可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括一個或多個基礎(chǔ)電路單元，基礎(chǔ)電路單元包括三個開關(guān)和兩個功能元件，第一開關(guān)的第一端與第一功能元件的第一端連接并作為基礎(chǔ)電路單元的第一連接端，第一開關(guān)的第二端分別與第二功能元件的第一端和第二開關(guān)的第一端連接，第一功能元件的第二端分別與第二開關(guān)的第二端和第三開關(guān)的第一端連接，第二功能元件的第二端和第三開關(guān)的第二端連接并作為基礎(chǔ)電路單元的第二連接端。本發(fā)明所述電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基于分形設(shè)計理論，能夠簡單、方便地實現(xiàn)復(fù)雜串并聯(lián)電路系統(tǒng)的較大范圍的容錯效果，可將電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中任一功能元件進(jìn)行隔離或接入，也可用于需要方便地進(jìn)行動態(tài)調(diào)整電學(xué)參數(shù)的場合。
【專利說明】可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在電子、電氣產(chǎn)品設(shè)計中，對于不同的使用環(huán)境，往往需要有針對性的進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性設(shè)計，容錯設(shè)計就是提高產(chǎn)品可靠性的一種常用方法，而對關(guān)鍵元件進(jìn)行冗余設(shè)計又是容錯設(shè)計的一種最直接手段。一般的冗余設(shè)計包括雙模、三模冗余，模數(shù)較多的冗余設(shè)計由于電路復(fù)雜程度隨著模數(shù)的增加而增加，產(chǎn)品的可靠性增長不再明顯。尤其是對于一些串聯(lián)系統(tǒng)，或較為復(fù)雜的串并聯(lián)系統(tǒng)，僅使用簡單的雙?；蛉Ｈ哂嘣O(shè)計，也往往在產(chǎn)品體積、重量以及成本上付出很大代價。
[0003]此外，在電路設(shè)計中，當(dāng)要求的電阻、電容、電感等元件值為非標(biāo)準(zhǔn)值時，必須使用多個元件進(jìn)行串并聯(lián)才能得到需要的設(shè)計值。此時，如果在應(yīng)用中還需要實現(xiàn)阻抗、容抗、感抗等參數(shù)的動態(tài)精確調(diào)整，則一般只能通過設(shè)置幾組已串并聯(lián)好的元件，然后通過開關(guān)按組切換，來達(dá)到不同阻值的動態(tài)調(diào)整。但這種方法僅適用于阻值調(diào)整范圍有限的情況下，當(dāng)要求實現(xiàn)的阻值較多時，通過固定的串并聯(lián)組實現(xiàn)，就會帶來元件數(shù)量多、可靠性降低、廣品體積大等缺點。
[0004]綜上，目前還沒有一種合理的電路結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍容錯或可方便調(diào)整電學(xué)參數(shù)同時保持電子元件的高利用率以減小整個電路體積的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的:
[0007]一種可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括基礎(chǔ)電路單元，所述基礎(chǔ)電路單元包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第一功能元件和第二功能元件，所述第一開關(guān)的第一端與所述第一功能元件的第一端連接并作為所述基礎(chǔ)電路單元的第一連接端，所述第一開關(guān)的第二端分別與所述第二功能元件的第一端和所述第二開關(guān)的第一端連接，所述第一功能元件的第二端分別與所述第二開關(guān)的第二端和所述第三開關(guān)的第一端連接，所述第二功能元件的第二端和所述第三開關(guān)的第二端連接并作為所述基礎(chǔ)電路單元的第二連接端。
[0008]上述基礎(chǔ)電路單元中，通過三個開關(guān)可以實現(xiàn)兩個功能元件的任意隔離，或?qū)崿F(xiàn)兩個功能元件的串聯(lián)或并聯(lián)連接，從而實現(xiàn)兩個功能元件的任意組合應(yīng)用。
[0009]根據(jù)需要，所述基礎(chǔ)電路單元可以為一個，所述基礎(chǔ)電路單元的兩個連接端分別作為所述電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兩個連接端。
[0010]所述基礎(chǔ)電路單元也可以為任意多個，所述電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總電路結(jié)構(gòu)與所述基礎(chǔ)電路單元的電路結(jié)構(gòu)相同，用某個所述基礎(chǔ)電路單元替換所述總電路結(jié)構(gòu)的第一功能元件或第二功能元件形成電路單元，或者，用某個所述電路單元替換所述總電路結(jié)構(gòu)的第一功能元件或第二功能元件形成電路；以此類推，最后形成所述電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種替換、迭代的設(shè)計稱為分形設(shè)計，其分形理論的最基本特點是用分?jǐn)?shù)維度的視角和數(shù)學(xué)方法描述和研究客觀事物，也就是用分形分維的數(shù)學(xué)工具來描述研究客觀事物，是一種已經(jīng)成熟應(yīng)用的設(shè)計方法，但目前尚未應(yīng)用于電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計中；當(dāng)利用所述基礎(chǔ)電路單元進(jìn)行迭代構(gòu)成新的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，其分形迭代理論的最基本特點是結(jié)構(gòu)的自相似性和標(biāo)度不變性。根據(jù)需要，所述基礎(chǔ)電路單元可以做零次至任意次迭代，迭代也可以為全迭代或部分迭代，以生成所需的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0011]根據(jù)實際應(yīng)用需要，所述開關(guān)為機械開關(guān)或電子開關(guān)，也可以為其它所有可完成通斷功能的器件；所述第一功能元件和所述第二功能元件均為電子元件或集成芯片，也可以為其它完成特定功能的電路單元。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
