DE3125783C2 - Circuit arrangement for logical links of a ternary number system - Google Patents
Circuit arrangement for logical links of a ternary number systemInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für logische Verknüpfungsglieder (Und-, Oder-, Inverter-, Anti- und Isolier-), die aus mindestens einem Schaltelement einer ersten Art (K) und/oder mindestens einem Schaltelement einer zweiten Art (KΔ) gebildet sind. Die Schaltelemente beider Arten (K und KΔ) sind durch optoelektronische Koppeleinrichtungen realisiert, deren Ein- und Ausgänge (1, 2 und 3, 4) elektrisch entkoppelt sind. Die aus den Verknüpfungsgliedern gebildeten Halb- und Volladdiereinrichtungen (HAD und VAD) (Fig. 7b und Fig. 8b) dienen zur rechenoperativen Verarbeitung von Daten eines ternären Zahlensystems. Derartige Addiereinrichtungen werden in kommerziellen Rechenanlagen verwendet. dieser Verbindungen sowie diese enthaltende biozide Mittel, insbesondere mit fThe invention relates to a circuit arrangement for logic gates (AND, OR, inverter, anti and insulating), which are formed from at least one switching element of a first type (K) and / or at least one switching element of a second type (KΔ) . The switching elements of both types (K and KΔ) are implemented by optoelectronic coupling devices, the inputs and outputs (1, 2 and 3, 4) of which are electrically decoupled. The half and full adding devices (HAD and VAD) formed from the logic elements (FIGS. 7b and 8b) are used for the computational processing of data of a ternary number system. Such adders are used in commercial computing systems. these compounds and biocidal agents containing them, in particular with f
Description
N = a 0 - 3" + a 1 ■ 3> + a 2 - 32 + a 3 · 3K.. N = a 0 - 3 "+ a 1 ■ 3> + a 2 - 3 2 + a 3 3K ..
Die Wertigkeit von a kann technisch realisiert +1,0 oder — 1 bzw. H (high), 0 (zero) oder L (low) annehmen. Mit einem Ein-Byte-Speichcr, d. h. mit einem Speicher mit η = 8 Speichcrstelien, die jeweils drei voneinander unterschiedliche Schaltzuständc annehmen können, sind demzufolge 3 " = 6561 verschiedene Zeichen darstellbar. Technically implemented, the valence of a can assume +1.0 or - 1 or H (high), 0 (zero) or L (low). With a one-byte memory, that is to say with a memory with η = 8 memory cells, each of which can assume three mutually different switching states, 3 "= 6561 different characters can therefore be represented.
Im Vergleich zu der bekannten binären Logik, bei der die Spcicherstellen nur zwei unterschiedliche Schall/.ustände annehmen können, sind mit einem glcichgeartcten Speicher lediglich 2 " = 256 unterschiedliche Zeichen abzubilden.Compared to the well-known binary logic in which the memories only create two different sound / .states can assume that with a similar memory there are only 2 "= 256 different characters map.
Für die Praxis bedeutet der Einsatz der terniiren Logik zur Durchführung von Rechenoperationen im Vergleich iw derzeit üblichen binären Logik, daß der Zeichenvorrat bei gleichem Speichervolumen um den Faktor 1,5" höher liegt bzw. bei gleichem Rechenvolumen der Speicher um diesen Faktor verkleinert werden kann.For the practice of the use of the ternary logic to perform arithmetic operations is compared currently iw usual binary logic that the character set for the same storage volume is higher by a factor of 1.5 "and the memory can be reduced by this factor with the same volume of calculation.
Aus der Literatur, z. B. Proc of the llishlh Intern. Symp. on Multiple-Valued Logic, Rosemont. Illinois. 1978, S. 1—6, sind bereits Schaltbausteine mit sogenanntem Tristateverhaltcn vorgeschlagen, aus denen Verknüpfungsglieder zur Realisierung von Addicr-Schalteinrichtungen für die Anwendung der ternären l-ogik aufzubauen wären und die aus Schaltelementen unterschiedlicher Art bestehen, /.. B. DE-DS 22 03 875. Allerdings haben diese bekannten Schaltbausteine unter anderem den Nachteil, daß ihre Ein- und Ausgangskreise galvanisch miteinander verkoppelt sind, so daß beispielsweise durch Spannungstoleranzen und/oder entsprechenden Bauteiletoleranzen eine eindeutige Auswertung der einzelnen Schaltzustände erschwert ist und unter Umständen aufgrund von größeren Abweichungen Fehlerrechnungen nicht auszuschließen sind.From the literature, e.g. B. Proc of the llishlh Intern. Symp. On Multiple-Valued Logic, Rosemont. Illinois. 1978, pp. 1-6, are already switching modules with so-called Tristateverhaltcn proposed from which logic elements for the implementation of Addicr switching devices for the application of the ternary logic and would have to be built from switching elements of different types exist, / .. B. DE-DS 22 03 875. However, these known switching modules have under among other things, the disadvantage that their input and output circuits are galvanically coupled to each other, so that, for example a clear evaluation through voltage tolerances and / or corresponding component tolerances the individual switching states is difficult and possibly due to major deviations Error calculations cannot be ruled out.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Nachteile der bisher bekannten Schaltbaustei'-e zu vermeiden und darüber hinaus die für die Rechenoperationen notwendigen Verknüpfungsglieder möglichst einfach und im Hinblick auf ihre strukturelle Zusammensetzung mit möglichst geringem Aufwand aufzubauen. Erfindungsgemäß wird dies durch die Kombination der Merkmale 1.1 bis 1.5 erreicht.The object of the invention is that the disadvantages of the previously known Schaltbaustei '- to avoid e and as simple as possible to build up the necessary arithmetic operations gates and beyond in terms of their structural composition with the least possible effort. According to the invention, this is achieved through the combination of features 1.1 to 1.5.
