Элементы однородной вычислительной структуры

Элементы однородной вычислительной структуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 1б. 06. 80 (21) 2941424/ I 8-21 (51)N. Кл. с присоединением заявки М—

H 03 К 19/00

Гоеудерстееииый комитет

СССР . оо делам изеаретеыий и открытий (23) Приоритет

РЗ УД Ы1.374 (088.8) ..

Опубликовано 23.05.82. бюллетень М 19

Дата опубликования описания 23. 05.82

Л. М. Губарев, А. 3. Струков, А. Г. Хатунцев и Н. С. Малахов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (54) ЭЛЕМЕНТ ОДНОРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к области .вычислительной техники и высокочастотной автоматики и может быть исполь. зовано преимущественно при построе нии радиоимпульсных однородных вычислительных структур, предназначенных для обработки радиосигналов, носителем информации в которых является фаза высокочастотных колебаний.

Известен элемент однородной вычис10 лительной структуры, предназначенный для обработки высокочастотных сигналов, состоящий из настроечной и функциональной части, каждая из которых содержит катушки индуктивности и нелинейные конденсаторы jl) .

Недостатком известного устройства является его высокая сложность.

Известен элемент однородной вычислительной структуры, состоящий из настроечного и функционального пара-, метронов, каждый из которых содержит катушку индуктивности, у которой вывод от средней точки подключен к

2 шине напряжения накачки, а каждый .крайний вывод подключен к коллектору транзистора, выполняющего функции не.. линейного конденсатора, при этом базы всех транзисторов лодключены к: общей шине, эмиттеры транзисторов настроечного параметрона подключены к одной шине тактовых импульсов, а эмиттеры транзисторов функционального параиетрона - к другой вине тактовых импульсов, кроме того, крайние выводы .катушки индуктивности функционального параметрона подключены

4 соответственно, к прямым и инверсным входам (выходам) элемента, а крайние выводы катушки индуктивности настроечного параметрона через управляемые транзисторно-резисторные аттенюаторы связи подключены к одному из крайних выводов катушки индуктивности функционального параметрона, один из крайних выводов катушки индуктивности настроечного параметрона через управляемый транзисl

930677 торный ключ подключен к шине опорного напряжения $2J .

Недостатком известного устройства является его высокая конструктивная сложность, заключающаяся в большом количестве элементов схемы 13 шт,) и связей между ними, что обуславливает большие габариты, ухудшает его технологичность при интегральном исполнении и технические характеристики (быстродействие, потребляемую мощность и т.д.)особенно в диапазоне СВЧ.

Высокая потребляемая мощность известного элемента связана с необходимостью обеспечения надежного переключения транзисторов, которое требует высрких уровней токов управления.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

2О

Поставленная цель достигается тем, что в элемент однородной вычислительной структуры, состоящий из настроечного и функционального параметронов, каждый из которых содержит катушку индуктивности с выводом от средней точки, причем крайние выводы катушки индуктивности функционального параметрона подключены, соответственно к прямым и инверсным входам (выходам) элемента, а средний вывод - к первой шине напряжения накачки, введны три полевых транзистора„ которые одновременно выполняют функции управляемых аттенюаторов связи зз и нелинейных конденсаторов параметронов, при этом истоки первого и второго транзистора подключены, соответственно, к первому и второму крайнему выводу катушки индуктивнос4О ти функционального параметрона, а их стоки — к первому крайнему выводу катушки индуктивности настроечного параметрона, второй крайний вывод которой подключен через третий поле45 вой транзистор к шине опорного на-пряжения частоты субгармоники, а средний вывод — к второй дополнительно введенной шине напряжения накачки подложки полевых транзисторов подключены к общей шине, а затворы - к соответствующему входу управления.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вре. менные соотношения его параметров.

Элемент однородной вычислительной структуры содержит катушку 1 индуктивности функционального параметрона и катушку 2 индуктивности настроечного параметрона средними выводами подключенные, соответственно, к первой 3 и второй ч шинам напряжения накачки 0н и 0 и . Первый крайний вывод катушки индуктивности подключен к прямым входам (выходам) элемента, а второй - к инверсным входам (выходам) 6.

Истоки первого полевого транзистора 7 и второго полевого транзистора

8 подключены, соответственно к первому и второму крайнему выводам катушки 1 индуктивности, а стоки транзисторов 7 и 8 подключены к первому крайнему выводу катушки 2 индуктивности, второй крайний вывод которой подключен через третий полевой транзистор 9 к шине 10 опорного напряжения U < частоты субгармоники, подложки транзисторов 7-9 подключены к общей шине 11, а затворы — к соответствующим входам 12 — 14 управления.

