1
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 Б каждом разряде триггер в виде последовательно соединенных туннельного диода и резистора, связанных с щинами питания, выход которого соединен с коллекторами транзисторов установа в нуль, подключенных эмиттерами соответственно к шинам реверса влево и вправо, и с катодом диода установа в единицу, подключенного ко входу записи единицы, и диод сдвига, анод которого подключен к щине сдвига.
Цель изобретения - повыщение быстродействия устройства.
В предлагаемом реверсивном регистре сдвига каждый разряд дополнительно содержит импульсно-потепциальпый элемент «И - НЕ на транзисторе, база которого соединена с выходом триггера, коллектор - с катодом диода сдвига, делитель, состоящий из последовательно соединенных резистора и обращенного диода, подключенных к щинам питания, причем общий контакт резистора и анода обращенного диода соединен с эмиттером транзистора импульсно-потенциального элемента «И - НЕ, и дискриминатор на транзисторе и туннельном диоде в его эмиттерной цепи, причем база транзистора дискриминатора соединена с катодом диода сдвига, эмиттер и катод туннельного диода - со входом записи единицы, коллектор и анод тзннельного диода - с шинами питания, а базы транзисторов установа в нуль - соответственно со входами записи единицы предшествующего и
последующего разрядов регистра сдвига.
На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема реверсивного регистра сдвига; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в различных точках схемы.
Реверсивный регистр сдвига содержит в разряде триггер на туннельном дноде / и резисторе 2, транзисторы 3 н 4 установа триггера в нуль, диод 5 установа триггера в единицу, импульсно-потенциальный элемент
«И - НЕ на транзисторе 6, делитель на резисторе 7 и обращенном диоде 8, диод с накоплением заряда 9, дискриминатор на транзисторе 10 и туннельном диоде //. Реверсивный регистр сдвига связан с щинами реверса
12 - вправо и 13 - влево, с шиной сдвига 14, с шиной питания J5 и корпусом 16. Источниг и сигналов, действующие по щинам 12-14, должны иметь малое внутреннее сопротивление. На фиг. 2 показаны временные диаграммы
напряжений при работе сдвигового регистра
на шине 14-HIM и в точках: т. 17 - вход импульсно-нотенциального элемента «И - НЕ, т. 18 - вход дискриминатора, т. 19 - шина записи единицы.
Когда в п-ном разряде регистра хранится нуль, что соответствует низковольтному состоянию туннельного диода 1, через резистор 2 и диод 1 нротекает ток. Нанряжение в точке 17 невелико, транзистор 6 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 нротекает эмиттерный ток транзистора 10. Таким образом подготавливается срабатывание дискриминатора па транзисторе 10 и туннельном диоде 11. Транзисторы 5 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 вольтамперпой 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 наконленный в базе диода 9 заряд и вызывает срабатывание дискриминатора с малой задержкой. Отрицательный импульс на выходе дискриминатора (т. 19), сформированный на туннельном диоде 11 по амнлитудё н длнтельности, устанавливает в единицу триггер данного, например п-ного, разряда па туппельпом дноде /. Туннельный диод / предшествующего п-1-го или последующего n-fl-ro разряда устанавливаются в нуль в зависимости от нотенциала на щинах реверса 12 и 13.
Если на щину реверса 12 подан отрицательный потенциал, равный по амплитуде импульсу на выходе 19 или превышающий его по величине, а на шине 13 - нулевой потенциал, транзистор 3 n-f-1-го разряда устанавливает в нуль туннельный диод / того же разряда. При изменении потенциалов шин 12 и 13 туннельный диод / п- 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 3.
Когда в fi-HOM разряде регистра хранится единица, что соответствует высоковольтному состоянию туннельного диода 1, транзистор 6 занерт отрицательным потенциалом в точке 17, поэтому его ток полностью переключен в цепь резистора 7 и обращенного диода 8. Остальные цени п-ного разряда регистра обесточены. Поэтому помеха, которая может образоваться за счет проходной емкости диода
9 при действии импульса сдвига по шине 14, не вызывает срабатывания неподготовленного дискриминатора на транзисторе 10 и туннельном диоде 11.
В динамнке схема работает следующнм образом.