Als erfindungswesentlich ist der Einsatz von Schaltelementen mit unterschiedlich gerichteten Steuerverhalten bei gleichen Eingangsbedingungen anzusehen, deren Ein- und Ausgänge elektrisch völlig voneinander getrennt sind, so daß eine strommäßige Verkopplung der Ein- und Ausgangskreise der jeweiligen Schaltelemente von vornherein ausgeschlossen ist. Damit ist in einfacher Weise erreicht, daß die sonst üblichen Gleichstromkomponenten praktisch nicht mehr vorhanden sind, da die Informationen statistisch gesehen ebenso viele positive wie negative Impulse enthalten.The use of switching elements with differently directed control behavior is essential to the invention if the input conditions are the same, their inputs and outputs are electrically completely different from each other are separated, so that a current coupling of the input and output circuits of the respective switching elements is excluded from the outset. This achieves in a simple manner that the otherwise usual direct current components is practically no longer available, as the information is statistically the same contain many positive and negative impulses.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltelemente der ersten und der zweiten Art als optoelektronische Koppeleinrichtungen realisiert sind. Damit sind die einzelnen Verknüpfungsglieder hinsichtlich ihres strukturellen Aufbaus in einfacher Weise zu realisieren und lassen sich ohne besondere Schwierigkeiten in die derzeit verwendeten Modultechniken integrieren.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the switching elements of the first and the second type are implemented as optoelectronic coupling devices. This is how the individual links are to be implemented in a simple manner with regard to their structural design and can be can be integrated into the currently used module technology without any particular difficulty.
Optoelektrische Koppeleinrichtungen sind für den Aufbau binärer Verknüpfungsglieder bekannt, DE-OS 23 10 053, DE-AS 25 27 520, Radio Fernsehen Elektronik, 27 (1 978) Heft 3. Seite 197.Optoelectric coupling devices are for the Structure of binary logic elements known, DE-OS 23 10 053, DE-AS 25 27 520, radio television electronics, 27 (1 978) issue 3.page 197.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Ansprüche 3 bis 7 definiert, die im einzelnen den Aufbau der unterschiedlichen Verknüpfungsglieder — das Und-Verknüpfungsglied durch Anspruch 3, das Oder-Verknüpfungsglied durch Anspruch 4, das Inverter-Verknüpfungsglied durch Anspruch 5, das Anti-Verknüpfungsglied durch Anspruch und das Isolier-Verknüpfungsglied durch Anspruch 7 — angeben.Further advantageous embodiments of the invention are defined by claims 3 to 7, which in detail the structure of the different links - the AND link by claim 3, the OR logic element by claim 4, the inverter logic element by claim 5, the anti-linker by claim and the isolating link by claim 7 - indicate.
Mit dem Anspruch 8 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung des durch Anspruch 7 beanspruchten Isolier-Vcrkniipfungsglicdes gegeben, bei dem die Isolierfunktion nunmehr sowohl beim Anliegen des po- ri sitiven Potentials an der Positivpoienlial führenden Anschlußklemme als auch beim Anliegen des negativen Potentials an der Negativpotential führenden Anschlußklemme wirksam werden kann.With the claim 8, an advantageous development of the invention is given the claimed by claim 7. Insulating Vcrkniipfungsglicdes, wherein the insulating function now both the concerns of the po- r i sitiven potential at the Positivpoienlial live terminal as well as upon application of the negative potential to the negative potential leading terminal can take effect.
Weitere vorteilhafte Ausgestallungen der ErfindungFurther advantageous configurations of the invention
to sind durch die Kombination der Merkmale 9.1 bis 9.3, die die Halbaddiereinrichiung beschreiben, und durch die Kombination der Merkmale 10.1 bis 10,5, welche die Volladdiereinrichtung beschreiben, gegeben.to are due to the combination of features 9.1 to 9.3, which describe the half adding device, and through the combination of features 10.1 to 10.5, which describe the full adding device, is given.
