий вхід елемента І 3 у всі х комірках її, крім n-ої, підключений до одиничного виходу 19 бістабільного елемента 2 (і+1)-ої комірки 1і+1. Одиничний вхід 21 бістабільного елемента 5 з'єднаний з одиничним виходом 19 бістабільного елемента 2 (n-1)-ої комірки 1n-1, його тактовий вхід 22 з'єднаний з виходом елемента АБО 9, а нульовий вхід 23 з'єднаний з установним входом 14 пристрою, одиничний вихід 19 бістабільного елемента 2 n-ої комірки 1n з'єднаний з інформаційним виходом 10 групи. 6 Входи елемента АБО 9 з'єднані з виходами елементів І 6, 7, перший вхід елемента І 6 з'єднаний з входом 15 зчитування пристрою, другий вхід елементів І 6,7 з'єднаний з входом 12 синхронізації пристрою, а перший вхід елемента І 7 і вхід елемента НІ 11 з'єднані з інформаційним входом 13 групи. Перший вхід елемента І 8 з'єднаний з входом 15 зчитування пристрою, його другий вхід з'єднаний з одиничним виходом 24 бістабільного елемента 5, а його вихід з'єднаний з інформаційним виходом 16 групи пристрою. Пристрій для оброблення тривалостей імпульсів працює таким чином. Перед початком роботи за сигналом, що надходить на установний вхід 14 групи пристрою, виконується встановлення у нульовий стан бістабільних елементів 2 всіх комірок 11, ..., 1 n та бістабільного елемента 5, оскільки надходить одиничний сигнал на один з входів елемента АБО 4 у всі х комірках 11, ..., 1n. В результаті цього на його виході формується одиничний сигнал, а отже на нульовий вхід 17 бістабільних елементів 2 всіх комірок 11, ..., 1n та на нульовий вхід 23 бістабільного елемента 5 надходить одиничний сигнал. Нульові входи 17 і 23 є входами встановлення у нульовий стан відповідних бістабільних елементів 2 і 5. Запис інформації у вигляді тривалості імпульсів відбувається у такий спосіб. На входи елемента І 7 надходять такі сигнали: одиничний сигнал з інформаційного входу 13 гр упи, тактовий імпульс з входу 12 синхронізації пристрою. Завдяки цьому на вихід елемента І 7 проходить тактовий імпульс, який потім проходить через елемент АБО 9, а отже, з'являється на тактовому вході 20 бістабільних елементів 2 всіх комірок 11, ..., 1n і на тактовому вході 22 бістабільного елемента 5. В той самий час на одиничному вході 18 бістабільного елемента 2 першої комірки її присутній вхідний одиничний сигнал тривалістю mt, де t - час спрацьовування однієї комірки 1і, який надходить з інформаційного входу 13. В наступний момент часу відбувається перемикання бістабільного елемента 2 першої комірки 11 в одиничний стан, в результаті на його одиничному виході 19 і на одиничному вході 18 бістабільного елемента 2 другої комірки 12 з'являється одиничний сигнал. Коли на вхід 12 синхронізації пристрою подається наступний тактовий імпульс, він викликає встановлення в одиничний стан бістабільного елемента 2 другої комірки 12. Отже, з поданням кожного тактового імпульсу на вхід 12 синхронізації пристрою відбувається перемикання бістабільного елемента 2 кожної наступної комірки 1i (i=1, ..., n) в одиничний стан. Таким чином бістабільні елементи 2 спрацьовують послідовно доти, поки часовий інтервал mt не перетвориться в цифровий код, що відповідає кількості m бістабільних елементів 2 відповідних комірок 11, ..., 1 m, які спрацювали за цей час. По закінченню вхідного сигналу на інформаційному вході 13 пристрою тривалістю тт на одиничних виходах 19 m бістабільних елементів 2 комірок 11, ..., 1m присутні одиничні сигнали. Але в подальшому бістабільні елементи 2 усіх комірок 11, ..., 1m-1, окрім m-ої комірки 1m скидаються у нульовий стан. Це відбувається тому, що на входах 7 38493 елемента І 3 відповідних (m-1)-x комірок 1 1, …, 1m-1 з'являються два одиничні сигнали: перший, як наслідок закінчення вхідного сигналу на інформаційному вході 13 пристрою, оскільки тепер на вході елемента НІ 11 присутній нульовий сигнал, другий - з одиничного виходу бістабільного елемента 2 наступної (і+1)-ої комірки 1i+1 (i=1, ..., m-1). На виході елемента І 3 з'являється одиничний сигнал, який проходячи через елемент АБО 4 з'являється на нульовому вході бістабільного елемента 2 і-ої комірки 1і. Це призводить до скидання у н ульовий стан бістабільних елементів 2 (m-1) перших комірок 11, ..., 1m-1 , окрім m-ої комірки 1m. Тобто тепер одиничний сигналприсутній тільки на одиничному виході 19 бістабільного елемента 2 m-ої комірки 1m. Таким чином відбувається запис вхідної інформації, що подана тривалістю mt імпульсів, в одиничному нормальному коді з подальшим збереженням її в одиничному позиційному коді. При надходженні наступного вхідного сигналу певної тривалості kτ на інформаційний вхід 13 групи пристрою на виході 19 бістабільного елемента 2 комірки 1m