Двухразрядный двоичный умножитель инжекционного типа Советский патент 1985 года по МПК G06F7/52 

третий коллектор пятого транзистора соединен со своей базой и вторым коллектором девятого транзистора . второй коллектор одиннадцатого транзистора соединен с выходом первого младшего разряда умножителя, выход

первого старшего разряда которого , соединен с первым коллектором первого транзистора, базы р-п-р-транзисторов соединены с шиног нулевого потенциала, а их эмиттеры - с источником питания.

ДВУХРАЗРЯДНЫЙ ДВОИЧНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ИНЖБКЦИОННОГО ТИПА, содержащий двенадцать п-р-п-транэисторов, причем первые коллекторы первого и второго транзисторов объединены между собой, второй коллектор первого транзистора соединён с первым коллектором третьего траизис тора и базой четвертого транзистора, первый коллектор которого соединен . с первым коллектором пятого транзиетора и базой шестого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором седьмого транзистора второй коллектор которого соединен с первым коллектором восьмого транзистора, база которого соединена с первым коллектором девятого транзистора, второй коллектор которого соединен с вторым коллектором второго транзистора, второй коллектор пятого транзистора соединен с базой десятого транзистора, коллектор которого соединен с выходом второго старшего разряда умножителя, входы старшего и младшего разрядов первого операнда которого соединены соответственно с базами первого и девятого транзисторов, а входы старшего и младшего разрядов второго операнда - с базами второго и третьего транзисторов соответственно, эмиттеры всех п-р-п-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала, первые коллекторы второго, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и одиннадцатого транзисторов и базы десятого и двенадцатого транзисторов соединены с источником питания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения площади, занимаемой умножителем на кристалле, в него введены тринадцатый и четырнадцатый р-п-р-транзисторы, причем выход второго младшего разряда умножителя соединен с коллектором двенадцатого транзистора, база которого соединена с вторым коллектором седь,мого транзистора и коллектором три:л Ыадцатого транзистора, эмиттер которого соединен с первым коллектором 3d одиннадцатого транзистора, база кою торого соединена : третьим коллектоЭд ром седьмого транзистора и вторым коллектором восьмого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой и вторьт коллектором третье,го транзистора, второй коллектор шестого транзистораСоединен с эмиттером четырнадцатого транзистора, коллектор которого соединен с базой десятого транзистора и вторым коллектором четвертого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой.

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в составе БИС-систем сбора и обработки измерительной информации..

Известен матричный умножитель k-значных чисел, содержащий преобразователь k-значного числа в пространственный двоичный код, логический блок и преобразовательпространственного двоичного кода в k-значный ij .

Недостатком указанного умножителя являются большие аппаратурные затраты.

Известен матричный умножитель инжекционного типа, в котором происходит умножение и-значных чисел, при этом каждая матрица умножителя содержит k-значвые полусумматоры и умножитель одноразрядных k-значных чисел з .

Недостатком данного устройства являются довольно большие затраты оборудования. Кроме того, для умножения двоичных чисел их необходимо переводить в k-значные, что также требует затрат оборудования;

Наиболее близким к предлагаемом является умножитель двухразрядньк двоичных чисел, вьшолненный по инжекционной технологии. Устройство содержит пятнадцать п-р-п-транзисторов, из которых 1,2,3,4,11,12,13, 14 и 15-й включены по схеме зеркального отражателя тока, а остальные выполняют функцию пороговых детекторов. Биполярные/входные сигналы преобразуются с помощью входных зеркальных отр ателей тока в многоуровневой сигнал, затем с этими сигналами выполняются логические операции с йсйользонанием остальных одиннадцати транзисторов. Четырехуровневые выходные сигналы снимаются с зеркальных отражателей тока З .