Die Erfindung wird durch die F i g. 1 bis 8 näher erläutert, wobei die Fig. t das prinzipielle Schaltbild des Schaltelements der ersten und zweiten Art zeigt, die F i g. 2a bis 6a die jeweilige Struktur und die F i g. 2b bis 6b das jeweilige Schaltsymbol der verschiedenen Verknüpfungsglieder (Und-, Oder-, Inverter-, Anti- und lsolier-Verknüpfungsglied) darstellen und die F ι g. 7a bzw. 8a das jeweilige Schaltsymbol und die F i g. 7b bzw. 8b die konkrete Ausführungsform der Halbaddiereinrichtung bzw. der Volladdiereinrichtung angeben.The invention is illustrated by FIGS. 1 to 8 explained in more detail, Fig. t shows the basic circuit diagram of the switching element of the first and second type, the F i g. 2a to 6a show the respective structure and FIG. 2b to 6b the respective circuit symbols of the various logic elements (And, or, inverter, anti and isolation link) represent and the F ι g. 7a and 8a the respective circuit symbol and the F i g. 7b and 8b, respectively specify the specific embodiment of the half adding device or the full adding device.
Die Fig. 2a zeigt das Und-Verknüpfungsglied, bei dem die Schaltelemente der ersten Art (K 12, K .32) als optoelektronische Koppeleinrichtungen vom Typ »pnp« und die Schaltelemente der zweiten Art (K'22, K'42) als optoelektronische Koppeleinrichtungen vom Typ »npn« ausgeführt sind. Die Eingänge (1, 2) vom jo Schaltelement der ersten Art K 12 und vom Schaltelement der zweiten Art K'22 sind antiparallel mit der Eingangsklemme £12 und mit der Nullpotential führenden Anschlußklemme 0 verbunden. Analog sind die Eingänge vom Schaltelement der ersten Art K 32 und vom j5 Schaltelement der zweiten Art K'42 mit der Eingangsklemme £22 und der Nullpotential führenden Anschlußklemme 0 verbunden. Zur Realisierung der Und-Funktion sind die Ausgänge des ersten und zweiten Schaltelements der ersten Art K 12 und K 32 bzw. die Ausgänge des ersten und zweiten Schaltelements der zweiten Art K'22 und K'42 in Reihe geschaltet.2a shows the AND logic element in which the switching elements of the first type (K 12, K .32) as optoelectronic coupling devices of the "pnp" type and the switching elements of the second type (K'22, K'42) as optoelectronic Coupling facilities of the type »npn« are implemented. The inputs (1, 2) from the switching element of the first type K 12 and from the switching element of the second type K'22 are connected in anti-parallel to the input terminal £ 12 and to the terminal 0 carrying zero potential. Analogously, the inputs of the switching element of the first type K 32 and of the j5 switching element of the second type K'42 are connected to the input terminal £ 22 and the connection terminal 0 carrying zero potential. To implement the AND function, the outputs of the first and second switching element of the first type K 12 and K 32 or the outputs of the first and second switching element of the second type K'22 and K'42 are connected in series.
Das hier dargestellte Und-Verknüpfungsglied mit seinen zwei Eingangsklemmen (E 12, £22) kann durch entsprechende Erweiterungen auch beliebig viele Ein- « gangsklemmen aufweisen, so daß dieses Ausführungsbeispiel nicht auf ein Und-Gatter mit zwei Eingangsklemmen beschränkt ist. The AND logic element shown here with its two input terminals (E 12, £ 22) can also have any number of input terminals through appropriate extensions, so that this embodiment is not limited to an AND gate with two input terminals.
Zur Funktionsweise ist nachfolgend die sogenannte Wahrheitstabelle für das Und-Verknüpfungsglied angegeben. Es zeigt sich, daß nur bei Identität der beiden Werte an den Eingangsklemmen £12 und £22 auch dieser Wert an der Ausgangsklemme A 2 erscheint, während in allen anderen Fällen an der Ausgangsklemme A 2 Nullpotential anliegt.The so-called truth table for the AND-logic element is given below for the functionality. It can be seen that only if the two values at input terminals £ 12 and £ 22 are identical, this value also appears at output terminal A 2 , while in all other cases zero potential is applied to output terminal A 2.
Wahrheitstabelle für das Und-VerknüpfungsgliedTruth table for the AND logic element
ίοίο
Die F i g. 2b gibt das Symbol des Und-Verknüpfungsgliedes an, wobei die Eingangsklemmen mit E12 und £ 22 und der Ausgang mit A 2 bezeichnet ist.The F i g. 2b indicates the symbol of the AND logic element, the input terminals being labeled E12 and £ 22 and the output being labeled A 2.
