Сдвигающий регистр с импульсным питанием

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик » 479I54

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 24.05.73 (21) 1922063/26-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 01.03.76 (51) М. Кл. G 11с 11 40

Н 03k 21/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.374 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Г. Филиппов, В. В. Прушинский, В. Ф. Маркин и В. М. Белопольский

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженернофизический институт (71) Заявитель (54) СДВИГАЮЩИЙ РЕГИСТР С ИМПУЛЬСНЪ|М ПИТАНИЕМ

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для использования в качестве узла, осуществляющего операцию сдвига информации в цифровых вычислительных устройствах.

Известен сдвигающий регистр с импульсным питанием, каждый разряд которого содержит две триггерных ячейки, каждая,из которых состоит из двух транзисторов с перекрестными связями и с резисторами в цепи коллекторов и двух переключающих транзисторов.

Недостатком известных схем является сравнительно большая площадь, занимаемая ячейкой регистра на кристалле интегральной схемы, так как для ее изготовления в интегральном виде требуется четыре изолированных области для активных компонентов. Кроме того, подобные схемы обладают невысоким быстродействием.

Последнее объясняется тем, что переключение ячейки осуществляется в лучшем случае половиной тока, текущего через каждый из коллекторных резисторов ячейки. Увеличение времени переключения ячейки обусловлено также медленным рассасыванием заряда, накопленного в базах, переключающих транзисторов, которое происходит с постоянной времени, равной времени жизни носителей в базовых областях.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и уменьшение размеров кристалла интегральной схемы.

Указанная цель достигается за счет того, в что точка соединения двух резисторов каждой ячейки подсоединвна через отсвкающий диод к одной из шин импульсного питания, а коллекторы транзисторов предыдущей триггерной ячейки подключены к базам переклюю чающих транзисторов последующей триггерной ячейки, На фиг. 1 изображена принципиальная схема (двух ячеек) сдвигающего регистра с импульсным питанием; на фиг, 2 приведена

15 идеализированная форма тактовых импульсов для питания регистра (последовательности

И ф ).

Разряд сдвигающего регистра состоит из двух одинаковых триггерных ячеек 1 и 2, каждая из которых содержит по два транзистора 3 и 4 хранения с перекрестными связями. Коллекторы транзисторов 3, 4 хранения соединены также с базами переключающих транзисторов 5 и 6 и с нагрузочными резисторами 7 и 8, общая точка которых через отсе,кающий диомед 9 соединена с соотвепспвующей шиной источника 10 или 11 импульсного питания.

Сдвигающий регистр работает следующим зю образом, 3

Пусть на извине 10 действует положительный тактовый импульс из последовательности р, При этом триггерная ячейка 1 работает в режиме хранения и передачи информации. Положим, что транзистор 3 триггерной ячейки 1 открыт,и насыщен, а транзисторы 4 и 5 закрыты.

В этом случае небольшая (около 1/5) часть тока, текущего через резистор 8, идет на поддержание насыщенного состояния транзистора 3, А остальная часть (около 4/5) идет на включение переключающего транзистора 6. Включение переключающего транзистора 6 триггерной ячейки 1 вызывает закрывание транзисторов 3 и 6 триггерной ячейки 2.

С приходом на шину 11 положительного тактового импульса из последовательности транзистор 4 триггерной ячейки 2 открывается током через резистор 7, а транзистор 3 остается за крытым. Такое направление переходного процесса в ячейке 2 обеспечивается зарядом, накопленным в базе переключающего транзистора 6 триггерной ячейки 1, который поддерживает потенциал базы транзистора 3 ячейки 2 на низком уровне во время включения транзистора 4. Триггерная ячейка 2 переходит в режим хранения и передачи информации.

Такое построение схемы ячейки сдвигающего регистра позволяет уменьшить размеры ячейки на кристалле за счет того, что в одной изолированной области можно разместить два транзистора: транзистор хранения данной ячейки и переключающий транзистор предыдущей ячейки, поскольку их коллекторы оказываются соединенными вместе. Таким образом, на одну ячейку регистра требуется всего две изолированные области на кристалле интегральной схемы для активных компонентов вместо четырех в известных регистрах.

479154

Кроме того, схема регистра имеет более высокое быстродействие, так как основная часть тока коллектор ного резистора (около 4/5 всего тока) идет на включение переключающего транзистора, и лишь около 1/5 всего тока расходуется на поддержание насыщенного состояния транзистора хранения, Это объясняется тем, что во время действия тактового, импульса последующая ячейка

1р обесточена и, следовательно, ток коллектора переключающего транзистора практически равен нулю. Напряжение на эмиттерном переходе переключающего транзистора уменьшается, что и приводит к указанному выше

16 перераспределению токов.

Отключающие диоды предназначены для предотвращения рассасывания заряда, накопленного в базе переключающего транзистора после окончания действия тактового импульса. Благодаря этому имеется возможность снизить требования к форме и окважности тактовых импульсов, 25 Предмет изобретения

Сдвигающий регвстр с вм пулноным питанием, каждый разряд которого содержит две триггерных ячейки, каждая из которых состоит из двух транзисторов с перекрестными связяии и с резисторами в цепи коллекторов и двух переключающих транзисторов, отличаюи1ийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения размеров кристалла интегральной схемы, точка соединения двух резисторов каждой ячейки подсоединена через огсекающий диод к одной из шин импульсного питания, а коллекторы транзисторов предыдущей триггерной ячейки подклю40 чены к базам переключающих транзисторов последующей триггерной ячейки.

479154

Фиг z Ри2 7

Составитель В. Назарова

Редактор В. Булдаков Техред Л, Казачкова

Корректор Т. Гревцова

Подписное

Заказ 7688 Изд. № 1653 Тираж 648

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал