Устройство для задания весовых коэффициентов в моделях линейных алгебраических уравнений

О П И С А Н И Е 269623

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CQl03 CO8eTGKHX

Социалистических

Респурлин

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42Ш4, 7/32

Заявлено 06.1.1969 (№ 1294164/18-24) с присоединением заяькн ¹

Приоритет

Опубликовано 17.IV,1970. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания ЗО.VII.1970

МПК G 06g 7/32

УДК 681.333(088.8) Комитет по делам иаосретеиий и OTKpblTHH при Сосете йтиинстрое

СССР

Автор изобретения

А. И. Братчиков

Институт кибернетики АН Украинской ССР

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ВЕСОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

В МОДЕЛЯХ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны устройства для задания весовых коэффициентов в моделях линейных алгебраических уравнений, содержащие матрицу. Эти устройства значительны по габаритам и имеют следующие недостатки.

Сложность в напылении микропленочных цифро-управляемых сопротивлений большого номинала.

Сложность автоматизации ввода информации, когда число изменяемых резисторов велико (большой порядок решаемого уравнения).

Применение цифровых управляемых сопротивлений в устройстве. задания весовых коэффициентов требует значительное количество ключей, равное М = п (а+1) m, где n — порядок решаемого уравнения, m— количество ключей одного цифро-управляемого сопротивления.

Малая надежность устройства из-за большого числа соединительных шин и проводов.

Температурная нестабильность микропленочных цифровых управляемых сопротивлений, значительная потребляемая мощность.

Предложенное устройство отличается тем, что с целью повышения надежности и упрощения ввода информации в нем каждый элемент матрицы выполнен в виде параллельно включенных двух полевых транзисторов с и- и р-индуцированными каналами структуры металл — окисел — полупроводник.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже.

Оно состоит из элементов, содержащих два параллельно включенных полевых транзистора с изолированным затвором и- и р-канала.

Полевой транзистор с изолированным затвором или структуры МОП (металл — окисел—

10 полупроводник) представляет собой прибор, управляемый не током, как обычные транзисторы, а напряжением.

В данном случае рассматриваются полевые транзисторы МОП-структуры, работающие в

15 режиме обогащения (транзнсторы с индуцированным каналом) двух типов: с каналом и и каналом р.

На чертеже приведены символические обо20 значения; 3 — затвор, С вЂ” сток, И вЂ” исток; показана полярность подводнмых напряжений до полевых транзисторов с каналом р (слева) и каналом и (справа), а также показаны вольт-амперные характеристики для обеих ти25 пов транзисторов при двух полярностях напряжения U, (напряженне сток-исток), где кривой 1 соответствует характеристика полевого транзистора г-канала, и кривой 1" —, характеристика полевого транзистора р-канала.

30 Они отображают зависимость тока канала от напряжения сток-исток для U,)О и U,(О при постоянном напряжении на затворе.

Рассмотрим аналитическое выражение вольт-амперпой характеристики.

1. Полевой транзистор с и-каналом прп: а) U„,)0, б) U„,(0, при этом управляемое напря>кение на затворе.

U,„) О.

2. Полевой транзистор с р-каналом при: а) С1ср ) О, б) Уср О, 10 () го

Выражения (1) и (2) справедливы при словии

11зп Uon 1 си.

2. Полевой транзистор с р-каналом, U„,(0: а) и„î, I„,= — К,(— (и„U„) U,„Ç0 — — Ь ()0 (3)

6) Ucp(0, 1, = — К ((Уз — У,г,)У, U, ((О (4) Выражения (3) и (4) справедливы при условии 1зз U„ U„„

40 где Рзфф зз и р Lh

) рзфф — подвижность носителей в канале;

-„— диэлектрическая проницаемость изо- 45 лятора под затвором;

W — ширина канала;

1 — длина канала;

h — толщина изолирующего слоя под затвором;

Up — пороговое напряжение.