Das Oder-Verknüpfungsglied, dargestellt in Fig.3a, ist eingangsseitig wie das Und-Verknüpfungsglied in Fig. la geschaltet. Lediglich ausgangsseitig arbeiten die ersten und zweiten Schaltelemente der ersten und zweiten Art K 13 K33, K'23 und K'43 mit gleich großen Arbeitswiijersiänden, dem ersten Widerstand R 13 und dem zweiten Widerstand R 23, auf den gemeinsamen Ausgang der Ausgangsklemme A 3. Wie der nachfolgend dargestellten Wahrheitstabelle zu entnehmen ist. sind bei entgegengesetzten Eingangspotentialen an der ersten Eirigangsklemme £13 und an der zweiten Eingangsklemme £23 entweder die ersten und zweiten Schaltelemente der ersten Art K 13, K 33 oder die ersten und 2,weiten Schaltelemente der zweiten Art K'23, K'43 ausgangsseitig durchgeschaltet, so daß bei der Gleichheit des ersten und zweiten Widerstandes R 13, R23 sich wiederum Nullpotential an der Ausgangsklemme A 3 einstellt.The OR logic element, shown in FIG. 3a, is connected on the input side like the AND logic element in FIG. La. Only on the output side do the first and second switching elements of the first and second type K 13, K 33, K'23 and K'43 work with the same working resistance, the first resistor R 13 and the second resistor R 23, on the common output of the output terminal A 3 As can be seen from the truth table shown below. If the input potentials at the first input terminal £ 13 and the second input terminal £ 23 are opposite, either the first and second switching elements of the first type K 13, K 33 or the first and 2, wide switching elements of the second type K'23, K '43 are on the output side switched through, so that when the first and second resistors R 13, R23 are equal, zero potential is again established at the output terminal A 3.
Auch bei dem Oder-Verknüpfungsglied ist durch entsprechende Erweiterungen die Anzahl der Eingangsklemmen beliebig zu erweitern. In the case of the OR link, too, is appropriate Extensions to expand the number of input terminals as required.
K'25, K'35, K'45 realisiert, d. h., hier sind optoelektronische KoppeWinrichtungen vom Typ »npn« eingesetzt, die ungleich gepolt in Reihe geschaltet sind und grundsätzlich N-Potential durchschalten.K'25, K'35 realized, K '45, that is, here optoelectronic KoppeWinrichtungen type "NPN" are used that are not equal polarity connected in series and basically N potential switch through.
WahrheitstabelleTruth table
des Anti-Verknüpfungsgliedcsof the anti-linker
IOIO
1515th
2020th
JOJO
35 Die F i g. 5b zeigt das Schaltsymbol des Anti-Verknüpfungsgliedes mit der ersten Eingangsklemme £15 und der zweiten Eingangsklcmme £25 sowie der Ausgangsklemme Λ 5. 35 The F i g. 5b shows the circuit symbol of the anti-link with the first input terminal £ 15 and the second input terminal £ 25 and the output terminal Λ 5.
Die F i g. 6a zeigt das Isolier-Verknüpfungsglied, welches den bei den binären Verknüpfungsgliedern bekannten Sperreingang realisiert.The F i g. Figure 6a shows the isolating link which implemented the blocking input known from the binary logic gates.
Wie der nachfolgenden Wahrheitstabelle des Isolier-Verknüpfungsliedes zu entnehmen ist, weist die Ausgangsklemme A immer den gleichen Wert wie die Eingangsklemme Eauf. solange am Sperreingang S Nullpotcntial anliegt. In allen anderen Fällen liegt an der Ausgangsklemme A Nullpoteniiai an.As can be seen from the following truth table of the isolating link, the output terminal A always has the same value as the input terminal E. as long as zero potential is present at the blocking input S. In all other cases there is zero potential at output terminal A.
WahrheitstabelleTruth table
des Isolier-Verknüpfungsglicdesof the isolating linkage
5F5F
4040
Die F i g. 3b zeigt das Schaltsymbol des Ober-Verknüpfungsgliedcs mit tier ersten und /weiten Eingangs- H klemme £13, £23 und der gemeinsamen Ausgangs- H klemme A3. HThe F i g. 3b shows the circuit symbol of the upper link element with the first and / or wide input H terminal £ 13, £ 23 and the common output H terminal A3. H
Die Fig. 4a zeigt das Invertcr-Verknüpfungsglicd mit 45 einem Schaltelement der ersten Art K 14 und einem L Schaltelement der zweiten Art K'24. Für die Inversion L bei der dreiwertigen Logik sind gegenüber der Negation im binären System die Konventionen vereinbart, daß H -L und C = H sowie 0 = 0 sein soll.4a shows the Inverter linkage element with 45 a switching element of the first type K 14 and an L switching element of the second type K'24. For the inversion L in three-valued logic, compared to the negation in the binary system, the conventions that H -L and C = H and 0 = 0 are agreed.
Die Fig.4b zeigt das Schaltsymbol für das lnverter-Verknüpfungsglied mit der Eingangsklemme £4 und der Ausgangsklemme A 4.4b shows the circuit symbol for the inverter link with the input terminal £ 4 and the output terminal A 4.
Die Fig.5a zeigt das Anti-Verknüpfungsglied, bei
0
H
L
0
H
L
H
0
LThe Figure 5a shows the anti-link, at 0
H
L.
0
H
L.
H
0
L.
