Трійковий півсуматор на основі багатопорогового елемента багатозначної логіки

Реферат: Трійковий півсуматор на основі багатопорогового елемента багатозначної логіки, який складається з блоку формування порогів, чотирьох емітерних повторювачів та шести струмових перемикачів. Другі виходи першого, другого, третього та четвертого струмових перемикачів з'єднано з першими виходами п'ятого та шостого струмових перемикачів і вони формують перший вихід трійкового півсуматора - суму S. Перші виходи другого і третього струмових перемикачів з'єднано і вони формують другий вихід трійкового півсуматора - перенос С. Перші виходи першого, четвертого струмових перемикачів та другі виходи п'ятого і шостого струмових перемикачів не використовуються. UA 122996 U (12) UA 122996 U UA 122996 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до цифрової обчислювальної техніки, а саме до недвійкової схемотехніки і може бути використана як складова частина для реалізації різноманітних трійкових арифметичних пристроїв. Сучасні комп'ютери використовують переважно двійкову логіку і систему числення. Проте дана логіка має ряд недоліків, які може виправити трійкова логіка і система числення. Використання трійкової логіки є перспективним напрямком розвитку обчислювальної техніки. Беручи за основу саме трійкову схемотехніку, а не двійкову, можна будувати обчислювальні пристрої, які мають більшу швидкодію. Досягнутий рівень техніки в даній галузі характеризується наступними прикладами. Відомий багатопороговий елемент багатозначної логіки [1]. Він складається з блока формування порогів, n емітерних повторювачів і m струмових перемикачів, при цьому на вхід блока формування порогів подаються k вихідних шин попередніх елементів, а n виходів поєднуються з входами n емітерних повторювачів, вихід кожного з n емітерних повторювачів з'єднано з входом щонайменше одного струмового перемикача, кожний з яких має два виходи, причому виходи всіх m струмових перемикачів у сукупності формують вихідну шину багатопорогового елемента багатозначної логіки. Недоліки багатопорогового елемента багатозначної логіки [1]: невизначено, які логічні та арифметичні елементи можна побудувати на основі даного багатопорогового елемента. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається (прототип) є трійковий півсуматор, побудований на порогових елементах трійкової логіки [2]. Він складається з шести блоків формування порогів БФП.1 - БФП.6, кожен з яких має по одному входу і по два виходи. Кожен вихід з'єднується з входом одного з шістнадцяти емітерних повторювачів ЕП.1 ЕП.16. Кожен емітерний повторювач має один вихід, що подається на струмові перемикачі СП.1 - СП.16 відповідно. Елементи БФП3, ЕП5, ЕП6, СП5, СП6 використовуються як формувач констант. Елементи БФП1, ЕП1, ЕП2, СП1, СП2 розділяють першу трійкову змінну "а" на її двозначні компоненти, а елементи БФП2, ЕП3, ЕП4, СП3, СП4 роблять те ж саме з трійковою змінною "b". Усі струмові перемикачі мають по два виходи, які поєднуючись певним чином формують сигнали переносу С і суми S. Недоліки прототипу: складне схемотехнічне рішення, дуже велика кількість елементів. Задача на рішення якої спрямована корисна модель, є створення трійкового півсуматора, для спрощення схемотехнічного рішення та зменшення кількості елементів, з яких він складається. Поставлена задача вирішується за допомогою трійкового півсуматора на основі багатопорогового елемента багатозначної логіки, який складається з блока формування порогів, чотирьох емітерних повторювачів та шести струмових перемикачів, і відрізняється тим, що другі виходи першого, другого, третього та четвертого струмових перемикачів поєднано з першими виходами п'ятого та шостого струмових перемикачів і вони формують перший вихід трійкового півсуматора - суму S, а перші виходи другого і третього струмових перемикачів поєднано і вони формують другий вихід трійкового півсуматора - перенос С, при цьому перші виходи першого, четвертого струмових перемикачів та другі виходи п'ятого і шостого струмових перемикачів не використовуються. Технічний ефект запропонованого пристрою. Суть корисної моделі пояснюється фіг. 1, де 1 - блок формування порогів (БФП), 2.1-2.4 емітерні повторювачі (ЕП), 3.1-3.6 - струмові перемикачі (СП), при цьому на вхід блока формування порогів 1 подаються дві трійкові змінні а і b, а перший вихід через перший емітерний повторювач 2.1 поєднаний з входами першого 3.1 і другого 3.2 струмових перемикачів, другий вихід через другий емітерний повторювач 2.2 з входами третього 3.3 і четвертого 3.4 струмових перемикачів, третій вихід через третій емітерний повторювач 2.3 з входом п'ятого струмового перемикача 3.5, а