Багатопорогові компоратори з синхронно керованим регулюванням порогів

БАГАТОПОРОГОВІ КОМПОРАТОРИ З СИНХРОННО КЕРОВАНИМ РЕГУЛЮВАННЯМ ПОРОГІВ

 

к.т.н. Красиленко В.Г., к.т.н. Лазарєв О.О., к.т.н. Нікольський О.І., Лободзінська Р.Ф.

Вінницький соціально-економічний інститут Університету «Україна»

 

Відомий двопороговий компаратор (патент України №73663), який реалізований на основі двох зустрічно включених відзеркалювачів струмів (ВС). Такі компаратори успішно використовуються для порівняння оптичних сигналів у діапазоні 1 – 10мкВт. На основі віддзеркалювачів струму та компараторів успішно реалізовані моделі нейронів [1, 2], схеми операцій еквівалентності, нееквівалентності, нейронечіткої логіки [3], широтно імпульсні та фазоімпульсні модулятори [4], багатоканальні аналогочасові фотоперетворювачі [5], які мають низку суттєвих переваг: простоту, розширений діапазон вхідних фотострумів тощо.

Але для багатьох нейропарадигм та апаратних систем потрібно мати багатопороговий компаратор, дискримінатор рівнів, причому не лише з фіксованими порогами, але й з можливістю їх оперативної зміни. Тому нами поставлена задача створення саме таких пристроїв, яка вирішена, а в даній доповіді наводяться результати дослідження таких багатопорогових компараторів.

На рис. 1 зображені схеми розроблених пристроїв: а) схема багатопорогового компаратора (БПК) із одним виходом на основі двопорогових компараторів та двох мультиплікаторів (МП) вхідного фотоструму; б) схема БПК на основі МП, однопорогових компараторів (ОПК) та елементів XOR із одинично позиційним діапазонним багаторазрядним виходом; в) схема БПК на основі МП, ОПК, елементів XOR із одним виходом. На рис. 2 зображена схема формувача порогів із синхронним їх регулюванням. Змінюючи ∆i, ми можемо незалежно, синхронно змінювати всі наступні пороги, які формуються як сума потрібних ∆i+j і пов’язані з порогом, що змінюється. Таким чином, ми отримуємо можливість, змінюючи на якусь величину один поріг, одночасно на таку ж величину зміщувати всі наступні пороги. Це дає нові функціональні можливості, розширює області використання. Одним із варіантів використання таких БПК із синхронно-керованим регулюванням порогів є побудова адаптивних дискримінаторів, регуляторів, адаптивних нейронних елементів та самонавчальних систем на їх основі.

 

На рис. 3 зображена схема БПК, використаного для моделювання його роботи програмою OrCad PSpice, та результати моделювання, які підтверджують правильне функціонування розроблених БПК із регульованими порогами. Пороги (чи зміщення ∆i для їх формування) задаються фотострумами. Тобто лінійка генераторів струму, наприклад, лінійка фотодіодів може використовуватись для їх формування, що робить такі схемотехнічні оптоелектронні реалізації БПК досить перспективними, а особливо з точки зору їх багатоканальності та можливості дистанційного керування порогами за допомогою оптичних сигналів. Так, показана на рис. 3 чотирьохпорогова схема БПК може складатися всього з 43 = 5 + 4 * 4 + 4 + 18 транзисторів, причому 22 з них реалізують схеми XOR та АБ0. Лише (N+ 1) + N * 4 транзисторів, тобто ≈ 5 N транзисторів потрібно для реалізації N-порогового вхідного блоку БПК. Напруги однополярного живлення низькі (3 - 10) V, часові та енергетичні показники залежать від використовуваних транзисторів, а діапазони вхідних струмів (порогів та оброблюваних сигналів) лежать в діапазоні 1 – 1000 мА.

Схема, зображена на рисунку 1б, являє собою аналого-цифровий перетворювач фотострумів в одинично-позиційний код, який при відповідних наборах порогових струмів може здійснювати як лінійне, так і нелінійне перетворення.

Модифікація формувача порогів (струмів компарування) та введення в такі схеми БПК зворотних зв’язків дозволить реалізувати не лише адаптивні нейронні елементи, а також адаптивні функціональні

аналогоцифрові та аналогові перетворювачі фотострумів, генератори спеціальних функцій, тощо.

Таким чином, запропоновані принципи побудови багатопорогових компараторів із синхроннокерованим регулюванням їх порогів на основі відзеркалювачів струму, результати їх моделювання показують перспективи та переваги використання в мікрофотооптолектроніці, в багатоканальних мікроелектронних вимірювальних пристроях та гібридних обчислювальних однорідних середовищах, нейромережах схемотехніки відзеркалювачів струмів та неперервнологічних елементів на їх основі.

 

Література

1. Патент України № 51827, G 06 7/60. – Модель нейрона. – Красиленко В.Г., Нікольський О.І., Скерський О.Є. – Опубл. Бюл. №12, 2002.

2. Красиленко В.Г. та інші. Гносеологічний підхід та частотно-динамічні моделі нейронів, ВОТТП, 32. – С. 74-79, 2000.

3. Krasilenko V.G. et al. The family of new operations equivalensy of neyro-fuzzy logic, their optoelectronic realization and applications. – Proc. SPIE. – Vol. 4732. – pp. 106-120, 2002.

4. Красиленко В.Г. та інші. Схеми ФІМ та ШІМ на базі двопорогового компаратора. – Збірник праць IV НПК «Наука і навчальний процес», 2004. – С. 23-24.

5. Патент України № 75161 H04N7/00. Багатоканальний ангалогочасовий фотоперетворювач. – Красиленко В.Г, Лазарєв О.О., Михальниченко М.М., Шаповалов А.П., Нікольський О.І. – Опубл. №3, 2006.

 

Джерело: веб-сайт RUSNAUKA.COM:

http://www.rusnauka.com/13.DNI_2007/Tecnic/21449.doc.htm

автор: к.т.н. Красиленко В.Г., к.т.н. Лазарєв О.О., к.т.н. Нікольський О.І., Лободзінська Р.Ф., Вінницький соціально-економічний інститут Університету «Україна»

видання: RUSNAUKA.COM, час видання: 2007

адреса видання: http://www.rusnauka.com/13.DNI_2007/Tecnic/21449.doc.htm


19/04/2013