0 0 0 H 0 0 0 L 00 0 0 H 0 0 0 L 0
50 Als mögliche Varianten zu diesem Isolier-Verknüpfungsgüed wäre es denkbar, die Sperrfunktion auch mit den Potentialen H oder L an dem Sperreingang S wirksam werden zu lassen. Die Fig.6a zeigt die Schaltung des Isolier-Verknüpfungsgliedes, welche alle drei der 50 As possible variants of this isolation linkage quality, it would be conceivable to let the blocking function also become effective with the potentials H or L at the blocking input S. The Fig.6a shows the circuit of the isolating link, which all three of the
dem entsprechend der Wahrheitstabelle folgende Funk- 55 oben genannten Bedingungen wahlweise erfüllt. Der ertionen gelten: Die Anti-Funktion wird dann und nur ste Sperrcingang S !6 wirkt beim Anliegen des positidann H oder L, wenn die zu verknüpfenden Eingänge an ven Potentials, während der zweite Sperreingang S 26 der ersten Eingangsleitung £ 15 und an der zweiten Ein- beim Anliegen des negativen Potentials wirksam gegangsleitung £25 unterschiedliche und vom Nullpoten- schaltet wird. Durch Parallelschalten der beiden Sperrtial verschiedene Werte haben. In allen anderen Fällen t>o eingänge 516 und S26 wird die Isolierfunktion sowohlthe following radio conditions 55 above are optionally fulfilled according to the truth table. Of the eruptions apply: The anti-function is then and only the first locking gear S! 6 acts when the positive is applied H or L, if the inputs to be linked are at ven potential, while the second blocking input S 26 the first input line £ 15 and on the second input when the negative potential is applied, the output line is effective £ 25 different and switched from zero potential. By connecting the two locking devices in parallel have different values. In all other cases t> o inputs 516 and S26, the isolating function is both
liegt an der Ausgangsklemme A 5 Nullpotential an. Dies bedeutet, daß je nach Wahl der Schaltung ein Anti-(H) oder ein Anti-(L) Verknüpfungsglied realisiert werden kann. Die Beschränkung auf einen dieser Typen ist jedoch ohne Belang, da mittels des Inverter-Verknüpfungsgliedes (Fig.4a) eine Potentialumkehr jederzeit möglich ist. Der Aufbau des Anti-Verknüpiungsgeliedes ist hier durch vier Schaltelemente der zweiten Art K'15.there is zero potential at output terminal A 5. This means that, depending on the choice of circuit, an anti (H) or an anti (L) link can be implemented. However, the restriction to one of these types is irrelevant, since a potential reversal is possible at any time by means of the inverter link (Fig. 4a). The structure of the anti-linkage song is here by means of four switching elements of the second type K '15.
bei dem positiven als auch bei dem negativen Potential wirksam. In die Verbindung zwischen der Eingangsklemme £6 und der Ausgangsklemme A 6 ist jeweils das dritte Schaltelement der ersten Art K 36 und das Schaltelement der zweiten Art K'46 geschaltet von denen das zweite Schaltelement der ersten Art K 36 durch die optoelektronische Koppeleinrichtung des pnp-Typs« und das Schaltelement der zweiten Art K'46effective at the positive as well as at the negative potential. The third switching element of the first type K 36 and the switching element of the second type K'46 are connected to the connection between the input terminal £ 6 and the output terminal A 6, of which the second switching element of the first type K 36 is connected by the optoelectronic coupling device of the pnp- Type «and the switching element of the second type K'46
durch die optoelektronische Koppeleinrichtimg des •>npn-Typs« realisiert ist. Die Eingänge 1, 2 dieser beiden Schaltelemente sind in Reihe geschaltet und bilden nv· dem Widerstand /?66 den Arbeitswidcrstand des pitp'Transistors T. Der Transistor Γ ist im Ruhezustand leitend und damit die Eingangsklemme £6 zur Ausgangsklemme A 6 polaritätsunabhängig durehgeschaltct. is implemented by the optoelectronic coupling device of the •> npn type «. The inputs 1, 2 of these two switching elements are connected in series and form nv · the resistor /? 66 the working resistance of the pitp ' transistor T. The transistor Γ is conductive in the idle state and thus the input terminal £ 6 to the output terminal A 6 is open regardless of polarity.
Die Basis des Transistors T ist mit dem jeweiligen Eingang 3 des ersten und zweiten Schaltelemcnts der ersten Art K 16, K 26 verbunden. Wird einer dieser beiden Schaltelemente K 16, K 26 leitend, so wird der Transistor gesperrt und damit auch das dritte Schaltelement der ersten Art K 36 sowie das Schaltelement der zweiten Art K'46 nicht leitend geschaltet. Damit ist die Ausgangsklemmc A 6 von der Eingangsklemmc £6 »isoliert« und an der Ausgangsklemme A 6 über den dritten Widerstand /?36 das Nullpotential wirksam. Die erste und zweite Sperreingangsklemme 516 und S 26 sind derart mit den ersten und zweiten Schaltelementen der ersten Art K 16 und K 26 verbunden, daß das erste Element der ersten Art K 16 durchgesteuert wird, wenn an der ersten Sperreingangsklemme 516 Pluspotential und das zweite Schaltelement der ersten Art K 26 durchschallet, wenn an der zweiten Sperreingangsklcmme 526 Negativpotential anliegt.The base of the transistor T is connected to the respective input 3 of the first and second switching elements of the first type K 16, K 26. If one of these two switching elements K 16, K 26 becomes conductive, the transistor is blocked and thus the third switching element of the first type K 36 and the switching element of the second type K'46 are also switched to non-conductive. The output terminal A 6 is "isolated" from the input terminal 6 and the zero potential is effective at the output terminal A 6 via the third resistor 36. The first and second blocking input terminal 516 and S 26 are connected to the first and second switching elements of the first type K 16 and K 26 in such a way that the first element of the first type K 16 is switched through when positive potential at the first blocking input terminal 516 and the second switching element of the first type K 26, if negative potential is applied to the second blocking input terminal 526.
Die Fig.6b zeigt das Symbol des Isolier-Verknüpfungsgliedes mit der Eingangsklemme £6 und der Ausgangsklemme A 6 sowie den ersten und zweiten Sperreingang 5 16 und 5 26.6b shows the symbol of the isolating link with the input terminal £ 6 and the output terminal A 6 as well as the first and second blocking inputs 5 16 and 5 26.
Fur die Durchführung der Rechenoperationen bei der digitalen Datenverarbeitung werden als Grundschaltungen die sogenannten Halb- und Volladdiereinrichtungen eingesetzt, die in den F i g. 7a und 8a im Hinblick auf ihre Zusammensetzung aus den entsprechenden Verknüpfungsgliedern im Detail dargestellt sind, während die F i g. 7b das Schaltsymbol der Halbaddiereinrichtung HAD mit den entsprechenden Surnrneneingangen AB, dern Übertragungsausgang Q und dem Summenausgang 5 zeigt. Die Fig.8b stellt das Schaltsymbol der Volladdiereinrichtung mit den Summeneingängen A und ß sowie dem Übertragseingang Ü 1 und dem Übertragsausgang Ü2 und dem Summenausgang 5dar.For performing the arithmetic operations in digital data processing, the so-called half and full adding devices are used as basic circuits, which are shown in FIGS. 7a and 8a are shown in detail with regard to their composition from the corresponding logic elements, while FIGS. 7b shows the circuit symbol of the half- adding device HAD with the corresponding total inputs AB, the transfer output Q and the total output 5. FIG. 8b shows the circuit symbol of the full adding device with the sum inputs A and β as well as the carry input Ü 1 and the carry output Ü2 and the sum output 5.
Für die in F i g. 7a dargestellte Halbaddicrcinrichtung ergibt sich die nachfolgend aufgezeichnete Wahrheitstabelle. For the in F i g. 7a, the following truth table results.
WahrheitstabelleTruth table
für die Halbaddiereinrichtungfor the half adder
knüpfung der Eingänge H H und L L mit der Ys'ahrheitstabellc des Oder-Verknüpfungsgiiedes überein. Für die Halbaddiereinrichtung HAD ergibt sich bei den eben genannten Verknüpfungen am Summenausgang 5die Inversion des Oder-Verknüpfungsgliedes. Da bei diesen Verknüpfungen am Übertragsausgang 0 ebenfalls die Inversion des gewünschten Ergebnisses ansteht, wird der Summenausgang mit dem Übertragsausgang durch das Inverter-Verknüpfungsglied miteinander verbunden, so daß sich die Halbaddiereinrichtung HAD gemäß der Schaltung nach Fig.7a realisieren läßt.Linking the inputs HH and LL with the Ys'truth table of the OR link. For the half -adding device HAD , the above-mentioned links at the sum output 5 result in the inversion of the OR link. Since the inversion of the desired result is also present at the carry output 0 in these links, the sum output is connected to the carry output by the inverter link so that the half adder HAD can be implemented according to the circuit according to FIG. 7a.
In der Fig.8b ist das Symbol der Volladdiereinrichtung VAD dargestellt, zu der nachstehend die Wahrheitrtabelle 1, die zur folgerichtigen Verarbeitung der ternären Informaiionsgrößen notwendigen Sollwerte, d. h„ der Bedingungen aus den beiden Summeneingängen A und B dem Übertragseingang Ü1 sowie dem Übertragsausgang Ü2 und dem Summenausgang 5, angibt. The symbol of the full adding device VAD is shown in FIG. h "of the conditions from the two sum inputs A and B, the carry input Ü 1 and the carry output Ü2 and the sum output 5, indicates.
Wahrheitstabello 1Truth table 1
Ü\Ü \
Ü2Ü2
0
H
0
H
L
L
0
L
H 0
H
0
HLL 0 LH
0 0 0 0 H 0 0 0 L0 0 0 0 H 0 0 0 L.
