Устройство для формирования сигнала переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью

Устройство для формирования сигнала переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«ц962924 (6t) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 130879 (21) 2833639/18-24 М К з с присоединением заявки ¹G 06 F 7/50

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.82. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 3009.82 (53} УДК 681, 325, .5(088.8) (72) Автор". изобретения

Г.В, Милославский

jä

" -i

ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СУММАТОРА НА ПРИБОРЕ С ЗАРЯДОВОЙ

СВЯЗЫ0

1 2

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении блоков арифметики универсальных и специализированных вычислительных машин. .Известна цепь переноса параллельного двоичного сумматора, содержащая в каждом разряде транзистор, коллек тор которого соединен. с эмиттером последующего разряда, база . — с выхо.дом узла отрицания дизъюнкции значе ния слагаемых, первый эмиттер — с коллектором транзистора предыдущего разряда, а второй эмиттер — с выходом элемента И (1 ).

Недостатком такого устройства является его сложность.

Известно устройство для формирования сигналов переноса в сумматоре, содержащее ключ начала переноса нуля, ключ начала переноса единицы, точка соединения которых является выходом для данного разряда устрой.ства, причем ключ распространения переноса содержит два встречно соединенных диода и три токовых ключа, при этом Точка соединения встречно соединенных диодов, а выход третьего токового ключа соединены с вторым диодом и с входом ключа распространения переноса .(2).

Недостатком этого устройства также является его сложность °

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для формирования сигналов переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью (ПЗС), содержащее в каждом разряде электрод приема заряда переноса из предыдущего разряда устройства, барьер, электрод формирования заряда переноса в последующий разряд устройства и зарядочувствительный элемент (3 ).

Недостатком этого устройства является относительно невысокое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для формирования сигнала переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью, содержащем несколько разрядов, причем в каждом разряде устройства содержится область приема заряда.-переноса, область формирования заряда переноса, в последующем разряд устройства, соединенную с зарядочувст- .

962924 вительным элементом (плаваюцим затвором), который электрически связан с выходом сигнала переноса из данного разряда устройства, область формирования заряда переноса в последующий разряд устройства зарядово 5 связана с областью приема заряда переноса следующего разряда устройства, область приема заряда переноса данного разряда устройства зарядово связана с областью формирова- 1Ц. ния заряда переноса в последующий разряд устройства, управляющий электрод области формирования заряда переноса в последуюций разряд устройства электрически соединен f5 с первой шиной разрешения переноса устройства, каждый разряд содержит область генерации заряда переноса, "..àðëäoâa связанную с областью формирования заряда переноса в последующий разряд устройства, управляющий электрод области генерации заряда переноса электрически соединен с второй шиной разрешения переноса устройства, область генерации заряда переноса связана с соответствующим входом генерации заряда переноса, управляющий электрод области приема заряда переноса электрически соединен с соответствующим входом распространения переноса устройства, электроды смещения устройства соединены с источником напряжения смещения.

На чертеже приведена структурная схема устройства. устройство содержит области 1 гене- 5 рации заряда переноса с электродами 2, электроды 3 смещения, электроды 4 области приема заряда переноса (на чертеже показан электрод 4 и для младшего разряда устройства, хотя 40 он может и не изготовляться), электроды области 5 формирования заряда переноса в последующий разряд и зарядочувствительные элементы (плавающие затворы) 6. 45

Области 1 соединены с входами 7 генерации заряда переносов соответствующих разрядов устройства. Для ввода электрического сигнала область 1 должна содержать входные диод.и затвор к которому должен быть приложен постоянный потенциал. При этом величина входного сигнала должна отсчитываться от потенциала входного затвора. Входной сигнал подается на входной диод. Можно сделать и наоборот, то есть входной сигнал подавать на входной затвор, а к входному диоду прикладывать постоянный потенциал.

Прн использовании такого метода ввода зарядов, называемого динамической инжекцией, величина инжектированного зарядового пакета приблизительно . линейно связана с входным напряжением. Электроды 2 соединены с шиной 8 разрешения переноса из соответ- 65 ствувщих разрядов, электроды 3 с источником напряжения смешения Е,„ электроды 4 — с входами 9 распространения переноса (при этом электрод 4 младшего разряда, если он изготовлен должен быть подключен к шине 10 с постоянным напряжением Ч, величина которого находится между напряжением

V, при котором не происходит создания инверсионных областей, и напряжением V при котором происходит образование инверсионных областей и передвижение зарядов в случае их наличия под соответствующими электродами, электроды 5 — с шиной 11 раз-, решения переноса, зарядочувствительные элементы 6 соединены с соответствувщими выходами 12 устройства.

Запрещающий уровень напряжения, поступающий по шинам 8 и 11 и входам 9, соответствует напряжению Чр, а разрешающий уровень напряжения напряжению U Все области 1 содержат входные диоды и электроды, на которые должно быть подано постоянное напряжение по абсолютной величине меньшее, чем Ч, что обеспечивает формирование и передачу зарядов в области под соответствующие электроды 2 при наличии на них напряжения Ч„. Источник напряжения смещения Е должен иметь величину напряжения, достаточную для создания во всем ПЗС постоянного "тянущего" поля, увеличивающего быстродействие устройства вследствие ускоренного передвижении зарядов в случае их появления и создания соответствующих условий для их.движения по ПЗС в направлении сквозного переноса.

