Аналоговый триггер

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в запоминании максимального значения аналогового сигнала в непрерывном числовом диапазоне от нуля до единицы, включая произвольное дробное значение. Триггер содержит первый элемент (Э) максимум из двух (1), выход Р которого через первый Э дополнение до единицы (2) соединен с первым входом второго Э максимум из двух (3). Выход Q Э (3) через второй Э дополнение до единицы (4) соединен с первым входом первого Э (1). Второй вход S первого Э (1) является входом S контролируемого сигнала. Второй вход R второго Э (3) является входом (6) импульсного сигнала сброса, принимающего значения 0 и 1. Сигналы S, Р, Q изменяются в непрерывном диапазоне чисел от нуля до единицы. Выход Р фиксирует максимальное значение сигнала S на временном интервале, соответствующем промежутку между импульсами сигнала R. Триггер требует минимальных аппаратных затрат для реализации функции запоминания максимального значения аналогового сигнала. Кроме того, если сигналы S и R-двоичные, то данный аналоговый триггер реализует функцию двоичного RS-триггера. 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области вычислительной техники - преимущественная область использования - системы логики и обработки аналоговых сигналов.

Известны различные устройства для запоминания максимального значения аналогового сигнала, например устройство выбора экстремальных значений аналоговых величин по патенту России 93015088, МПК G 06 F 7/04, содержащее элементы сравнения, группу элементов И, группу шин задания опорного напряжения, блок выделения адреса, элемент ИЛИ. Для решения задачи запоминания максимального значения аналогового сигнала данное устройство достаточно сложно и дорого.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является принятый за прототип, известный, традиционный RS-триггер (см. Брукшир Дж.Гленн "Введение в компьютерные науки", М., Вильямс, 2001, рис. 1.5, с. 45). Этот триггер содержит четыре логических элемента: два двухвходовых и два одновходовых. При этом выход первого двухвходового элемента через первый одновходовый элемент связан с первым входом второго двухвходового элемента, выход последнего связан через второй одновходовый элемент с первым входом первого двухвходового элемента, второй вход которого является входом установки, а второй вход второго двухвходового элемента является входом сброса.

Данное устройство обладает тем недостатком, что оно запоминает максимальное значение только двоичного сигнала: либо ноль, либо единицу, так как выполнено на логических элементах двоичной логики, например на двоичных двухвходовых ИЛИ и двоичных одновходовых инверторах. Аналоговые же сигналы различаются только по указанным двоичным значениям.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение запоминания максимального значения аналогового сигнала в непрерывном числовом диапазоне от нуля до единицы, включая произвольное дробное значение, при наименьших аппаратурных затратах.

Для решения поставленной задачи в аналоговом триггере, содержащем четыре логических элемента, причем выход первого двухвходового элемента, являющийся выходом аналогового триггера, через первый одновходовый элемент связан с первым входом второго двухвходового элемента, выход последнего, являющийся инверсным выходом аналогового триггера, связан через второй одновходовый элемент с первым входом первого двухвходового элемента, второй вход которого является входом аналогового триггера, а второй вход второго двухвходового элемента является входом сброса, двухвходовые логические элементы триггера выполнены по схеме "максимум из двух", а его одновходовые логические элементы выполнены по схеме "дополнения до единицы".

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Выход первого двухвходового логического элемента 1 "максимум из двух" соединен со входом первого элемента 2 "дополнение до единицы". Выход элемента 2 соединен с первым входом второго элемента 3. Выход элемента 3 через элемент 4 "дополнение до единицы" соединен с первым входом элемента 1. Второй вход 5 элемента 1 является входом контролируемого сигнала S. Второй вход 6 элемента 3 есть вход сигнала сброса R. Выход 7 элемента 1 является основным выходом максимального значения Р контролируемого сигнала S. Выход 8 элемента 3 является выходом инверсного значения Q максимального значения контролируемого сигнала.

Функционирование аналогового триггера описывается следующей системой уравнений: P(t)=max(S(t-1), 1-Q(t-1)), Q(t)=max(R(t-1), 1-P(t-1)), где t - текущий момент дискретного времени, (t-1) - предыдущий момент дискретного времени, S(t) - контролируемый сигнал, R(t) - сигнал сброса, P(t) - основной выходной сигнал, Q(t) - инверсный выходной сигнал.

В режиме запоминания максимального значения Р контролируемого сигнала S сигнал R на входе 6 сброса должен быть установлен в ноль. Контролируемый сигнал S на входе 5 изменяется произвольно в диапазоне от нуля до единицы нормированного напряжения. При этом, согласно вышеприведенной системе уравнений, на выходе 7 (Р) фиксируется наибольшее из всех значений сигнала S за все то время, пока сигнал R на входе 6 установлен в ноль. Сигнал R, в общем случае, изменяется в том же диапазоне, что и сигнал S. Но для корректной работы аналогового триггера должен принимать два значения: ноль и единица. В последнем случае, согласно системе уравнений, на выходе 7 (Р) устанавливается нулевое значение. Таким образом, сигнал R на входе 6 должен быть импульсным. Максимальное значение сигнала S фиксируется на выходе 7 (сигнал Р) в промежутках между импульсами сигнала R на входе 6. Инверсное значение Q (дополнение до единицы сигнала Р) фиксируется на выходе 8.

В том случае, когда как сигнал R, так и сигнал S принимают только два значения 0 и 1, аналоговый триггер работает как известный двоичный триггер.

Таким образом, за счет замены двоичных элементов в триггере на элементы "максимум из двух" и "дополнение до единицы" достигается заявленный эффект: обеспечивается запоминание максимального значения аналогового сигнала в непрерывном числовом диапазоне от нуля до единицы, включая произвольное дробное значение, при наименьших аппаратурных затратах.

Заявленное техническое решение не является очевидным, а его технический уровень достаточно высок.

Возможность промышленного применения предлагаемого изобретения не вызывает сомнений, так как: - устройство предназначено для использования в конкретной отрасли народного хозяйства, а именно в производстве и эксплуатации средств вычислительной техники, в частности в системах контроля и управления; - реализация устройства возможна с помощью описанных в заявке схемных решений и промышленной элементной базы; - устройство способно обеспечить достижение заявленного технического эффекта; - устройство технологично в изготовлении путем использования средств производства интегральных микросхем.

Формула изобретения

Аналоговый триггер, содержащий четыре логических элемента, причем выход первого двухвходового элемента, являющийся выходом аналогового триггера, через первый одновходовый элемент связан с первым входом второго двухвходового элемента, выход последнего, являющийся инверсным выходом аналогового триггера, связан через второй одновходовый элемент с первым входом первого двухвходового элемента, второй вход которого является входом аналогового триггера, а второй вход второго двухвходового элемента является входом сброса, отличающийся тем, что двухвходовые логические элементы выполнены по схеме максимум из двух, а одновходовые логические элементы выполнены по схеме дополнения до единицы.

РИСУНКИ

Рисунок 1