Полный троичный сумматор Советский патент 1981 года по МПК G06F7/49 

Изобретение относится к вычисли тельной технике и предназначено для построения арифметических логических устройств , а также цепей аппаратного контроля ЭЦВМ, работающих в троичной системе. Известны сумматоры по модулю три, выполненные на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса l и {. Недостатками таких сумматоров являются низкое быстродействие, большая потребляемая мощность, низкая тех нологичность изготовления.. Известен сумматор по модулю три, построенный на логических элементах И, ИЛИ, НЕ з. Однако в этом сумматоре отсутствует формирование сигнала переноса и не учитывается перенос из предыдущего разряда, ввиду чего его нельзя ис пользовать для построения многоразрядных сумматоров. Наиболее близким к предлагаемому является полный двоичный сумматор. выполненный на трех пороговых элементах л. Известно, что каждый пороговый элемент можно выполнить на переключателях тока, причем количество .переключателей тока, необходимых для построения порогового элемента, на единицу больше количества его входов 5. Таким образом, количество переключатепей тока, необходимых для построения полного троичного сумматора, равно 21, что свидетельствует о сложности его Схеьш, и, следовательно, потреблений им большой мощности, что является существенньш недостатком при монолитно-интегральном исполнении cxeMJ. Цепь изобретения - упрощение схемы су1«4атора-. Поставленная цель достигается тем, что полный троичный сумматор, содержащий переключатели тока, содержит 4ИОДЫ Шоттки, развязывающие диоды, 4)езисторы питания и согласователи уровня, представляющие собой эмиттерные повторители, причем вход переноса сумматора через первый согласователь уровня подключен к базе первого транзистора первого переключателя тока, база второго транзистора которого соединена с первой шиной опорного напряжения сумматора, эмиттеры первого и второго транзисторов первого переключателя тока объ единены и через резистор соединены с отрицательной шиной питания, коллекторы первого и второго транзисторов первого переключателя тока соеди нены с эмиттерами транзисторов соответственно второго и третьего переключателей тока, базы первых транзисторов второго и третьего переключателей тока через второй согласователь. уровня подключены ко входу млад шего разряда первого операнда сумматора, базы Вторых транзисторов второ го и третьего переключателей тока че рез третий согласователь уровня подключены по входу старшего разряда первого операнда сумматора, базы тре тьих транзисторов второго и третьего переключателей тока соединены со вто рой шиной опорного напряжения сумматора коллектор первого тр анзистора второго переключателя тока соединен с эмиттерами транзисторов четвертого переключателя тока, коллекторы второ го транзистора второго переключателя тока и первого транзистора третьего переключателя тока объединены и подключены к эмиттерам транзисторов пятого пepeкJвoчaтeля тока, коллекторы третьего транзистора второго переклю чателя тока и второго транзистора третьего переключателя тока объединены и подключены к эмиттерам транзисторов шестого переключателя тока, коллектор третьего транзистора третьего переключателя тока соединен с эмиттерами транзисторов седьмого переключателя тока, базы первых транзисторов четвертого, пятого, шестого и седьмого переключателей тока со единены со входом младшего разряда второго операнда сумматора, базы . вторых транзисторов четвертого, пято го, шестого и седьмого переключателя тока соединены со входом старшего разряда второго операнда сумматор базы третьих транзисторов четвертого пятого, шестого и седьмого переключателей тока соединены с третьей шиной опорного напряжения сумматора. коллектор первого транзистора четвертого переключателя тока соединен . с катодами первого и второго диодов Шоттки,коллекторы второго транзистора четвертого переключателя тока и первого транзистора пятого переключателя тока объединены и подключены к катодам третьего и четвертого диодов Шоттки, коллекторы третьего транзистора четвертого переключатапя тока, второго транзистора пятого переключателя тока и первого транзистора шестого переключателя тока объединены и подключены к катодам пятого и шестого диодов Шоттки, коллекторы третьего транзистора пятого переключателя тока, второго транзистора шестого переключателя тока и первого транзистора седьмого переключателя тока объединены и подключены к катодам седьмого, восьмого и девятого диодов Шоттки, коллекторы третьего транзистора шестого переключателя тока и второго транзистора седьмого переключателя тока объединены и соединены с катодами десятого, одиннадцатого и двенадцатого диодов Шоттки, коллектор третьего транзистора седьмого переключателя тока соединен с катодами тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого диодов Шоттки, коллекторы первого, второго, третьего и четвертого выходных транзисторов соединены с положительной шиной питания сумматора, змиттеры первого, второго и третьего выходных транзисторов соединены с соответствующими выходами суммы- сумматора, змиттер четвертого выходного транзистора соединен с выходом переноса сумматора, аноды второго, третьего, седьмого и десятого диодов Шоттки соединены с базой первого выходного транзистора, аноды первого, шестого, восьмого и пятнадцатого диодов Шоттки соединены с базой второго выходного транзистора, аноды .четвертого, пятоло, одиннадцатого и четырнадцатого диодов Шоттки соединены с базой третьего выходного транзистора, аноды девятого, двенадцатого и тринадцатого диодов Шоттки соединены с базой четвертого выходного транзистора, база каждого из выходных транзисторов через соответствующий резистор питания и развязывающий диод, включенные параллельно, соединены С положительной шиной питания сумматора.

