[发明专利]一种实现多电平逻辑异或、比同运算的电路和方法

说明书

本发明提供了一种实现多电平逻辑异或、比同运算运算的电路和方法，包括：两个单端口处理模块、比较模块；每个单端口处理模块，用于将本端口的输入逻辑电平对应的输入电压进行转换，得到与所述输入逻辑电平对应的转换后信号；所述输入逻辑电平为多值逻辑量；比较模块，与每个单端口处理模块电连接，用于比较两个端口的转换后信号是否相同；若不同，则输出高电平；若相同，则输出低电平。本发明可以实现多电平逻辑异或、比同运算。

技术领域

本发明涉及逻辑运算领域，尤指一种实现多电平逻辑异或、比同运算的电路和方法。

背景技术

现有的逻辑运算普遍基于二值逻辑，即非0即1、非1即0的逻辑，但许多逻辑问题本身不止2个逻辑状态。例如电机状态逻辑上至少包括“正转”、“停止”和“反转”三个状态，并且还可以进一步区分为：“极速正转”、“正转”、“停止”、“反转”和“极速反转”五个状态。因此需要用更多的信息来描述。这就需要用到多值逻辑，但多值逻辑在实践中一直没有得到广泛的应用。一个重要因素是，多值逻辑可以用多位二值逻辑代替。比如，上述五种状态可以用一位多值逻辑量(取值范围：0、1、2、3、4)表达，也可以用三位二值逻辑量表达(比如：000、001、010、011、100)。所以多值逻辑运算也多是利用二值逻辑电路来实现。

随着数字集成电路设计日趋复杂，功能越来越强，内部互联线(或称为总线)上传输的信息量越来越大，但集成电路总面积越来越小，要求互连线所占据的面积也随之缩小，这就要求提高互连线的信息传输速率。用多值逻辑代替二值逻辑是一种有效提高信息传输速率的方法。多值逻辑在电子技术中一般用多电平逻辑来等效，同样位数的N电平多值逻辑所表达的信息量是二值逻辑的N倍。

在二值逻辑运算中，逻辑“异或”运算的规则是：如果输入的两个逻辑值相同，则输出低电平0；如果不同，则输出高电平1。对异或运算的结果取反，就可以在输入逻辑值相同时输出高电平1，不同时输出低电平0，从而实现逻辑“比同”运算的效果。在多电平逻辑运算中，逻辑“异或”运算的规则与二值逻辑“异或”运算类似：如果两个输入逻辑电平相同，则输出低电平0；如果不同，则输出高电平1。通过对多电平逻辑“异或”运算的结果取反，实现多电平逻辑“比同”运算。

一种实现多电平“逻辑异或”运算的电路如图10所示。当两个端口的输入电压差超过门限时，必然有一个运算放大器输出为高电平1，另一个输出为低电平0。再将两个运算放大器的输出经过二值逻辑异或运算，就可以输出高电平1。当两个端口的输入电压差小于门限时，两个运算放大器的输出均为低电平0，这时二值逻辑异或运算的结果将是低电平0。

以一个5V系统为例，定义低于1V为逻辑电平0，1.1V～1.9V之间为逻辑电平1，2.1V～2.9V之间为逻辑电平2，3.1V～3.9V之间为逻辑电平3，4.1V以上为逻辑电平4，运算放大器的门限设置为0.8V。当输入的两个电压值分别为1.1V和1.9V时，原理上，输入同为逻辑电平1，属于相同逻辑电平，此时异或门应输出低电平；实际上，输入电压差未超过门限，所以异或门的输出也确实为低电平。但是，如果输入的两个电压值分别为0.9V和1.1V时，由于输入电压差只有0.2V，此时图10所示电路会认为输入的是相同的逻辑电平，所以实际异或门的输出是低电平。但实际上端口1的输入电压是逻辑电平0，端口2的输入电压是逻辑电平1，两者是不同的逻辑电平，应判为不相同的逻辑电平，异或门应输出高电平。

所以，图10所示电路实际上只能用于电压检测，不能用于多电平逻辑电路的“异或”。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术中存在的至少部分不足，提供一种实现多电平逻辑异或、比同运算的电路和方法。

本发明提供的技术方案如下：