присутній одиничний сигнал, що приводить до спрацьовування бістабільного елемента 2 комірки 1m+1, який є наступним після останнього, що спрацював. Аналогічно спрацьовують бістабільні елементи 2 наступних комірок 1m+k, кількість яких відповідає тривалості поточного вхідного сигналу. У такий спосіб відбувається додавання тривалостей імпульсів у всіх К гр упах, при цьому задіяно інформаційний вихід 10 групи, який з'єднаний з одиничним виходом 19 бістабільного елемента 2 n-ої комірки 1n. Зчитування відбувається у такий спосіб. На вхід 15 зчитування пристрою подається вхідний імпульс тривалістю nτ, внаслідок чого на тактові входи 20 бістабільних елементів 2 комірок 11, ..., 1n та на тактовий вхід 22 бістабільного елемента 5 надходять імпульси з періодом τ, проходячи через елементи І 6 та АБО 9. Бістабільний елемент 2 комірки 1m в початковий момент часу при зчитуванні знаходиться в одиничному стані. Отже, при надходженні першого тактового імпульсу на одиничний вхід 18 бістабільного елемента 2 комірки 1m+1 діє одиничний сигнал з одиничного виходу 19 бістабільного елемента 2 комірки 1m. Внаслідок цього бістабільний елемент 2 комірки 1m+1 встановиться в одиничний стан. Аналогічний процес спрацьовування наступних комірок 1i буде відбуватися до тих пір, доки бістабільний елемент 2 комірки 1n не встановиться в одиничний стан. Одночасно встановиться в одиничний стан і бістабільний елемент 5. Весь вище описаний процес відбудеться за час (n-m)τ. Поява одиничного сигналу на одиничному виході 19 бістабільного елемента 2 комірки 1n спричинить скидання бістабільних елементів 2 комірок 11, ..., 1n в н ульовий стан, яке відбувається внаслідок находження одиничного сигналу на вхід елемента АБО 4, а отже і надходження одиничного сигналу на нульовий вхід 17 бістабільних елементів 2 відповідних комірок 11, ..., 1n. Коли бістабільний елемент 5 встановиться в одиничний стан, то на другий вхід елемента І 8 почне діяти одиничний сигнал з одиничного виходу 24 бістабільного еле 8 мента 5. На першому вході елемента І 8 також присутній одиничний сигнал, доки триває одиничний сигнал тривалістю nτ на вході 15 зчитування пристрою. Отже, на інформаційному виході 16 пристрою з'я виться одиничний сигнал. У режимі зчитування інформації, яка записана і зберігається у групі комірок 11, ..., 1n , на вхід 15 зчитування пристрою необхідно подати сигнал tзч тривалістю nτ, який також подається на один з входів елементів І 6 та І 8. Але одиничний сигнал на інформаційному виході 16 групи з'явиться у випадку, коли спрацює остання n-на комірка 1n у групі, тобто через проміжок часу зсуву, що дорівнює: tзс=(n-m)t, (1) де m - комірка 1m, що спрацювала останньою в попередньому циклі оброблення (після останнього запису інформації). В результаті на інформаційному виході 16 групи одиничний сигнал буде мати тривалість: (2) tвих=tзч-tзс=nt-(n-m)t=mt, яка дорівнює кількості комірок 11, ..., 1m, що спрацювали, наприклад, при запису інформації. У такий спосіб відбувається зчитування цифрового коду в К групах комірок 11, ..., 1n у вигляді вихідного сигналу з відповідною тривалістю mt. Функціонування пристрою визначається такими часовими, характеристиками. 1. В режимі запису час спрацьовування групи комірок 11, ..., 1n дорівнює tзр=t·m р, р=1, ..., Р, (3) де m р - кількість комірок, що спрацювали при запису р-го вхідного сигналу; t - час спрацьовування однієї комірки 1і (і=1, ..., n). 2. В режимі підсумовування час спрацьовування групи комірок 11, ..., 1n визначається таким чином: Р T = t з1 + t з 2 + ... + t зр = åt р= 1 Зр , де tзр - час запису тривалості р-го вхідного сигналу. 3. В режимі зчитування час спрацьовування (зсуву одиниці) у комірках 11, ..., 1 n гр упи визначається за виразом (1). Тоді тривалість одиничного сигналу на інформаційному ви ході 16 групи з урахуванням виразу (2) буде дорівнювати: tвих=m·t Отже запропонований пристрій виконує пряме перетворення тривалості імпульсів вхідного сигналу у відповідний цифровий код, значення якого визначається кількістю комірок групи, що за час запису спрацювали, а також зворотне перетворення певного значення цифрового коду, що відповідає кількості комірок групи, у тривалість вихідного сигналу при зчитуванні. При цьому для зчитування використовується окремий вхід зчитування пристрою, оскільки тривалість сигналу зчитування tзч має фіксоване значення, а саме tзч=nt, де n - кількість комірок 11, ..., 1n у групі. Крім того, зменшено апаратну складність n комірок у кожній з К груп пристрою при збереженні його функціональних можливостей. 9 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 38493 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601