Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
КОММУТАЦИОННЫЙ РЕЛЯТОР ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ БАЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ КОМПЛЕМЕНТАРНОЙ АЛГЕБРЫ
КОММУТАЦИОННЫЙ РЕЛЯТОР ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ БАЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ КОМПЛЕМЕНТАРНОЙ АЛГЕБРЫ

КОММУТАЦИОННЫЙ РЕЛЯТОР ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ БАЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ КОМПЛЕМЕНТАРНОЙ АЛГЕБРЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, к электронным устройствам автоматики и систем управления и может быть использовано для параллельного воспроизведения бинарных операций комплементарной алгебры. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа воспроизводимых операций. Устройство содержит компаратор, ключи и резисторы. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2170456
Класс(ы) патента: G06G7/25
Номер заявки: 2000128173/09
Дата подачи заявки: 10.11.2000
Дата публикации: 10.07.2001
Заявитель(и): Ульяновский государственный технический университет
Автор(ы): Волгин Л.И.
Патентообладатель(и): Ульяновский государственный технический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, к электронным устройствам автоматики и систем управления и может быть использовано для параллельного воспроизведения бинарных операций комплементарной алгебры - КА-конъюнкции и КА-дизъюнкции, для взвешенного суммирования и воспроизведения среднего значения двух аналоговых сигналов и др.
Известны коммутаторные схемы, построенные на ключах со скрещенным соединением двух из четырех ключей (см., например, Шестаков В.И. Алгебра коммутаторных схем // Синтез релейных структур: Труды международного симпозиума. - М.: Наука, 1965, с. 87-96, рис. 2, 3 и др.).
Известные коммутаторы воспроизводят только одну функцию - операцию инверсии разности двух аналоговых сигналов, что существенно ограничивает их функциональные возможности.
Наиболее близким к предложенному схемному решению является коммутационный релятор, построенный на четырех ключах с перекрестным соединением двух последовательно соединенных однотипных ключей, в котором управление состоянием ключей (замкнут, разомкнут) осуществляется от компаратора, на первый и второй входы которого подаются управляющие аналоговые напряжения (см. Волгин Л.И. Логико-алгебраические модели электрических цепей, содержащих реляторные коммутаторы // Математические методы и модели: Труды международной конференции. - Ульяновск: УлГТУ. Т. 3, с. 85-88, рис. 1).
Недостатком прототипа является ограниченные функциональные возможности.
Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа воспроизводимых операций.
Технический результат достигается тем, что в коммутационный релятор, содержащий компаратор, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, введены первый, второй, третий и четвертый резисторы, выходные выводы которых соединены соответственно с входными выводами первого, второго, третьего и четвертого ключей, входные выводы первого и второго резисторов соединены и образуют первый переключательный вход коммутационного релятора, входные выводы третьего и четвертого резисторов соединены и образуют второй переключательный вход коммутационного релятора.
Схема коммутационного релятора изображена на фиг. 1. Здесь 1 есть компаратор, на неинвертирующий и инвертирующий входы которого подаются управляющие напряжения x1 и x2; 2 - группа четырех ключей, содержащая первый замыкающий S, второй размыкающий третий замыкающий S2 и четвертый размыкающий ключи; R1, R2, R3 и R2 - соответственно первый, второй, третий и четвертый резисторы с сопротивлениями R1, R2, R3 и R4.
Схема содержит базовый релятор, содержащий компаратор 1 и группу ключей 2, состоящую из первого замыкающего S1, второго размыкающего третьего замыкающего S2 и четвертого размыкающего ключей. Управляющие входы всех ключей присоединены к выходу компаратора 1, неинвертирующий и инвертирующий входы которого являются соответственно первым и вторым компараторными входами коммутационного релятора.
К входным выводам первого, второго, третьего и четвертого ключей присоединены соответственно выходные выводы первого R1, второго R2, третьего R3 и четвертого R4 резисторов. Выходные выводы первого S1 и третьего S2 ключей соединены, второго и четвертого ключей соединены и образуют соответственно первый Z1 и второй Z2 выходы коммутационного релятора. Входные выводы первого R1 и второго R2 резисторов соединены и образуют первый переключательный вход коммутационного релятора, входные выводы третьего R3 и четвертого R4 резисторов соединены и образуют второй переключательный вход коммутационного релятора.
Работа коммутационного релятора осуществляется следующим образом. При x1 > x2 ключи S1 и S2 замкнуты, а ключи разомкнуты, что соответствует положению ключей на фиг. 1. Следовательно сигналы y1 и y2 проходят на первый выход коммутационного релятора, а Z2=0 (сигнал на выходе Z2 отсутствует). При x1 < x2 имеем обратную картину - ключи S1 и S2 разомкнуты, а ключи замкнуты, т. е. сигналы y1 и y2 через ключи проходят на второй выход Z2, а сигнал на первом выходе Z1 отсутствует (Z1 = 0).
Следовательно для ненагруженного коммутационного релятора
Z1 = ΛA(y1,y2) = a31y1+a13y2, Z2 = 0 при x1 > x2, (1)
Z1 = 0 при x1 < x2, (2)
где Λ и V есть символы соответственно КА-конъюнкции и КА-дизъюнкции. Здесь
a13 = R1/(R1 + R3), a31 = R3/(R1 + R3), a24 = R2/(R2 + R4), a42 = R4/ (R2 + R4)
есть весовые коэффициенты, связанные в (1) и (2) попарно условиями комплементарности a13 + a31 = 1, a24 + a42 = 1, A = (a13, a31) и - кортежи весовых коэффициентов соответственно в выражениях (1) и (2).
Согласно (1) и (2) коммутационный релятор по первому и второму выходам воспроизводит соответственно операции КА-конъюнкции и КА-дизъюнкции, т.е. взвешенные суммы двух аналоговых сигналов y1 и y2.
Согласно (1) и (2) при a13 = a31 и a24 = a42 (при R1 = R3, R2 = R4, R1, R2, R3 и R4 - соответственно первый, второй, третий и четвертый резисторы с сопротивлениями R1, R2, R3 и R4) коммутационный релятор воспроизводит среднее арифметическое двух сигналов
Z1 = (y1 + y2)/2, Z2 = 0 при x1 > x2;
Z2 = (y1 + y2)/2, Z1 = 0 при x1 < x2,
При R3 = R2, R4 = R1 воспроизводятся двойственные КА-конъюнкция и КА-дизъюнкция, т. е. бинарные КА-функции в едином базисе весовых коэффициентов и предикатных переменных Y = (y1, y2):
Z2 = 0 при x1 > x2,
Z1 = 0 при x1 < x2,
где a = R1/(R1 + R2),
Если при x1 > x2 входное напряжение y2=0, то выходные напряжения
Z1 = y1R3/(R1 + R3) = y1a31, Z2 = 0
При y1 = 0 и x1 < x2 выходные напряжения
Z2 = y2R2/(R2 + R4) = y2a24, Z1 = 0.
В этом случае коммутационный релятор является делителем напряжения с управляемой коммутацией выходных напряжений Z1 и Z2.
При y1 = x1 и y2 = x2 (при согласованном соединении первого и второго переключательных входов соответственно с первым и вторым компараторными входами коммутационного релятора), приходим к схеме коммутационного релятора, изображенной на фиг. 2, с принудительным переключением состояний ключей на дуальные, воспроизводящего бинарные операции предикатной алгебры выбора:

Здесь I(x) есть единичная функция (оператор Хевисайда), равная нулю при x < 0 и единице при x > 0, I = (I12, I21) - базовый кортеж весовых коэффициентов I12 = I(x1 - x2), I21 = I(x2 - x1) = 1-I12, I12 + I21 = 1.
Согласно (3) схема, представленная на фиг. 2, воспроизводит операцию альтернативного выбора одного из выходных напряжений Z1 и Z2. При этом все вышеприведенные формулы для Z1 и Z2 остаются в силе при замене в них переменных y1 и y2 соответственно на x1 и x2.
Коммутационный релятор может быть использован и как параметрический R-релятор с использованием в качестве выходных величин сопротивлений Ri:

где подстрочные индексы указывают входы и выходы, между которыми фиксируются сопротивления Ri∈{R1,R2,R3,R4}.
Таким образом, предложенная схема имеет более широкие функциональные возможности при минимальных аппаратурных затратах.
Формула изобретения: Коммутационный релятор для воспроизведения базовых операций комплементарной алгебры, содержащий компаратор, выход которого соединен с управляющими входами первого замыкающего, второго размыкающего, третьего замыкающего и четвертого размыкающего ключей, выходные выводы первого и третьего ключей объединены и образуют первый выход коммутационного релятора, выходные выводы второго и четвертого ключей объединены и образуют второй выход коммутационного релятора, отличающийся тем, что в схему коммутационного релятора введены первый, второй, третий и четвертый резисторы, выходные выводы которых присоединены соответственно к входным выводам первого, второго, третьего и четвертого ключей, входные выводы первого и второго резисторов соединены и образуют первый переключательный вход коммутационного релятора, входные выводы третьего и четвертого резисторов соединены и образуют второй переключательный вход релятора.