Однотактиый регистр сдвига

Однотактиый регистр сдвига

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

291246

ОПИCAНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскив

Социвлнстическив республнв

Зависимое от авт. свидетельства М—

МГ11х 6 1 lc 19 00

Заявлено 08.1.1968 (№ 1208345/18-24) с присоединением заявки;¹вЂ”

Приоритет—

Опх блнковано 06.1.1971. Бюллетень ¹ 3

Комитет llo делам изобретений и открытий ори Совета Министров

СССР

УД1х 681.325,56(088.8) Дата опубликования описания 9,111.1971.

Автор изобретения

За rl Bl(T0 1h

ОДНОТАКТНЫЙ РЕГИСТР СДВИГА

Устройство предназначено для использования в быстродействующих схемах вычислительной техники и дискретной автоматики, в частности, в устройствах для преобразования дискретной информации с большой скоростью преобразования, для реализации различных логических н арифметических операций в быстродействующих системах.

Известны быстродействующие однотактпые регистры сдвига иа транзисторах или на тупнельных диодах и транзисторах. Их предельная тактовая частота не превышает нескольких десятков мегагерц.

ГIредлагаемый регистр сдвига обладает следующими преимуществами: высоким частотным пределом, малой величиной задержек импульсов поразрядного переноса установки

«О» и установки «1» относительно тактовых импульсов, технологичностью при микромодульном исполнении благодаря отсутствию функциональных реактивных элементов. Достигается это тем, что в результате накопления заряда в базе диода элемента запрета и вентиля обеспечиваются задержка воздействия потенциального перепада на схему импульсного потенциального вентиля при установке «1» в последующую ячейку регистра и запрет положительного импульса установки

«О». Кро»е того, обеспечиваются близкие к единице коэффициенты передачи импульсного сигнала элементом запрета и вентилем.

Принципиальная схема устройства приведена на чертеже.

Регистр сдвига состоит из идентичных ячеек, запоминающим элементом которых является триггер с кодовыми входами на последовательно вкгиоченных резисторе 1 и туннельном диоде 2. Схема управляется разнополярпыми импульсами, приходящими одновремеиlo но по тактовым шинам 8 и 4. Однако она моЖЕТ у HPBBËßÒÜÑß тоЛЬКО ПОЛожнтЕЛЬНЫМИ TBKтовыми импульсами, отрицательные же получаются инвертированием. Происходящая при этом небольшая задержка (если инвертор

15 транзисторный) не существенна в диапазоне тактовых частот до 100 сяггц.

В статическом режиме хранения нуля в ячейке регистра сдвига (за нулевое состояние принимается малый отрицательный уровень

20 напряжения) напряжение на диоде 2 не превышает напряжения, соответствующего току максимума, что недостаточно для открывания транзистора 5. Ток, протекающий во всех элементах схемы, кроме туннельного диода 2, ре25 зистора 1, диода 6 и резистора 7, пренебрежимо мал. Отрицательные импульсы тока, смещая накопительный диод 8 в обратном направлении, не вызыва от формирования импульса иа выходе импульсно-потенциального

30 вентиля, состоящего из резистора 9 и диода 8, В. Я. Загурский

Институт алектроники и вычислительной текннки АН Латвийской Сс.Р

291246

IG

211

"o

3;>

1О

5>

60 так как диод 8 не был первоначально смещен в прямом направлении и в базе его не накапливался заряд. Положительные тактовые импульсы, приходящие одновременно с отрицательными, смещают в обратном направлении диод 6 элемента запрета, состоящего из транзистора 5, резисторов 7 и 10 и диода б. При этом на выходе элемента запрета формируется положительный импульс установки «О».

Если какая-либо ячейка регистра находилась в состоянии «1» (высокий отрицательный уровень напряжения на туннельном диоде ячейки), последний устанавливает ее в нуль.

В статическом режиме хранения «1» в ячейке регистра сдвига на диоде 2 высокий отрицательный потенциал, транзистор 5 открыт, через резистор 9 и диод 8 протекает прямой ток, смещающий последний в прямом направлении, в результате чего в базе его накапливается заряд. Через диод 6 протекает пренебрежимо малый прямой ток (так как на потенциальном выходе транзистора 5 отрицательный потенциал), основной ток протекает через резисторы 7 и 10, в результате чего заряд в базе диода не накапливается. Небольшой ток, протекаюший через диод 11, несколько смещает рабочую точку триггера на диодс

2 следующей ячейки регистра сдвига к пико вому значению тока на туннельной ветви в случае, если B нем хранится «О». Нелинейное смещение туннельного диода незначительно зависит от величины прямого тока через диод

8, если диод имеет достаточно крутой излом прямой ветви. Благодаря смещению создаются более благоприятные условия для записи