Недостатком данного устройства являются значительные аппаратзфные затраты, так как для выполнения операций умножения требуется пятнадцать п-р-п-транзисторов. Это приводит к увеличению занимаемой устройством площади на кристалле, усложнению проектирования устройства, ухудшению его технологичности. Последнее объясняется болъпты числом и длиной межэлементных соединений, количеством контактных окон, потребляемой мощностью. Кроме того, устройство имеет четьфехуровневой выходной сигнал, чт затрудняет применение устройства в биполярных вычислительных системах, т.е. в этом случае нужно применять преобразователь четырехуровневых сигналов в двоичные, а это требует дополнительных аппаратурных средств.

Цель изобретения - уменьшение пло щади, занимаемой умножителем на кристалле, улучшение технологичности умножителя путем сокращения аппаратурных средств.

Поставленная цель достигается тем что в двухразрядный двоичный умножитель инжекционного типа, содержащий двенадцать п-р-п-транзисторов, причем первые коллекторы первого и второго транзисторов объединены ; между собой, второй коллектор первого транзистора соединен с первым коллектором третьего транзистора и базой четвертого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором пятого транзистора и базой шестого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором седьмого транзистора, второй коллектор которого соединен с первым коллектором восьмого тран-. 3 зистора, база которого соединена с первым коллектором девятого транзис тора, второй коллектор которого сое динен с вторым коллектором второго транзистора, второй коллектор пятог транзистора соединен с базой десятого транзистора, коллектор которого соединен с выходом второго старшего разряда з ножителя, входы старшего и младшего разрядов первого операнда которого соединены соответственно с базами первого и девятого транзисторов, а входы стар шего и младшего разрядов второго операнда - с базами второго и третьего транзисторов соответственн э№1ттеры всех п-р-п-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала, первые коллекторы второго, четвертого, пятого, шестого, седьмо го, восьмого и одиннадцатого транзисторов, вторые коллекторы первого и третьего транзисторов и базы де;сятого и двенадцатого транзисторов соединены с источником питания, вве дены тринадцатый и четьфнадцатый р-п-р-транзисторы, причем выход вто рого младшего разряда умножителя соединен с коллектором двенадцатого транзистора, база которого соеди нена с BTOpbw коллектором седьмого транзистора и коллектором тринадцатого транзистора, змиттер которого соединен с первьм коллектором одиннадцатого транзистора, база которого соединена с третьим коллектором седьмого транзистора и вторым коллектором восьмого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой и вторым коллектором третьего Транзистора, второй коллек тор шестого транзистора соединен с эмиттером четырнадцатого транзистора, коллектор которого соединен с базой десятого транзистора и вторым коллектором четвертого транзистора, третий коллектор которого сое динен со своей базой, третий коллек тор пятого транзистора соединен со своей базой и вторым коллектором Де вятого транзистора, второй коллектор одиннадцатого транзистора соединен с выходом первого младшего ра ряда умн иоителя, выход первого стар шего разряда которого соединен с пё вым коллектором первого транзистора, базы р-п-р-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала 264 а их эмиттеры - с источником питания , На чертеже приведена принципиальная электрическая схема двухразрядного двоичного умножителя инжекционного типа. Умножитель содержит двенадцать п-р-п-транзисторов 1-12 и два р-п-ртранзистора 13 и 14. Базы транзисторов 1 и 2 соединены с входами первого двухразрядного операнда (X,J Х) базы транзисторов 3 и 4 - с входами второго двухразрядного операнда (У эУ). Первые коллекторы транзисторов 1 и 3 соединены с выходом первого младшего разряда (Яр умнсжителя, а hepвые коллекторы транзисторов 2 и А сое динены с базой и первым коллектором транзистора 10, второй коллектор которого соединен с базой транзистора 11 и первым коллектором транзистора 9. база и второй коллектор которого соединены с первым коллектором транзистора 7, база которого соединена с первыми коллекторами транзисторов 5 и 6, вторые коллекторы которых соединены с базой транзистора 8 и коллектором транзистора 13, эмиттер которого соёдинен с вторым коллектором транзистора 7, коллектор транзистора 8 соединен с выходом второго младшего разряда (S) умножителя, третьи коллекторы транзисторов 9 к 10 соединены с коллектором транзистора 14 и базой транзистора 12, коллектор транзистора 12 соединен с выходом второго старшего разряда (Sj) умножителя, выход первого старшего разряда (Si) умножителя соединен с первым коллектором транзистора 11, второй коллектор которого соединен с з в т-тером транзистора 14, вторые коллекторы транзисторов 2 и 3 объединены с базой и третьим коллектором транзистора 5, а база и третий коллектор транзистора 6 соединены с вто-. рыми коллекторами транзисторов 1 и 4, змиттеры всех п-р-п и базы всех р-п-р-транзисторов соединены с шиной нулевого потен1щала. Транзисторы 5,6,9 и 10 п-р-п типа включены по схеме зеркального отражения тока, остальш 1е транзисторы п-р-п типа включены по схеме порого вого детектора. Умножитель работает следующим образом.