[0013]本發(fā)明所述電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于分形設(shè)計理論，能夠簡單、方便地實現(xiàn)復(fù)雜串并聯(lián)電路系統(tǒng)的較大沮圍的各錯效果，可將電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中任一出現(xiàn)故障的功能兀件隔尚在系統(tǒng)之外，并將備份的功能元件接入系統(tǒng)中；還可方便地用于動態(tài)調(diào)整電學(xué)參數(shù)，同時保持功能兀件的聞利用率以減小整個電路的體積、提聞電路可罪性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明所述分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)電路單元的電路圖；
[0015]圖2是本發(fā)明所述分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為一次迭代結(jié)構(gòu)的電路圖，包含兩個基礎(chǔ)電路單元；
[0016]圖3是本發(fā)明所述分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為二次部分迭代結(jié)構(gòu)的電路圖，包含三個基礎(chǔ)電路單元。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0018]如圖1所示，本發(fā)明所述可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括基礎(chǔ)電路單元，基礎(chǔ)電路單元包括第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3、第一功能元件Al和第二功能元件A2，第一開關(guān)Kl的第一端與第一功能元件Al的第一端連接并作為基礎(chǔ)電路單元的第一連接端U1，第一開關(guān)Kl的第二端分別與第二功能元件A2的第一端和第二開關(guān)K2的第一端連接，第一功能元件Al的第二端分別與第二開關(guān)K2的第二端和第三開關(guān)K3的第一端連接，第二功能元件A2的第二端和第三開關(guān)K3的第二端連接并作為基礎(chǔ)電路單元的第二連接端U2。第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3可以為機械開關(guān)或電子開關(guān)，也可以為其它所有可完成通斷功能的器件，第一功能元件Al和第二功能元件A2均為電子元件或集成芯片，也可以為其它完成特定功能的電路單元，如電阻、電容、電感、電池或含有加、減以及邏輯運算功能的其它各種電路單元。
[0019]根據(jù)實際應(yīng)用需要，本電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)電路單元可以為一個，則如圖1所示，基礎(chǔ)電路單元的兩個連接端Ul和U2分別作為本電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兩個連接端。
[0020]基礎(chǔ)電路單元也可以為多個，則如圖2和圖3所示，電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的總電路結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)電路單元的電路結(jié)構(gòu)相同，分形迭代時用某個基礎(chǔ)電路單元替換總電路結(jié)構(gòu)的第一功能元件或第二功能元件形成電路單元，或者，用某個電路單元替換總電路結(jié)構(gòu)的第一功能元件或第二功能元件形成電路；以此類推，最后形成所述電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0021]下面以一次迭代和二次部分迭代為例進(jìn)行說明:
[0022]如圖2所示，基礎(chǔ)電路單元為兩個，即圖2中的兩個虛線框，將基礎(chǔ)電路單元中的功能元件用基礎(chǔ)電路單元本身替換，生成的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的總電路結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)電路單元的電路結(jié)構(gòu)相同，包括第一總開關(guān)K1’、第二總開關(guān)K2’、第三總開關(guān)K3’、第一總功能單元Al’和第二總功能單元A2’，兩個總連接端分別為U1’和U2’。從電路結(jié)構(gòu)來分析，其中的第一總開關(guān)K1’、第二總開關(guān)K2’、第三總開關(guān)K3’分別與圖1中的基礎(chǔ)電路單元中的第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3對應(yīng)，第一總功能單元Al’、第二總功能單元A2’分別與圖1中的基礎(chǔ)電路單元中的第一功能元件Al、第二功能元件A2對應(yīng)。