«1>> В следующуlо я<1е11ку. Когда >ке в не11 уже хранится «1», диод 11 закрыт. Отрицательныс тактовые импульсы смещают диод 8 в обратном направлении, формируется отрицательный импульс записи «1». На выходе BcIITIIëil 8, 9 положительные тактовые импульсы, смещая диод 6 в обратном направлении, не вызывают формирования положительного импульса установки «О». Диод 12 открывается лишь в случае, если в 12-й ячейке хранился «О», а в (и+ 1)-й — «1». В этом случае он смещен в прямом направлении разностью потенциалов: отрицательного на туннельном диоде (и+ 1)-ой ячейки и небольшого положительного на диоде 6. Диод 12 является нелинейной нагрузкой туннельного диода. Вольтамперная характеристика его обеспечивает исключающий деградацию двухстабпльный режим работы туннельного диода, оптимальное быстродействие и минимальную амплитуду импульса установки «О». Величина поло>кительного смещения диода 6 незначительно зависит от величины прямого тока, если употреблять диОд б с достаточно крутым изломом п р я мой ветви.

Если в (и — 1)-у10 ячейку регистра сдвига записана «1», причем запись производится отрицательным импульсом, приходящим с некоторой задержкой после тактовых, то отрицательный импульс (тактовый) формирует отрицательный импульс установки «1» на выхо де вентиля 9, 8, устанавливающий триггер

1z-й ячейки на резисторе 1 и туннельном диоде

2 в «1». Положительный же импульс установки «О» триггера и-й ячейке запрещается, а ь (n — 1)-й ячейке устанавливает триггер в «0».

Задержка установки отрицательного потенциального уровня на диоде 8 такова, что величина помехи от отрицательного тактового импульса невелика из-за эффекта накопления заряда в базе диода 8 и не вызывает установки диода 2 (и+1) -й ячейки в состояние «1». Кроме того, он остается в состоянии «О», так как задержка спада положительного уровня на диоде 6 такова, что за счет эффекта рассасывания заряда в базе диода б тактовый импульс формирует положительный импульс установки «О», удерживающий туннельный диод 2 (и+1)-й ячейкивсостоянии «О». Повторное воздействие тактовых импульсов вызывает установку триггера (а+1)-й ячейки в состояние «1», а триггера

12-й ячейки — в «0». Задержка установки положительного уровня на диоде 6 такова, что величина помехи от положительного тактового импульса из-за эффекта накопления заряда в базе диода б 1е вызывает установки триггера (h+1)-ой ячейки в «0». Таким образом обеспечивается сдвиг состояния «1» из (lг — 1)-й ячейки в (12+1)-ю через два тактоBbl«импульса, т. е. в соответствии соднотактным режимом циркуляции информации. Если в (h — 1)-ю и в h-ую ячейки записана «1», то тактовые импульсы вызывают запись «О» в (n — 1) -ю ячейку и запись «1» в (и+1) -ю. В и-ю же ячейку не записываются ни «О», ни

«1». Это значительно повышает стабильность работы регистра, особенно на высоких частотах. д,!

Высокий частотный предел прн сравнительной некритичности к длительности тактовых импульсов обусловлен эффектом накопления заряда неравновесных носителей в базах диодов элемента запрета и вентиля. Благодаря элементу запрета и вентилю импульсы установки «О» и «1» перераспределяются в зависимости от информации, хранимой в регистре сдвига, и согласно требованиям однотактного режима циркуляции информации в регистре.

При воздействии соответствую1цих тактовых импульсов на диоды элемента запрета и вентиля в зависимости от хранимой в ячейках информации в том илн другом диоде происходит рассасывание накопленного заряда, во время которого сопротивление диода пренебрежимо мало; сигнал на выходе элемента запрета или вентиля равен соответствующему тактовому импульсу, Величина накопленного заряда, экспотенциально зависящая от длительности протекания прямого тока, существенна в случае применения высокочастотных диодов при длительности протекания тока более 5 — 10 и, сек, 291246 (—

Составитель A. Матвеев

Текред. Т. И. Курилко!,орректор О. С. Зайцева

Редактор Б. Б. Федотов

Заказ 776 Тираж 473 Подписное ! !1!!!ИПИ Комитета Ilo делам нзооретеянй н открытий прн Совете Мнннсгроо СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 115

Загорская типография что соответствует максимальной частоте переключений 100 — 200 1ггггг.

Предмет изобрения

Однотактный регистр сдвига из однотипных ячеек на основе T):HHåëüíûõ диодов и транзисторов, отличагощийся тем, что, с целью повышения быстродействия и обеспечения однотактного режима циркуляции информации, триггер на туннельном диоде соединен со входом эмиттерного повторителя, эмиттер которого соединен с шиной тактовых импульсов через резистор и диод с накоплением заряда, который через диод соединен с триггером сле5 дующей ячейки, а трнггср — с эмиттером эмнттерного повторитсля через диод н резистор, причем их общая точка соедннепа с резистором смещенпя н через другой диод с пакоплением заряда — с другой шиной тактовых пм1О пульсов.