Реверсивный регистр сдвига

389548

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскпв

Социалистические

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 08.1 I.1971 (№ 1625361/18-24) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Опубликовано 05.VII.1973. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 25.Х.1973

М. Кл. 6 1lс 19/00

Комитет по делам кзабретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 681.,327.67(088.8) Авторы изобретения

В. Я. Загурский, Ю. Н. Артюх и А. К. Баумс

Институт электроники и вычислительной техники, Е;: ;,,.,,„.—, .-, 1

АН Латвийской ССР

Заявитель

РЕВЕРСИВНЫЙ РЕГИСТР СДВИГА

Регистр предназначен для использования в быстродействующих устройствах вычислительной техники и дискретной автоматики, в частности, для преобразования цифровой информации из параллельной формы представления в последовательную и наоборот.

Известны реверсивные регистры сдвига, содержащие в каждом разряде триггер в виде последовательно соединенных туннельного диода и резистора, связанных с шинами питания, выход которого соединен с коллекторами транзисторов установа в нуль, подключенных эмиттерами соответственно к шинам реверса влево и вправо, и с катодом диода устапова в единицу, подключенного ко входу записи единицы, и диод сдвига, анод которого подключен к шине сдвига.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

В предлагаемом реверсивном регистре сдвига каждый разряд дополнительно содержит импульсно-потенциальный элемент «И — НЕ» па транзисторе, база которого соединена с выходом триггера, коллектор — с катодом диода сдвига, делитель, состоящий из последовательно соединенных резистора и обращепного диода, подключенных к шинам питания, причем общий контакт резистора и анода обращенного диода соединен с эмиттером транзистора импульсно-потенциального эле2 мента «И вЂ” НЕ», и дискриминатор на транзисторе и туннельном диоде в его эмиттерной цепи, причем база транзистора дискриминатора соединена с катодом диода сдвига, эмит5 тер и катод туннельного диода — со входом записи единицы, коллектор и анод туннельного диода — с шинами питания, а базы транзисторов установа в пуль — соответственно со входами записи единицы предшествующего и

10 последующего разрядов регистра сдвига.

Г)а фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема реверсивного регистра сдвига; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений в различных точках схемы.

15 Реверсивный регистр сдвига содержит в каждом разряде триггер на туннельном диоде

1 и резисторе 2, транзисторы 3 и 4 установа триггера в нуль, диод 5 установа триггера в единицу, импульсно-потенциальный элемент

20 «И — IE» на транзисторе б, делитель на резисторе 7 и обращенном диоде 8, диод с накоплением заряда 9, дискриминатор на транзисторе 10 и туннельном диоде 11. Реверснвный регистр сдвига связан с шинами реверса

25 12 — вправо и 13 — влево, с шиной сдвига 14, с шиной питания 15 и корпусом 1б. Источники сигналов, действующие по шинам 12 — 14, должны иметь малое внутреннее сопротивление.

На фиг. 2 показаны времеппые диаграммы

30 напряжений при работе сдвигового регистра

389548

3 на шине 14 — Ш14 и в точках: т. 17 — вход импульсно-потенциального элемента «И вЂ” НЕ», т. 18 — вход дискриминатора, т. 19 — шина записи единицы.

Когда в и-ном разряде регистра хранится нуль, что соответствует низковольтному состоянию туннельного диода 1, через резистор

2 и диод 1 протекает ток. Напряжение в точке 17 невелико, транзистор б открыт и в его коллекторной цепи через диод с накоплением заряда 9 протекает ток, который ограничивается резистором 7. Через обращенный диод

8 ток не протекает. Падением напряжения на диоде 9 транзистор 10 смещается в активную область. Порог срабатывания туннельного диода 11 при этом уменьшается, так как через него протекает эмиттерный ток транзистора

10. Таким образом подготавливается срабатывание дискриминатора на транзисторе 10 и туннельном диоде 11. Транзисторы 8 и 4 установа триггера в нуль заперты, поскольку в это время падение напряжения на туннельных диодах 11 очень невелико — порядка 0,1 в.

Так как напряжение в точках 18 и 19 стабилизируется значительной крутизной прямой ветви вольтамперной характеристики диода 9 и туннельной ветви вольтамперной характеристики диода 11, режим работы дискриминатора и транзисторов установа триггера в нуль некритичен к разбросу технологических параметров компонент схемы. Тактовый импульс, действующий по шине 14, рассасывает накопленный в базе диода 9 заряд и вызывает срабатывание дискриминатора с малой задержкой. Отрицательный импульс на выходе дискриминатора (т. 19), сформированный па туннельном диоде 11 по амплитуде и длительности, устанавливает в единицу триггер данного, например п-ного, разряда па туннельном диоде 1. Туннельный диод 1 предшествующего n — 1-го или последующего и+1-го разряда устанавливаются в нуль в зависимости от потенциала на шинах реверса 12 и 13.

Если на шину реверса 12 подан отрицательный потенциал, равный по амплитуде импульсу на выходе 19 или превышающий его по величине, а на шине 18 — нулевой потенциал, транзистор 8 и+1-ro разряда устанавливает в нуль туннельный диод 1 того же разряда.

При изменении потенциалов шин 12 и И туннельный диод 1 и — 1-го разряда устанавливается в нуль. Это объясняется тем, что в первом случае отрицательным потенциалом шины 12 заперт транзистор 2, а во втором— отрицательным потенциалом шины 13 заперт транзистор 8.