Общая вольт-амперная характеристика включенных параллельно двух полевых транзисторов с и- и р-каналом (кривая 1) описывается выражениями:

1. Для U,)O сложением формул (1) и (3)

1с общ — Iñï+ 1ср Iñ общ — 2К(1 з 1 о) 11с (5)

2. Для U,(0 сложением формул (2) и (4);

1собщ — 1сз+ср 1собщ — 2К(1-1з1-1о)11с1(6) при этом предполагается, что:

К„=К„= К, оп ср — - с. сг

U, = U,„+ U, к тому же U,„=- U„ при этом управляемое напряжение па затворе

11зр (0.

Запишем Ряд формуч, 15

1. Полевой транзистор с п-каналом, U„, О. а) U,„)0, I,„=К,((U,„— U„„)U,„— — U2 ()О б) U,„(0, 1,„= К„(— (U,„— U.„) U,„— — =U2 )(О (2) Формулы (5) и (6) справедливы при условии

U,— U,-=U, (7) и отображают зависимость общего тока !,„p,„ включенn.tõ гараллельно двух полевых транзисторов с и- и 1>-каналом от напря>кений, прило>кенни;х к сто;,ам н затв рам обеих транзисторов.

Воль:-амперная характеристика включенпараллельно полевых транзисторов с и- и р.каналом для Г,)О опись:вается в. ра>кснием (5)

1с общ — — 1ср + 1сз>

1с общ — 1 с и (8) где —:- 2К (11з 1- о).

Для U,(О выра>кение вольт-амперной характеристики параллельно включенных полевых транзисторов с и- и р-каналом имеет вид формула (6) (9)

Л

Из формул (8) и (9) видно, что элемент матрицы коэффициентов, состоящий из параллельно включенных полевых транзисторов пи р-канала симметричен относительно полярности напря>кения U, и линеен в определеннои области изменения напряжения U,. Предел этот определяется условием (7).

Изменяя напря>кение на затворах такого элемента

U, =- U, + U„, при U, = U,„, можно получить семейство вольт-амперных характеристик (кривые 1, 2 и 8) линейных в области напряжений U, = U, и симметричных относительно полярности напряжения

Сопротивление элемента с параллельно включенными полевыми транзисторами определяется по формуле:

R= (10) гРзфф 1V„(U> UO) и как видно зависит от геометрических размеров канала полевых транзисторов.

Равное изменение геометрических размеров полевых транзисторов обеих типов (длины и ширины канала) при Ьз — U, =const дает возможность получить нужный номинал сопротивления. г1айдя зависимость R = f (U,— U,) при постоянных геометрических размерах канала полевых транзисторов, можно получить определенный диапазон изменения сопротивления элемента в области этого номинала.

Шины А устройства подключаются на вход уравновешивающих устройств квазианалога, шины Б на выход уравновешивающих уст1 ройств и основных неизвестных л., шины В— подключаются к источникам напряжения

1- и °

Ввод информации (задание весовых коэффициентов уравнений) осуществляется в устрой269623 в

Составитель Е. В. Тимохина

Техред Л. Я. Левина Корректор Л. И. Гаврилова

Редактор Громова

Заказ 2075 17 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4,5

Типография, пр. Сап нова, 2 стве автоматически, а именно по очередным подключением преобразователя код-аналог, на выходе которого устанавливается определенная величина напряжения 6 а, соответствующая нужному значению сопротивления, к каждому из элементов матрицы на точки Г и Д.

Переключение преобразователя код-аналог производится распределительным устройством (кольцевой счетчик) с определенной частотой f и повторяется циклически.

В отключенном состоянии заданная величи»а У, напряжения на элементе будет поддерживаться аналоговым запоминающим устройством, подключенного в точки I и Д, например — конденсатором.

Предмет изобретения

Устройство для задания весовых коэффициентов в моделях линейных алгебраических уравнений, содержащее матрицу, отгичающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения ввода информации, в нем каждый элемент матрицы выполнен в виде параллельно включенных двух полевых транзисторов с и- и р-индуцированными каналами структуры металл †окисел †полупрово.