Катушка 1 индуктивности в совокупности с нелинейными емкостями истокподложка транзисторов 7 и 8 составляют емкостной балансный параметрон функциональный.),а катушка 2 индуктивности в совокупности с нелинейныi ми емкостями сток-подложка транзисторов 7-9 также составляет емкостной балансный параметрон (настроечный). Параметрон является двухполюсником и поэтому его сигнальные входы и выходы не различимы.

На фиг. 2 приведены временные соотношения между напряжениями накачки Ug и 0к, напряжениями субгармоники Ug и 4с функционального и на1 строечного параметроноа (при работе их во Tj и 1 тактах, соответственно, фаза "0" — сплошная линия, фаза "ян - пунктир, опорным напряжением частоты субгармоники Uo и управляющими напряжениями 0,, 0т, U а также введены обозначения: время хранения информации в настроечном параметроне при выполнении элементов однородной вычислительной структуры функции памяти: t4 — момент введения большого затухания в цепь поступления в настроечный параметрон опорного напряжения 0о, tz -момент начала записи информации из функционального параметрона в настроечный (начало выполнения элементом функции памяти);С вЂ” момент окончания записи информации; t4. - мо5 9306 мент начала считывания информации из настроечного параметрона в функциональный; t<" момент окончания считывания информации (момент окончания выполнения элементом функции памяти). 5

Устройство работает следующим образом.

В рабочем состоянии на шину 10 поступает непрерывное опорное напряжение частоты субгармоники U, на шины 3 и 4 - радиоимпульсные напряжения накачки соответствующих тактов 011,и Он, а на входы 12-14— необходимые управляющие напряжения

О.„„, U„,, О». !

При 011 =0 функциональный пара1 метрон не возбуждается и элемент однородной вычислительной структуры выполняет функцию разрыва цепи в канале передачи сигналов в структуре. 20

При Он =0 настроечный параметрон не возбуждается и при иотсуплении на шину накачки 3 радиоимпульсов напряжения накачки U соответствующего такта элемент однородной вычисли- 25 тельной структуры выполняет: функцию соединения в цепи передачи сигналов в однородной вычислительной структуре, когда на один из прямых входов (выходов)5 поступает зо сигнал, а выходной сигнал снимается с другого прямого выхода;

- логическую операцию НЕ, когда на один из выходов 5 поступает сигнал, а выходной сигнал снимается с одного из инверсных выходов 6, или когда входной сигнал поступает на инверсный вход параметрона, а снимается с прямого;

- мажоритарную функцию, когда на его сигнальные входы (выходы15 поступает нечетное количество сигналов, а выходной сигнал снимается с одного из прямых выходов;

- мажоритарную фуйкцию с инвер45 сией, если на входы 5 поступает нечетное количество сигналов, а выходной сигнал снимается с одного из инверсных выходов 6.

Для обеспечения выполнения эле50 ментом однородной вычислительной структуры логических функций И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ необходимо так выбирать такты радиоимпульсных напряжений накачки 0 и U, поступающих на шины

3 и 4, чтобы йастроечный иараметрон всегда возбуждался в такте, предшествующем такту возбуждения функционального иараметрона. Например,(см.фиг.2) 77 6. функциональный параметрон работает во втором такте - Uq и. Ок, а настроечный параметрон - в первом тактеUq<, Ог . Нулевой потенциал на вход управления 14 поступает в течение всего времени выполнения элементом однородной вычислительной структуры

:логических функций И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ. При этом сопротивление стокисток полевого транзистора 9 (если

7"9 - ИОП-транзисторы с р-каналом) становится малым и опорное напряжение частоты субгармоники .0 о через уп-. равляемый аттеннюатор связи с малым затуханием поступает на настроечный иараметрон, который с приходом каждого радиоимпульса накачки 011 воз2 буждаетсл всегда в одной и той же фазе.

При поступлении нулевого потенциала на вход управления 12 и положительного потенциала на вход управления 13, сопротивление сток-исток полевого транзистора 7 становится малым, а полевого транзистора 8 ". большим. Радиоимпульсы напряжения субгармоники с прямого выхода настроечного параметра через управляемый аттенюатор (иа транзисторе 7} с малым затуханием поступают на прямой вход функционального параметрона и в этом случае элемент однородной вычислительной структуры выполняет:

- погическую Функцию ИЛИ от двух переменных, если входные сигналы поступают. на два каких"либо прямых входа 5., а выходной сигнал снимается с одного из прямых выходов; — функцию ИЛИ-НЕ, когда сигналы (входные) поступают на два каких-либо прямых входа 5, а выходной сигнал снимается с одного из инверсных выходов 6.