четвертий вихід через четвертий емітерний повторювач 2.4 з входом шостого струмового перемикача 3.6, при цьому другі виходи першого 3.1, другого 3.2, третього 3.3 та четвертого 3.4 струмових перемикачів поєднано з першими виходами п'ятого 3.5 та шостого 3.6 струмових перемикачів і вони формують перший вихід трійкового півсуматора - суму S, а перші виходи другого 3.2 і третього 3.3 струмових перемикачів поєднано і вони формують другий вихід трійкового півсуматора - перенос С, при цьому перші виходи першого 3.1, четвертого 3.4 струмових перемикачів, та другі виходи п'ятого 3.5 та шостого 3.6 струмових перемикачів не використовуються. Пристрій працює таким чином (фіг. 2). На вхід БФП 1 надходять дві трійкові змінні а і b. БФП формує чотири симетричні пороги, і, в залежності від суми вхідних змінних - чотири вихідних сигнали. Виходи БФП подаються на емітерні повторювачі ЕП1 - ЕП4, на виході яких 1 UA 122996 U формуються напруги +Uб2, -Uб2, +U6i, -Uб1, в залежності від значення функції terlev - суми вхідних струмів, які наведені в табл. 1. Таблиця 1 Напруги, сформовані на виходах блоків емітерних повторювачів ЕП1 - ЕП4 Сума вхідних струмів terlev -0 + ++ 5 10 Вихід ЕП1 Вихід ЕП2 Вихід ЕП3 Вихід ЕП4 +Uб2 1 0 0 0 0 -Uб2 0 0 0 0 1 +Uб1 1 1 0 0 0 -Uб1 0 0 0 1 1 Кожен СП має по два виходи. В табл.2 наведені значення виходів (вихідних струмів) СП в залежності від функції terlev. Дана таблиця ілюструє перетворення, що виконуються багатопороговим елементом багатозначної логіки [1], на основі якого побудований трійковий півсуматор. Використовуючи табл.2 шляхом відповідного поєднання виходів СП побудуємо операції додавання по модулю 3 - суму S та перенос С (табл. 3). Таблиця 2 Значення виходів (вихідних струмів) струмових перемикачів СП1 - СП6 Сума вхідних струмів terlev -0 + ++ Вихідні сигнали струмових перемикачів СП1, СП2 +R2 0 + + + + СП3, СП4 +L2 + 0 0 0 0 -R2 0 -L2 0 0 0 0 СП5 +R1 0 0 + + + СП6 +L1 + + 0 0 0 -R1 0 0 -L1 0 0 0 Таблиця 3 Таблиця істинності трійкового півсуматора (виходи S та С) і значення виходів СП а 0 0 0 + + + 15 20 b 0 + 0 + 0 + terlev 0 0 + 0 + ++ S + 0 0 + 0 + 2(+L2(ab), -L2(ab)) ++ 0 0 0 0 0 0 0 - +R1(ab),-R1(ab) 0 0 + 0 + + с 0 0 0 0 0 0 0 + +R2(ab), -R2(ab) 0 0 0 0 0 0 0 + З табл. 3 випливає, що: S=2(+L2(ab),-L2(ab)),+R1(аb),-R1(аb) C=+R2(аb),-R2(аb) Таким чином, для отримання суми S поєднуємо виходи +L2 СП1 та СП2, -L2 СП3 та СП4, +R1 СП5, -R1 СП6, а для отримання переносу С поєднуємо виходи +R2CП2, -R2 СП3. Невикористані виходи струмових перемикачів можна застосувати в інших частинах більш складних систем. 2 UA 122996 U 5 10 15 Для порівняння, на фіг. 3 приведено структуру прототипу (трійковий півсуматор, побудований на основі порогових елементів трійкової логіки [2]) у вигляді, аналогічному запропонованому трійковому півсуматору. Кількість елементів в прототипі набагато більша. Прототип складається з шести порогових елементів трійкової логіки, що в свою чергу містять блок формування порогів, емітерні повторювачі та струмові перемикачі. Загалом виходить 38 елементів. Запропонований трійковий півсуматор побудований на основі лише одного багатопорогового елемента багатозначної логіки, що дозволяє використати 11 елементів. Тобто запропонована схема містить більш ніж у 3 рази менше елементів. Таким чином, запропонований трійковий півсуматор завдяки тому, що він побудований на основі багатопорогового елемента багатозначної логіки, містить менше елементів, має спрощене схемотехнічне рішення, як наслідок зменшується його споживання потужності та підвищується швидкодія. Джерела інформації:. 1. Заявка на пат. № u201701717 Україна, Н03К 19/00. Багатопороговий елемент багатозначної логіки. Від. 23.02.17. 2. Пат. 2394366 Россия, МПК (2006.01) Н03К 19/00. Пороговый элемент троичной логики и элементы на его основе. Опубл. 10.07.2010. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Трійковий півсуматор на основі багатопорогового елемента багатозначної логіки, який складається з блока формування порогів, чотирьох емітерних повторювачів та шести струмових перемикачів, який відрізняється тим, що другі виходи першого, другого, третього та четвертого струмових перемикачів поєднано з першими виходами п'ятого та шостого струмових перемикачів і вони формують перший вихід трійкового півсуматора - суму S, а перші виходи другого і третього струмових перемикачів поєднано і вони формують другий вихід трійкового півсуматора - перенос С, при цьому перші виходи першого, четвертого струмових перемикачів та другі виходи п'ятого і шостого струмових перемикачів не використовуються. 3 UA 122996 U 4 UA 122996 U 5 UA 122996 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6