υ Λ
υ
Die F i g. 8a zeigt den kompletten Aufbau der Vollad-55 diereinrichtung, die im wesentlichen einer im Hinblick auf die Beseitigung von Logikfehlern modifizierten und durch Korrektur-Verknüpfungsgliedern ergänzte Halbaddiereinrichtung entspricht. Das Oder-Verknüpfungsglied O 1 in Kombination mit den Oder-Verknüpfungs-60 gliedern O 2 und O 3 und das Und-Verknüpfungsglied 1/2, die Isolier-Verknüpfungsglieder /1 und /3 und das Inverter-Verknüpfungsglied IN entsprechen praktisch Wie man durch Vergleich mit der Wahrheitstabelle den in der F i g. 7a mit gleichen Symbolen dargestellten für das Und-Verknüpfungsglied erkennen kann, läßt Verknüpfungsgliedern der Halbaddiereinrichtung, wähsich die Verknüpfung der Summeneingänge A und B 65 rend alle anderen Verknüpfungsglieder — das Oderzum Übertrag Ümit dem Und-Verknüpfungsglied nach Verknüpfungsglied O4 mit den Anti-Verknüpfungsglie-Anspruch 3 realisieren. Desweiteren stimmt der Sum- dern ANX bis AN3 und dem isolier-Verknüpfungsglied menwert in dieser Wahrheitstabelle bis auf die Ver- /3 sowie das Und-Verknüpfungsglied t/l mit dem Iso-The F i g. 8a shows the complete structure of the full-loading device, which essentially corresponds to a half-adding device which has been modified with a view to eliminating logic errors and is supplemented by corrective logic elements. The OR link O 1 in combination with the OR link 60 links O 2 and O 3 and the AND link 1/2, the isolating links / 1 and / 3 and the inverter link IN practically correspond to How to get through Comparison with the truth table in FIG. 7a can be recognized with the same symbols for the AND-logic element, logic elements of the half-adding device, while the linkage of the sum inputs A and B 65 rend all other logic elements - the OR to carry over with the AND-logic element after logic element O 4 with the anti-logic element Realize claim 3. Furthermore, the sums ANX to AN3 and the isolating logic element value in this truth table agree with the ver / 3 as well as the AND logic element t / l with the iso-
Her-Verknüpfungsglied /2 — lediglich der »Fehlerkorrektur« dienen.Down logic element / 2 - only used for »error correction«.
Zum besseren Verständnis und zur Erläuterung der kompletten Volladdiereinrichtung nach F i g. 8a ist noch die Wahrheitstabelle 1 dargestellt, die gegenüber der Wahrheitstabelle i zusätzlich 2 Spalten — eine zur »Korrektur« des Sutnmenwertes S'und eine weitere zur »Korrektur« des Obertragsausganges ÜT — aufweist.For a better understanding and to explain the complete full adding device according to FIG. The truth table 1 is also shown in FIG. 8a, which, compared to the truth table i, has two additional columns - one for "correcting" the sutnmenwert S 'and another for "correcting" the carry output UT.
OXOX
S'S '
Wen Null gesetzt ist Die beschriebene Kombination dieser fünf zusätzlichen Verknüpfungsglieder schaltet den Übertragsausgang Ü7f bei zwölf verschiedenen Verknüpfungen von A, B und Ol auf Null-Potential (Zeilen 8 bis 13. sowie Zeilen 20 bis 25 der Wahrheitstabelle 2). Ein Fehler entsteht dadurch nicht, weil in allen diesen Fällen entsprechend der Wahrheitsubelle 1 das Null-Potential am Obertragsausgang Ü2 gewünscht ist Um die gewünschte Korrektur am Summenausgang ίο S' zu erhalten, sind zwei verschiedene Korrekturen erforderlich. Zunächst zeigen die letzten beiden Zeilen der Wahrheitstabelle 2, daß die Verknüpfung von A ν B ν Cjeweils den Wert H oder L ergibt, während der Summenausgang S entsprechend der Wahrheitstabelle 1 den Wert Null haben muß. Da diese Fehler nur dann auftreten, wenn die Verknüpfung A λ Β λ C den Wert H oder L annimmt, kann durch Einsatz des Und-Verknüpfungsgliedes U1 in Verbindung mit dem Isolier-Verknüpfungsglied /2 die entsprechende Fehlerkorrektur vorgenommen werden.When zero is set The described combination of these five additional logic elements switches the carry output Ü7f to zero potential in twelve different combinations of A, B and OI (lines 8 to 13 and lines 20 to 25 of truth table 2). An error does not arise, because in all these cases, according to the Wahrheitsubelle 1, the zero potential is desired on the upper carry output U2 To the desired correction in the sum output S ίο to get ', two different corrections are required. First of all, the last two lines of truth table 2 show that the combination of A ν B ν C each results in the value H or L, while the sum output S according to truth table 1 must have the value zero. Since these errors only occur when the link A λ Β λ C assumes the value H or L, the appropriate error correction can be made by using the AND logic element U 1 in conjunction with the isolating logic element / 2.
Eine weitere Korrektur betrifft die Zeilen t4 bis 19 in der Wahrheitstabelle 2, wo für den Summenausgang S' jeweils der invertierte Wert stehen muß. Da gerade bei diesen sechs Verknüpfungen die Werte am Ubertragsausgang Ö2 ungleich Null sind, wird zunächst mit Hilfe des Isolier-Verknüpfungsgliedes /1 der nicht gewünschte Were »gesperrt« und dann mittels des Inverter-Verknüpfungsgliedes W der invertierte Wert erzeugtA further correction concerns lines t4 to 19 in truth table 2, where the inverted value must be in each case for the sum output S '. Since the values at the carry output Ö2 are not equal to zero with these six links, the undesired value is first "blocked" with the aid of the isolating link / 1 and then the inverted value is generated using the inverter link W
Für die Verknüpfungen AaB 01 - H bzw. L — Zeilen 26 und 27 der Wahrhcitstabelle 2 — ist der Übertragsausgang Ü2 ebenfalls ungleich Null. Es entsteht jedoch dadurch am Summenausgang S' kein Fehler, da Kir diese Kombination das Isolicr-Verknüpfungsglied /2 wirksam wird und den Summenausgang 58 auf den gewünschten Wert Null schaltet.For the links AaB 0 1 - H or L - lines 26 and 27 of the truth table 2 - the carry output Ü2 is also not equal to zero. However, this does not result in an error at the sum output S ' , since Kir this combination, the Isolicr logic element / 2 becomes effective and the sum output 58 switches to the desired value zero.