При поступлении положительного по-.. тенциала на вход управления 12 и нулевого - на вход управления 13, сопротивление сток-исток полевого транзистора 7 становится большим, а полевого транзистора 8 - малым. Радиоимпульсы напряжения субгармоники с прямого выхода настроечного параметрона через управляемый аттенюатор связи. (на транзисторе 8) с малым затуханием поступают на инверсный вход функционального параметрона и в этом случае элемент однородной вычислительной структуры выполняет:

- логическую функцию И от двух переменных, если два входных сигна930677 ла поступают на входы (выходы 5,.а выходной сигнал снимается с одного из прямых выходов;

- функцию И-НЕ, если два входных сигнала поступают на входы 5, а вы- 5 ходной сигнал снимается с одного из инверсных выходов 6.

Элемент однородной вычислительной структуры выполняет функцию памяти на 1 бит (хранение информации 10 осуществляется в настроечном параметроне); которая может быть совмещена по времени с выполнением логических функций: НЕ, мажоритарной, мажоритарной с инверсией, соедине- 15 ния и разрыва в цепи передачи сигналов в однородной вычислительной структуре. Если в исходном состоянии на вход управления 13 был подан . положительный потенциал, а на.входы 20 управления 12 и 14 - отрицательные ( п9тенциалы, то для записи информации на вход управления 14 (в момент. t1) должен поступить положительный потенциал, при этом затухание управ- 25 ляемого аттенюатора связи (на транзисторе 9) становится большим. Нулевой потенциал на вход управления

12 поступает до момента времени и напряжение субгармоники с прямого з0 выхода функционального параметрона поступает на прямой вход настроечного параметрона, который при поступлении радиоимпульса напряжения накачки 011 (в момент t ) возбуждается с фазой напряжения субгарионики, определяемой фазой напряжения субгармоники функционального параметрона. Время хранения информации определяется длительностью радиоимпульса напряжения накачки на шине

4.

При необходимости считывания<информации в инверсном коде в момент времени t4 на вход управления 13 пос- 45 тупает нулевой потенциал и напряжение субгармоники с прямого выхода настроечного параметрона через управ.ляемый аттенюатор связи (на транзисторе 8 1 поступает на инверсный вход функционального параметрона, который при поступлении очередного радиоимпульса напряжения накачки на шину 3 возбуждается с фазой напряжения субгармоники, противоположной фазе напряжения субгармоники настроечного параметрона. В момент времени tg на вход управления 14 поступает нулевой потенциал и фаза колебаний напряжения субгармоники в настроечном параметроне с приходом очередного радиоимпульса напряжения накачки вновь будет определяться фазой опорного напряжения U и элемент однородной вычислительной структуры подготовлен к выполнению последующей логической функции.

Применение новых элементов — полевых транзисторов позволяет существенно упростить конструкцию элемента однородной вычислительной структуры, поскольку количество элементов схемы уменьшается до при одновременном сокращении их номенклатуры.

При этом существенно уменьшается и потребляемая мощность, поскольку при сравнимых уровнях управляющих напряжений, уровни управляющих токов в элементе однородной вычислительной структуры меньше на несколько порядков.

Использование изобретения позволяет существенно упростить конструкцию и топологию и уменьшить габариты интегральной схемы элемента однородной вычислительной структуры, что повысит его технологичность и позволит упростить устройство управления, уменьшить потребляемую мощность и облегчить температурный режим интегральной схемы элемента и вычислительного устройства в целом, повысить его надежность, Формула изобретения

Элемент однородной вычислительной структуры, состоящий из настроечного и функционального параметронов, каждый из которых. содержит катушку индуктивности с выводом от средней точки, причем крайние выводы катушки индуктивности функционального параметрона подключены, соответственно, к прямым и инверсным входам (выходам) элемента, а средний вывод — к первой шине напряжения накачки, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения, s него введены три полевых транзистора, одновременно выполняющих функции управляемых аттенюаторов связи и нелинейных конденсаторов параметронов, при этом истоки первого и второго транзистора подключены, соответственно, к первому и второму крайнему выводу катушки индуктивности функционального пара9 930677 10метрона, а их cvoKH - e o K - !Bblx транзисторов подключены к общей нему выводу катушки индуктивности шине, а затворы - к соответствуюнастроечного параметрона, второй щему входу управления. крайний вывод которой подключен че- Источники инфбрмации, рез третий полевой транзистор к ши- з принятые во внимание при экспертизе не опорного напряжения частоты суб- 1. Авторское: свидетельство СССР гармоники, а средний вывод - к вто- Ю 432679, кл. Н .03 К 19/00 1972 ,рой дополнительно введенной шине 2. Авторское свидетельство СССР напряжения накачки, подложки поле- по заявке и 2753972, 16,04.79.

930677 л

1 у V V c

1 ! !

Фи@Я

Составитель Л. Петрова

Редактор M. Данканич Техред И.Рейвес Корректор А. Дзятко

Заказ 3528/83 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4