Одноразрядный сумматор
Одноразрядный сумматор относится к трехвходовым элементам и вместе с другими элементами составляет элементную базу ТТЛ-логики. Принцип действия устройства заключается в преобразовании входных сигналов, принимающих два значения, в промежуточный четырехзначный сигнал, однозначно соответствующий арифметической сумме входных сигналов, с последующим преобразованием промежуточного сигнала в двоичный код Сумматор содержит десять биполярных транзисторов 1-10, одиннадцать диодов 11-18, 34-36 и восемь резисторов 19-26 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР. 1., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4иг. 7 (21) 4776837/24 (22) 03.01.90 (46) 30.12.91. Бюл. N. 48 (71) Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко (72) А.Б. Кметь и И.Г. Стецко (53) 681.325 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР N 1421013, кл. 6 06 F 7/50, 1987, Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника, M.: Радио и связь, 1982, рис.3.29(б), с. 148, (54) ОДНОРАЗРЯДНЫЙ СУММАТОР „„59„„1702360 А1 (57) Одноразрядный сумматор относится к трехвходовым элементам и вместе с другими элементами составляет элементную базу ТТЛ-логики. Принцип действия устройства заключается в преобразовании входных сигналов, принимающих два значения, в промежуточный четырехзначный сигнал, однозначно соответствующий арифметической сумме входных сигналов, с последующим преобразованием промежуточного сигнала в двоичный код. Сумматор содержит десять биполярных транзисторов 1 — 10, одиннадцать диодов 11-18, 34 — 36 и восемь резисторов 19-26, 2 ил. Изобретение относится к обла:ти вычислительной техники и микроэлектроники и может быть использовано для построения ТТЛ интегральных схем, Целью изобретения является упрошение одноразрядного сумматора. Нэ фиг,1 приведена принципиальная схема одноразрядного сумматора; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его , работу. Одноразрядный сумматор(фиг.1) сайеРжит с первого по десятый транзисторы 1-10, с первого по восьмой 11 — 18, первый, второй, третий, шестой, четвертый, пятый, седьмой и восьмой резисторы 19-26, входы 27, 28 и 29 первого, второго и третьего операндов одноразрядного сумматора, положительная шина 30 источника питания, ; шина 31 нулевого потенциала, выходы 32, . 33 суммы и переноса одноразрядного сум,матора, девятый, десятый и одиннадцатый диоды 34-36, узел 37 соединения коллектора транзистора 4, анода диода 11 и резисто ра 22, узел 38 соединения анодов диодов 14, 17, второго коллектора транзистора 10 и резистора 24. Одноразрядный сумматор работает сле- дующим образом, На входы 27 — 29 устройства поступают сигналы, которые могут принимать два зна,чения, предусматривающие "О" и "1", 3 нэче; нию "0" соответствует потенциал общей шины 31, а уровню "1" — потенциал положительной шины 30 источника питачия. Для, рассматриваемого сумматора возможны восемь различных наборов значения входных сигналов, из которых только четыре поиводят к различным значениям выходных сигналов устройства: сигналы на всех трех входах 27-29 принимают значение "О", значение "1" принимает сигнал только на одном входе сумматора, сигналы на двух входах сумматора принимают значение "1" и, наконец, значение "1" принимают сигналы на всех трех входах 27-29 устройства. Рассмотрим первую ситуацию, Если сигналы на входах 27-29 сумматора равны нулю, то транзисторы 1 — 3 открыты, а потенциалы на их коллекторах близки к нулю. 50 Вследствие этого транзисторы 4-6 закрыты и напряжение в точке 37 сумматора максимально и равно Зс>д., где Ug — прямос падение напряжения на диоде, Рассмотрим теперь случай, когда сигнал "1" по:тупает 55 только на один вход сумматора, например вход 27. В 3TQA ситуации nepexog бэза эмиттер транзистора 1 закрыт. База транзистора 4 подключена к положительной шине 30 источника питания через резистор 19 и прямосмещенный переход база-коллектор транзистора 1, В силу этого транзистор 4 открыт и шунтирует диод 11. Транзисторы 5 и 6 остаются в закрытом состоянии, так как сигналы на входах 28 и 29 устройства сохраняют в рассматриваемом случае значение "Г, В результате напряжение в узле 37 сумматора равно 2Ыд. Очевидно, потенциал в узле 37 сумматора сохраняет значение 20д, если сигнал "1" поступает на любой, но только один из трех входов 27 — 29 сумматора, поскольку в этом случае шунтируется соответственно только один из трех диодов 1113, Если сигнал "1" присутствует на двух входах, например 27 и 28, устройства (третий случай), то закрыты переходы база-эмиттер транзисторов 1 и 2, а транзисторы 4 и 5 соответственно открыты и шунтируют диоды 11 и 12. Напряжение в узле 37 сумматора в этом случае равно Ug, что очевидно имеет место, когда сигнал "i" поступает на любые два из трех входов 27-29 сумматора. Рассмотрим, наконец, четвертую ситуацию, т.