本例的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的第一總功能單元Al’和第二總功能單元A2’分別由一個基礎(chǔ)電路單元替換，從而形成共2個基礎(chǔ)電路單元、9個開關(guān)和4個功能元件的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0023]如圖3所示，基礎(chǔ)電路單元為三個，即圖3中的三個虛線框，在一次迭代生成的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再次進(jìn)行迭代，將一次迭代生成的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的功能元件部分(也可全部)用基礎(chǔ)電路單元進(jìn)行替換，生成的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總電路結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)電路單元的電路結(jié)構(gòu)相同，包括第一總開關(guān)Kl ’ ’、第二總開關(guān)K2’ ’、第三總開關(guān)K3’ ’、第一總功能單元Al’’和第二總功能單元A2’’，兩個總連接端分別為U1’’和U2’’。從電路結(jié)構(gòu)來分析，其中的第一總開關(guān)K1’’、第二總開關(guān)K2’’、第三總開關(guān)K3’’分別與圖1中的基礎(chǔ)電路單元中的第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3對應(yīng)，第一總功能單元Al’ ’、第二總功能單元A2’’分別與圖1中的基礎(chǔ)電路單元中的第一功能元件Al、第二功能元件A2對應(yīng)。本例的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的第一總功能單元Al’’由一個電路單元替換，該電路單元與上述圖2中的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述；第二總功能單元A2’’由另一個電路單元替換，該電路單元與上述圖2中的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僅有一處不同，直接采用了基礎(chǔ)電路單元的第二功能元件A2作為上述圖2中的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的第二總功能單元A2’。本例中最后形成共3個基礎(chǔ)電路單元、18個開關(guān)和7個功能元件的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0024]以此類推，可通過對基礎(chǔ)電路單元的反復(fù)迭代，得到含η個功能元件的電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其開關(guān)數(shù)量為3 (η-l)個。
[0025]上述各電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，可以通過多個開關(guān)實現(xiàn)多個功能元件的任意隔離，或?qū)崿F(xiàn)多個功能元件的串聯(lián)或并聯(lián)連接，從而實現(xiàn)多個功能元件的任意組合應(yīng)用。具體如下:
[0026]如圖1所示，在未進(jìn)行迭代時，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)Kl、第二開關(guān)Κ2關(guān)斷，第三開關(guān)Κ3閉合時，第一功能元件Al處于使用狀態(tài)，第二功能元件Α2被隔離；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)Kl閉合，第二開關(guān)Κ2、第三開關(guān)Κ3關(guān)斷時，第二功能元件2處于使用狀態(tài)，第一功能元件I被隔離。
[0027]該電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還可實現(xiàn)第一功能元件Al和第二功能元件Α2串、并聯(lián)連接，其串、并聯(lián)狀態(tài)對應(yīng)的開關(guān)動作如下表(O表示關(guān)，I表示開)所示:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括基礎(chǔ)電路單元，所述基礎(chǔ)電路單元包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第一功能元件和第二功能元件，所述第一開關(guān)的第一端與所述第一功能元件的第一端連接并作為所述基礎(chǔ)電路單元的第一連接端，所述第一開關(guān)的第二端分別與所述第二功能元件的第一端和所述第二開關(guān)的第一端連接，所述第一功能元件的第二端分別與所述第二開關(guān)的第二端和所述第三開關(guān)的第一端連接，所述第二功能元件的第二端和所述第三開關(guān)的第二端連接并作為所述基礎(chǔ)電路單元的第二連接端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基礎(chǔ)電路單元為一個，所述基礎(chǔ)電路單元的兩個連接端分別作為所述電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兩個連接端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述基礎(chǔ)電路單元為任意多個，所述電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的總電路結(jié)構(gòu)與所述基礎(chǔ)電路單元的電路結(jié)構(gòu)相同，用某個所述基礎(chǔ)電路單元替換所述總電路結(jié)構(gòu)的第一功能元件或第二功能元件形成電路單元，或者，用某個所述電路單元替換所述總電路結(jié)構(gòu)的第一功能元件或第二功能元件形成電路；以此類推，最后形成所述電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的可容錯的分形拓?fù)潆娐肪W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述開關(guān)為機械開關(guān)或電子開關(guān)；所述第一功能元件和所述第二功能元件均為電子元件或集成-H-* I I心/T O
【文檔編號】H03K19/00GK103973289SQ201410213478
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】吳付崗, 周繼昆, 鄧婷, 王蕾, 張 榮 申請人:中國工程物理研究院總體工程研究所