Отметим, что в рамках принципиальной схемы на входы транзисторов 5,6, 9 и 10 инжектируется одна единицй тока IQ (в относительных единицах), а базы транзисторов 7 и 11 - ток 1,5 1в, в базы транзисторов 8 и 12 ток 0,5 1д, а через транзисторы 13 и .14 в базы транзисторов 8 и 12 инжек(тируется ток, равный двум единицам (2 1в).

При ходных сигналах (. У2 1 Х), Х2 У, yj О транзисторы t - 4 будут закрыты, следовательно, токи каждого из коллекторов зеркальных отражателей 5,6 и 10 тока будут равны одной единице (Ig). Поэтому из баз транзисторов 7 и 8 будут отбщ аться токи, равные двум единицам (2 I). Так как в базу транзистора 7 инжектируется ток равный 1.5 1р, то он.будет полностью отбираться транзисторами 5 и 6, транзистор 7 закроется, разрешая инжекцию тока на вхс« транзистора 9 (IQ) и тока (2 IQ) в базу транзистора 8 через транзистор 13. Следовательно, в базу транзистора 8 инжектируется суммарш ток 2,5 Ig что больше отбираемого тока транзисторами 5 и 6 поэтому транзистсф 8 откроется (). Так как транзистор 7 закрыт, то коллекторные токи транзистора 9 будут равШ) едйяице (1),а из базы транзистора 11 будет отбираться ток, ра,вный двум единицам, в результате транзистс 11 закроется (). Затирание транзистора 11 приводит к разрешению инжеквдш тока (2 1) через транзистор Н, следовательно.

базовый ток транзистора 12 равен 2,5 (,, что больше отбираемого тока транзисторами 9 и 10 (2 IQ), поэтому транзистор 12 будет открыт () Следовательно, результат произведени двух двоичных двухразрядных чисел (11) (11) 3j(j равен (S SjS2S) (1001)2 9,Q.

Аналогичным образом можно проследить за работой устройства при других комбинациях входных сигналов.

Таким образом, путем организации новых связей и введением двух р-п-ртранзисторов сокращается на 20% число иcпo льзye в IX п-р-п-транзисторов, уменьшается на 26% число контактных окон, сокращается число межэлементных и, следовательно, металлизированных связей, что уменьшает на 30% площадь, занимаемую умножителем на кристалле. Сокращение числа зеркальных отражателей тока, а также связей между ними позволяет уменьшить величину накопления ошибки суммирования значений тока. Кроме того, (та1сже как и в схеме прототипа) после отражателей тока стоят пороговые детекторы, которые ликвидируют накапливание погрешности оставаюхся зеркальных отражателей тока.Для не нужен выходной преобразователь четьфехуровневого сигнала в двоичный код, так как выходнс сигнал выражай в двоичных числах.

Таким образом, схема предлагаемого зп ножителя является более технологичной.