Когда в и-ном разряде регистра хранится единица, что соответствует высоковольтному состоянию туннельного диода 1, транзистор б заперт отрицательным потенциалом в точке

17, поэтому его ток полностью переключен в цепь резистора 7 и обращенного диода 8.

Остальные цепи и-ного разряда регистра обесточены. Поэтому помеха, которая может образоваться за счет проходной емкости диода

15 го

25 зо

4О

9 при действии импульса сдвига по шине 14, не вызывает срабатывания неподготовленного дискриминатора на транзисторе !О и туннельном диоде 11.

В динамике схема работает следующим образом.

Предположим, что на шине 12 имеется отрицательный потенциал, равный амплитуде импульса на выходе 19 или превышающий ее, а на шине 18 — нулевой потенциал. Тогда влиянием транзисторов 4 всех разрядов на работу схемы можно пренебречь, поскольку опи все время заперты. Пусть в регистре, например, сдвигается кодовая комбинация

011001, как показано на временной диаграмме фиг. 2. Импульсы сдвига отрицательной полярности по шине 14 воздействует па диоды с накоплением заряда 9. Если в и-ном разряде хранилась единица, сигнал па выходе 19 отсутствует, и последующий и+1-й разряд в нуль пе устанавливается. Если в и-пом разряде хранился нуль, импульс с выхода 19собственного дискриминатора устанавливает его в единицу, а и+1-й разряд — в нуль. Если отрицательный импульс с выхода 19 действует

»а единичный вход и-ного разряда, при условии, что в и-ном разряде хранился нуль, и на нулевой вход п — 1-го разряда, в котором в это время также хранился нуль, то воздействие импульса на нулевой вход преобладает, и в и-ном разряде остается нуль. Это происходит потому, что транзистор 3, шунтирующий в этот момент туннсльный диод 1, выключается позже окончания импульса с выхода 19 п-ного разряда, действующего па единичный вход. Таким образом, информация сдвигается вправо при каждом тактовом импульсе (однотактный режим работы). B случае изменения потенциалов шпн реверса 12 и И информации будет сдвигаться влево, причем работа регистра при сдвиге нс отличается от описанной вы ше.

При динамическом режиме работы импульсы на выходах дискриминаторов 19 всех разрядов нормируются по амплитуде и длительности в широком диапазоне изменения амплитуды и длительности импульсов сдвига, действующих по шине 14. Задержки при срабатывании дискриминаторов черезвычайно малы, а усиление по мощности велико, что обеспечивает повышенное быстродействие при установке единицы или нуля, т. е. форсированное переключение туннельных диодов 1. Благодаря переключению диодов с большими превышениями отсутствует критичность к разбросу их собственных паразичных емкостей, повышаются параметрическая надежность и быстр oде и ствие.

Правильная работа дискриминаторов и всего регистра обеспечивается благодаря импульсно-потенциальному элементу «И — HE».

В данном случае используется инерционность транзистора б при включении и выключении, когда меняется состояние туннельного диода

1. При включении транзистора б обеспечи389548 вается небольшая задержка нарастания его коллекторного тока — запоминание предшествующего состояния «единица» диода 1. Кроме того, в диоде 9 за время хранения единицы диодом 1 заряд не накапливается, Поэтому помеха ва выходе 18, образующаяся при действии нм!!у.,ьса по шине 18, легко дискриминирусгся пс подготовленным к срабатыванию дискриминатором на транзисторе 10 и туннельном диоде 11. При выключении транзистора 6 происходит небольшая задержка спада его коллектор ного тока — запоминание предшествующего состояния «нуль» диода 7.

Благодаря этому BMecre с эффектом рассасывания заряда, накопленного в базе диода 9 за период хранения нуля, обеспечивается надежное срабатывание дискриминатора.

Предмет изобретения

Реверсивный регистр сдвига, содержащий в каждом разряде триггер в виде последовательно соединенных туннельного диода и резистора, связанных с шинами питания, выход которого соединен с коллекторами транзисторов установа в нуль, подключенных эмиттерами соответственно к шинам реверса влево и вправо, и с катодом дисда установа в единицу, подключенного ко входу записи единицы, и диод сдвига, анод которого подключен к

5 шине сдвига, отличающайся тем, что, с целью повышения быстродействия, каждый его разряд дополнительно содержит импульсно-потенциальный элемент «И — НЕ» на транзисторе, база которого соединена с выходом

10 триггера, коллектор — с катодом диода сдвига, делитель, состоящий из последовательно соединенных резистора и обращенного диода, подключенных к шинам питания, причем общий конгакт резистора и анода обращенного

15 диода соединен с эмиттером транзистора импульсно-потенциального элемента <И вЂ” IE», и дискриминатор на транзисторе и туннельном диоде в его эмиттерной цепи, причем база транзистора дискриминатора соединена с ка20 тодом диода сдвига, эмиттер и катод туннельного диода — со входом записи единицы, коллектор и анод туннельного диода — с шинами питания, а базы транзисторов установа в нуль — соответственно со входами записи сди25 ницы предшествующего и последующего разрядов регистра сдвига.

389548 т. 18„ т1 т17, т 1Ю, т. 1g„

Составитсль Е. Иванеева

Редактор Б. Федотов

Тсхрсд Л. Грачева

Корректоры: Л. Корогод и А. Николаева

Заказ 23351 15 llзд. № 753 Тираж 576 Подписное

LLIIliI (!!! Комитета по дслам изобретений и открытий прп Совсте Министров СССР

Москва, /К-35, 1 аушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2