[发明专利]一种实现多电平逻辑与运算的电路和方法

说明书

本发明提供了一种实现多电平逻辑与运算的电路和方法，包括：至少两个单端口处理模块、线与逻辑模块；每个单端口处理模块包括：缓冲单元，用于将本端口的输入逻辑电平对应的输入电压进行单位增益缓冲驱动，得到对应的驱动电压；开关单元，用于当所述驱动电压小于所述单端口处理模块的输出端电压时，开关导通，根据所述驱动电压更新所述输出端电压；所述线与逻辑模块，并将所有单端口处理模块的输出端相连，得到一连接点，所述连接点通过上拉电阻连接电源，根据所述连接点的汇集电压获取输出逻辑电平。本发明可以实现多端口的多电平逻辑与运算。

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与运算的电路和方法。

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，也可以用三位二进制逻辑量表达(比如：000、001、010、011、100)。目前多值逻辑运算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“与”运算被定义为：在输入的逻辑状态中，如果全部是有效的“1”状态，那么输出也是“1”状态；否则如果输入的逻辑状态中有任何一个是逻辑“0”状态，那么输出将是“0”状态。

在多电平逻辑运算中，逻辑“与”运算被定义为：输出逻辑电平为所有的输入逻辑电平的最小值。比如，逻辑电平1对应1.1V～1.9V之间的电压，逻辑电平2对应2.1V～2.9V之间的电压、逻辑电平4对应4.1V以上的电压，假设输入逻辑电压为1.3V、2.5V、4.4V，分别对应逻辑电平为1、2、4，根据多值逻辑“与”运算的定义，输出逻辑电平为逻辑电平1，即输出信号电压处于1.1V～1.9V之间。

找到一种本质上属于多值逻辑与运算的方法，促进多值逻辑在实践中的应用，是一个值得解决的问题。

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与运算的电路和方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种实现多电平逻辑与运算的电路，包括：至少两个单端口处理模块、线与逻辑模块；每个单端口处理模块包括：缓冲单元，用于将本端口的输入逻辑电平对应的输入电压进行单位增益缓冲驱动，得到对应的驱动电压；所述输入逻辑电平为多值逻辑量；开关单元，与所述缓冲单元电连接，用于当所述驱动电压小于所述单端口处理模块的输出端电压时，开关导通，根据所述驱动电压更新所述输出端电压；所述线与逻辑模块，与每个单端口处理模块电连接，并将所有单端口处理模块的输出端相连，得到一连接点，所述连接点通过上拉电阻连接到电源，根据所述连接点的汇集电压获取输出逻辑电平。

进一步优选的，所述单端口处理模块还包括：比较单元，与所述缓冲单元电连接，用于比较所述驱动电压与所述输出端电压；所述开关单元，进一步用于根据所述比较结果控制开关的断开/导通。

进一步优选的，所述开关单元包括场效应管，所述比较单元包括比较器；所述缓冲单元的输出端连接所述场效应管的源极和所述比较器的负向输入端，所述场效应管的漏极连接所述比较器的正向输入端，所述比较器的输出端连接所述场效应管的栅极。