Предноложим, что на шине 12 имеется отрицательный потенциал, равный амплитуде импульса на выходе 19 нли превышающий ее,
а на шипе 13 - нулевой потенциал. Тогда влиянием транзисторов 4 всех разрядов на работу схемы можпо пренебречь, поскольку опи все время заперты. Пусть в регистре, иапример, сдвигается кодовая комбинация
011001, как показано на временной диаграмме фиг. 2. Импульсы сдвига отрицательной нолярностп но шпне 14 воздействует на диоды с наконлением заряда 9. Если в п-ном разряде хранилась единица, сигнал на выходе 19
отсутствует, и последующий /г+1-й разряд в нуль не устанавливается. Если в п-ном разряде хранился нуль, имнульс с выхода /5 собственного дискриминатора устанавливает его в единицу, а п-|-1-й разряд - в нуль. Если отрицательный импульс с выхода 19 действует па единичный вход п-пого разряда, при условии, что в п-пом разряде хранился нуль, и на нулевой вход п-1-го разряда, в котором в это время также храннлся нуль, то воздействие импульса па нулевой вход преобладает, и в п-ном разряде остается нуль. Это происходит потому, что транзистор 3, шунтирующий в этот момент туннельный диод 1, выключается нозже окончания импульса с выхода 19
п-ного разряда, действующего на единичный вход. Таким образом, информация сдвигается вправо при каждом тактовом импульсе (однотактный режим работы). В случае изменения нотенциалов щин реверса 12 и 13 информации
будет сдвигаться влево, причем работа регистра при сдвиге не отличается от описанной выше.
При динамическом режиме работы импульсы на выходах дискриминаторов 19 всех разрядов нормируются по амплитуде и длительности в широком дианазоне изменения амплитуды и длительпости импульсов сдвига, действующих по шипе 14. Задержки при срабатываиии дискриминаторов чрезвычайно малы, а
усиление по мощпости велико, что обеспечивает повышенное быстродействие при установке единицы или нуля, т. е. форсированное переключение туннельных диодов 1. Благодаря переключению диодов с больщими нревыщеннями отсутствует критичность к разбросу их собственных паразитных емкостей, повышаются параметрнческая надежность и быстродействие. Правильная работа дискриминаторов и
всего регистра обеспечивается благодаря импульсно-нотенциальному элементу «И - НЕ. В данном случае используется инерционность транзистора 6 при включении и выключении, когда меняется состояние туннельного диода
1- При включении транзистора 6 обеспечиБается небольшая задержка нарастания его коллекторного тока - заноминание предшествующего состояния «единица диода ). Кроме того, в диоде 9 за время хранения единицы диодом / заряд не наканливается. Поэтому номсха па выходе 18, образующаяся ири дейCTBHii iiMiiy;ibca по щиие 18, легко дискриминируется не подготовленным к срабатыванию дискриминатором на транзисторе Ю и туннельном диоде 11. При выключении транзистора 6 происходит небольшая задержка снада его коллекторного тока - запоминание предшествующего состояния «нуль диода 7Благодаря этому вместе 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 иоследовательно соединенных туннельного диода и резистора, связаииых с шинами нитания, выход которого соединен с коллекторами транзисторов устаиова в нуль, нодключенных эмиттерами соответственно к шииам реверса влево и вправо, и с катодом дисда установа в единицу, подключеиного ко входу записи единицы, и диод сдвига, анод которого подключен к шине сдвига, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, каждый его разряд дополнительно содержит имнульсно-потенциальпый элемент «И - НЕ на транзисторе, база которого соединена с выходом
триггера, коллектор - с катодом диода сдвига, делитель, состоящий из иоследовательно соедииеииых резистора и обращенного диода, подключеиных к шииам нитания, иричем общий контакт резистора и анода обращенного
диода соедииеи с эмиттером транзистора импульсно-нотенциального элемента И - НЕ, и дискриминатор на транзисторе и туннельном диоде в его эмиттерной цени, причем база транзистора дискриминатора соединена с катодом диода сдвига, эмиттер и катод туииельного диода - со входом записи единицы, коллектор и аиод туннельного диода - с шипами питания, а базы транзисторов установа в нуль - соответственно со входами записи еди1Н1ЦЫ нредшествуюп1его и последующего разрядов регистра сдвига.
Pa3padi,ntj
.--fФиг.}