е. когда сигналы "1" по"тупают на все три входа 27 — 29 сумматора. В этом случае закрыты переходы база-эмиттер транзисторон 1 — 3. а транзисторы 4 — 6 открыты. Напряжени в точке 37 сумматора в силу этого близко к потенциалу общей шины 31 нулевого потенциала. Таким образом, в зависимости от комбинаций логических значений сигналов на входах 27-29 сумматора напряжение в узле 37 принимает значения от 0 до 3Ug (см. временные диаграммы напря>кений U27, Up/, Ugg и Оз7 на фиг.2, где показаны все возможные для рассматриваемого сумматора комбинации входных сигналов), Это напряжение поступает далее на эмиттер двухколлекторного транзистора 7, а также на анод диода 16. Транзистор 7 открыт при любых комбинациях за исключением первого случая значений сигналов на входах 27-29, так как при этом напряжение на его эмиттере не превышает 20д, и база через резистор 23 подключена к положительной шине 30 источника питания, напряжение которой значительно превышает 20д, Вследствие этого напряжение на коллекторах транзистора 7 во всех случаях за исключением первого близко к потенциалу узла 37 сумматора. В первом из рассмотренных случаев напряжение в указанной точке равнlç 30д, что достаточно для того. чтобы транзисторы 9 и 10 находились в открытом состоянии (переход эмиттер-база транзистора 7 закрыт, база тран "èñòîðà 8 подключена к положительной шине 30 источника питания через диод 15, резистор 23 и прямосмещенный переход база-коллектор транзистора 7). 1702360 В этом случае в силу того, что транзисторы 9 и 10 открыты, напряжения на выходах 32 и 33 сумматора близки к потенциалу общей шины 31, т.е, сигналы на указанных выходах имеют значения "0". Во второй ситуации напряжение в узле 37 равно Ug. Этого потенциала недостаточно, чтобы открыть транзистор 9,.в базу которого включены два диода 1б и 18, в силу чего транзистор 9 закрыт. Транзистор 10 при этом открыт, поскольку в его базу включен только один диод 15. Так как транзистор 10 открыт, то напряжение в точке 38 сумматора, к которой подсоединен один из коллекторов транзистора . 10, близко к потенциалу общей шины 31, вследствие чего транзистор 8 также закрыт. В результате в этом случае сигнал на выходе суммы 32 равен "1", так как транзисторы 8 и 9 закрыты, а сигнал на выходе переноса 33 равен "0", поскольку транзистор 10 открыт. В третьей ситуации напряжение в точке 34 равно Ug. Этого потенциала недостаточно, чтобы открыть транзисторы 9 и 10 вследствие чего оба указанных транзистора закрыты. Так как напряжение в точке 37 в рассматриваемом случае равно 0д, то и потенциал катода диода 14 равен Ug, а поскольку транзистор 10 закрыт, то напряжение на аноде этого же диода 14 при этом равно 2Ug, что достаточно для открывания транзистора 8, в базу которого включен один смещающий диод 17. В силу того, что транзистор 8 открыт; сигнал на выходе суммы 32 в этом случае имеет значение "0", в то время как сигнал на выходе переноса 33 имеет значение "1", поскольку транзистор 10 закрыт. В четвертой ситуации напряжение в точке 37 сумматора равно нулю. Вследствие этого транзисторы 9 и 10 закрыты, а потенциал в точке 38 равен Ug (прямое падение напряжения на диоде 14), что недостаточно для открывания транзистора 8. Поскольку транзисторы 8-10 в этом случае закрыты, то сигналы на выходах 32 и 33 устройства имеют значение "1", Временные диаграммы напряжений на выходах 32 и 33 сумматора, а также в точке 38 его схемы приведены на фиг.2 (см. 0зъ 0зз и 0за) и, как видно, при всех возможных ком. бинациях логических значений входных сигналов соответствует логике работы полного двоичного сумматора. Формула изобретения Одноразрядный сумматор, содержащий десятьтранзисторов, семь резисторов, причем положительная шина источника пита5 55 ния одноразрядного сумматора через первый, второй v; третий резисторы подсоединена к базам первого, второго и третьего транзисторов соответственно, коллекторы которых соединены соответственно с базами четвертого, пятого и шестого транзисторов, коллектор четвертого транзистора соединен с эмиттером седьмого транзистора, база которого соединена через четвертый резистор с положительной шиной источника питания одноразрядного сумматора, которая через пятый резистор соединена с коллекторами восьмого и девятого транзисторов и выходом суммы одноразрядного сумматора, выход первого коллектора десятого транзистора соединен с выходом переноса одноразрядного сумматора, вход первого операнда которого соединен с эмиттером первого транзистора, эмиттеры шестого, восьмого, девятого и десятого транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала одноразрядного сумматора, отличающийся тем, что, с целью упрощения. он содержит восьмой резистор и восемь диодов, причем анод первого диода соединен с коллектором четвертого транзистора, эмиттером седьмого транзистора и через шестой резистор подсоединен к положительной шине источника питания, одноразрядного сумматора, катод первого диода соединен с эмиттером четвертого транзистора, коллектором пятого транзистора и анодом второго диода, катод которого соединен с эмиттером пятого транзистора, коллектором шестого транзистора и анодом третьего диода, первый коллектор седьмого транзистора соединен с катодом четвертого диода, второй коллектор седьмого транзистора соединен с анодом пятого диода, катод которого соединен с базой десятого транзистора, эмиттер седьмого транзистора соединен с анодом шестого диода, катод которого соединен с анодом седьмого диода, катод которого соединен с базой девятого транзистора, анод четвертого диода соединен с анодом восьмого диода, с вторым коллектором десятого транзистора и через седьмой резистор — с положительной шиной источника питания одноразрядного сумматора, которая через восьмой резистор соединена с первым коллектором десятого транзистора, входы второго и третьего операндов одноразрядного сумматора соединены с эмиттерами второго и третьего транзисторов соответственно, катод восьмого диода соединен с базой восьмого транзистора. Составитель Н.Маркелова Редактор А.Долинич Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор О.Кравцова, Заказ 4543 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