По существу, функции сигналов по шинам 8 и 11 совпадают, то есть они могут быть обьединены.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии непосредственно перед началом режима переноса по шинам 8 и 11 и со входов 9 поступает запрещающий уровень напряжения Чр, что приводит к уничтожению всех зарядов и инверсионных областей в ПЗС и блокировке его от сигналов с входов 7. В режиме переноса на все электроды 2 и 5 подаются с шин 8 и 11 напряжение V, способствующее образованию инверсионных областей под соответствующими электродами и передвижению зарядов в случае их появления в областях 1 . При возникновении переноса в каком-либо разряде заряды непрерывно создаются под некоторыл электродом 2. Так как электрод 2 и соответствуищий ему электрод 5 находятся в это время под напряжением V то заряд из-под этого электрода 2 распространяется и под соответствующий электрод 5. Следовательно, на выходе со962924 ответствующего элемента б сформируется напряжение переноса, поступающее на соответствующий ныход 12 устройства. При этом если электрод 4 последующего разряда устройства находится под напряжением V что означает разрешение сквозного переноса через этот разряд, то заряды иэ предыдущего разряда (из-под электродов

2 и 5 предыдущего разряда) начнут распространяться и под электрод 5 1О последующего разряда и т.д. Таким образом, в случае выполнения соответствующих условий на электродах

4 происходит распространение непрерывно образующихся зарядов из некоторой области 1 в последующие разряды. Распространение зарядов по устройству происходит до того разряда, электрод 4 которого находится под напряжением Vp (запрещающий уровень напряжения) .

В случае возникновения в одном такте переносов на нескольких раз. рядах происходит суммирование соответствующих им зарядов на электродах 5 и одновременное распространение зарядов IIQ соответствующей разрешенной части устройства. Таким образом, под электродами 5 собираются, заряды с двух направлений либо из под соответствующего электрода

2 в случае нозникнонения переноса в .данном разряде, либо из-под электрода 4 в случае передачи зарядов из предыдущих разрядов устройства, либо с этих двух направлений одновременно.

Длительность такта сквозного переноса определяется тем значением времени, которое необходимо для надеж".. ной передачи, сквозного переноса по 40 всему устройству н случае наличия разрешающих уровней на всех электродах 4 при поянлении сигнала переноса в самом младшем разряде устройства. В этом случае сигнал переноса 45 (соответствующие ему заряды) должны из области 1 младшего разряда устройства распространяться через соответствующие электроды 2,5,4,5,. ° .

4,5 по всем разрядам устройства до (n-1) -го включительно (если соот- ветствующий сумматор содержит и разрядов). При этом необходимо отметить,.что эффективность переноса зарядов на ПЗС не обязательно 55 должна иметь высокое значение, как при передаче, например, аналоговых сигналов. Эффективность переноса должна иметь значение, достаточное лишь для срабатывания соответствующих узлов суммирования, подключенных к выходам 12 устройства.

Эффективность предлагаемого устройства состоит в значительном увеличении быстродействия по сравнению с прототипом. Действительно, в из - 6$ вестном устройстве перенос осуществляется за время — n, где n — ко5

1fp личество разрядон устройстна, тактовая частота работы ПЗС, а н предлагаемом с учетом напряжения Ecv практически мгновенно. Для и =32 и f = 1 МГц время переноса для прототипа составляет 80 мкс, а для предлагаемого — приблизительно 100 нс.

Формула изобретения

Устройство для формирования сигнала переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью, содержащее несколько разрядов, причем в каждом разряде устройства содержится область приема заряда переноса, область формирования заряда переноса в последующий разряд устройства, соединенную с зарядочувствителъным элементом (плавающим затвором), который электрически связан с выходом сигнала переноса из данного разряда устройства, область формирования заряда переноса в последующий разряд устройства зарядово связана с областью приема заряда переноса следующего разряда устройства, область приема заряда переноса данного разряда устройства зарядово связана с областью формирования заряда переноса в последующий разряд устройства, управляющий электрод области формирования заряда йереноса в последующий разряд устройства электрически соединен с первой шиной разрешения переноса устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения быстродействия, каж;— дый разряд содержит область генерации заряда переноса, зарядово связанную с областью формирования заряда переноса в последующий разряд устройства, управляющий электрод области генерации заряда переноса электрически соединен с второй шиной разрешения переноса устройства, область генерации заряда переноса связана с соотнетствующим входом генерации заряда переноса устройства, управляющий электрод области приема заряда пере- . носа электрически соединен с соответствующим входом распространения пере-, носа устройства, электроды смещения устройства соединены с источником напряжения смещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 432497, кл. G 06 F 7/50, 1972 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 417789, кл; G 06 F 7/50, 1972.

3. Секен К. и др. Приборы с переносом заряда. N. "Мир", 1978, с.289290 (прототип) °

962924

У fZ см

Составитель В. Березкин

Редактор Т, Портная Техред С.Мигунова, Корректор Л.Гриценко

Заказ 7513 б Тираж 731 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