Mit der beschriebenen Volladdiereinrichtung können nunmehr die bekannten Rechenoperationen mit den ternären Informationsgrößen durchgeführt werden.With the full adding device described, the known arithmetic operations with the ternary information quantities are carried out.
Zur Realisierung der Summenwerte S'ist der Versuch unternommen, eine Oder-Verknüpfung A ν S ν Ccinzusetzen. Die zweite Spalte zur Realisierung des Übertragungsausgangs Ü2' sieht vor, eine Verknüpfung (A ν B) λ (B ν Ü I) einzusetzen. Ein Vergleich des Übertragsausganges Ü 2 in beiden Wahrheitstabellen 1 und 2 zeigt, daß die Werte der Zeilen 20, 22. 23 und 25 nicht übereinstimmen. Statt L oder H müßte jeweils eine Ostehen.In order to realize the sum values S ', an attempt has been made to use an OR link A ν S ν Cc. The second column for the implementation of the transmission output Ü2 ' provides for a link (A ν B) λ (B ν Ü I) to be used. A comparison of the carry output Ü 2 in both truth tables 1 and 2 shows that the values in lines 20, 22, 23 and 25 do not match. Instead of L or H, there would have to be an Ostehen.
Ähnlich verhält es sich mit den Summenwerten der Zeilen 14 bis 19 sowie der Zeilen 26 und 27. Hier ist festzustellen, daß erstens die Werte der Zeilen 14 bis 19 invers sein müßten, d. h., L statt H bzw. H statt L richtig wäre, und zweitens die Werte der Zeilen 26 und 27 statt H oder L Null sein müssen.The situation is similar with the total values of lines 14 to 19 as well as lines 26 and 27. Here is note that, first, the values in lines 14 through 19 should be inverse; i.e., L instead of H or H instead of L correctly and secondly, the values in lines 26 and 27 must be zero instead of H or L.
Bezüglich des zu korrigierenden Übertragsausganges Ü2' ist im Hinblick auf die Wahrheitstabelle des Anti-Verknüpfungsgliedes festzustellen, daß die Verknüpfung (A ν B) λ (B ν Öl) nur dann fehlerhaft ist. wenn w> mindestens einer der Werte an den Summencingängen A, ßoder 01 den Wen H annimmt, ein weiterer den L und der Übertragseingang Ol den Wert H oder L annimmt. Die in F i g. 8a dargestellte Kombination der Anti-Verknüpfungsglieder AN 1. AN2 und AN3 mit dem Oder-Verknüpfungsglied OA und dem Isolier-Verknüpfungsglied /3 Hefen das gewünschte Ergebnis, mit dem der Übertragsausgang t/2 in den Fehlerfällen auf den With regard to the carry output Ü2 ' to be corrected, it should be noted with regard to the truth table of the anti-logic element that the logic operation (A ν B) λ (B ν oil) is only faulty. if w> at least one of the values at the sum inputs A, ß or 01 assumes the value H, another one assumes the L and the carry input Ol assumes the value H or L. The in F i g. Combination of anti-gates AN 1. AN2 AN3 and 8a shown with the OR gate OA and the insulating gate / 3 yeasts the desired result, with the carry output t / 2 in the error cases, the
Claims (10)
4.4 der erste bis fünfte Widerstand (R 13, /?23, R 43, R 53) sind gleich groß.a third resistor (R 33), which is much larger than the first to fifth resistor (R 13, R 23, R 43, R 53) is connected,
4.4 the first to fifth resistance (R 13, /? 23, R 43, R 53) are the same size.
der Eingang (EZ .. .) des ersten Undvcrknüpfungsglicdes (U I) sowie der jeweilige Eingang (E2) des dritten Oderverknüpfungsgliedes (O3) und des zweiten und dritten Anti-Verknüpfungsgliedes (AN2, AN3) sind mit dem Übertragseingang (O 18) verbunden,Anti-link (AN 1) and the respective input (E 1 ...) of the third OR link (O 3) and the second anti-link (AN 2) are connected to the second sum input (B 8),
the input (EZ ...) of the first and logic link (U I) and the respective input (E 2) of the third OR link (O 3) and the second and third anti-logic link (AN2, AN3) are connected to the carry input (O 18 ) tied together,
ν; Aus der Zahlentheorie ist es bekannt, jede ganze Zahl auch als Verknüpfung von Dreierpotenzen darzustellen.ternary number system,
ν; From number theory it is known to represent every whole number as a connection of powers of three.
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