На чертеже приведена принципиаль-iная схема полного троичного сумматора.

Сумматор .содержит транзисторы 124, причем транзисторы 1 и 2 образуют первый переключатель тока, транзисторы 3-5 - второй переключатель тока, транзисторы 6-8 - третий переключатель тока, транзисторы 9-П четвертый переключатель тока, транзисторы 12-14 - пятый переключатель тока, транзисторы 15-17 - шестой переключатель тока, транзисторы 1820 - седьмой переключатель тока. Эти переключатели тока в совокупности образуют трехуровневый переключатель тока, в котором первый переключатель тока (транзисторы 1 и 2) образует первьй уровень, второй и третий переключатели тока (транзисторы 3-8) образуют второй уровень, четвертый, пятый, шестой и седьмой переключатели тока (транзисторы 9-20) образуют третий уровень. Транзисторы 21-24 являются выходными. Сумматор содержит также питающие регуляторы 25-28, диоды Шоттки 29-43, развязывающие диоды 44-47, резистор 48, а также транзистор 49, диод 50, резисторы 51 и 52, образующие первый согласователь уровня, транзистор 53 и резисторы 54 и 53, образующие второй согласователь уровня, транзисторы 56 и резисторы 57 и 58, образующие третий согласователь уровня, а также резисторы 39 и 60.

База транзистора I через первый согласователь уровня (образованный транзистором 49 диодом 50 и резисторами 51 и 52) соединена со входом переноса сумматора, на который подается сигнал Р, базы транзисторов 3

и 6 через второй согласователь уровня (образованный транзистором 53 и резисторами 54 и 55) соединены со входом младшего разряда первого операнда Х. Базы транзисторов 4 и 7 через

третий согласователь уровня (образованньм транзистором 56 и резисторами 57 и 58) подключены ко входу старшего разряда первого операнда X.. Базы транзисторов 9,12,15 и 18 соединены

со входом младшего разряда второго операнда У. Базы транзисторов 10,13 16 и 19 соединены со входом старшего разряда второго операнда У . На эмиттере транзистора 21 образуется сигнал

переноса Р. На эмиттерах транзисторов 22-24 образуются сигналы сумьы SgiS HSoСделаем допущение, что падение напряжения на диодах Шоттки 29-43 равно 0.

Рассмотрим всевозможные допустимые сочетания состояния входов и реакцию выходов на это сочетание. Результаты приведены в таблице.

Продолжение таблицы

Из таблицы видно, что предлагаемая схема реализует функцию полного троичного сумматора. Предлагаеюлй полный троичный сумматор содержит семь переключателей тока в отличие от известного, для построения схемы которого требуется двадцать один переключатель тока. Формула изобретения Полный троичный сумматор, содержащий переключатели тока, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения сумматора, он содержит диоды Шоттки, развязывающие диоды, резисторы питания и согласователи уровня, представлякицие собой эмиттерные повторители, причем вход переноса сумматора через первый согласователь уровня подключен к базе первого тран зистора первого переключателя тока, база второго транзистора которого со единена с первой шиной опорного напряжения сумматора, эмиттеры первого и второго транзисторов первого переключателя тока объединены и через ре зистор соединены с отрицательной шиной питания, коллекторы первого и второго транзисторов первого переключателя тока соединены с эмиттерами транзисторов соответственно го и третьего переключателей тока, базы первых транзисторов второго и третьего переключателей тока через второй согласователь уровня под кш)чены ко входу младшего разряде первого операнда сумматора, базы вторых транзисторов второго и третьего переключателей тока через третий согласователь уровня подключены ко входу старшего разряда первого операнда сумматора, базы третьих транзисторов второго и третьего переключателей тока соединены со второй шиной опорного напряжения сумматора, коллектор первого транзистора второго переключателя тока соединён с эмиттерами транзисторов четвертого переключателя тока, коллекторы второго транзистора второго переключателя тока и первого транзистора третьего переключателя тока объединены и подключены к эмиттерам транзисторов пятого переключателя тока, коллекторы третьего транзистора второго переключателя тока и второго транзистора третьего переключателя тока объединены и подключены к эмиттерам транзисторов шестого переключателя тока, коллектор третьего транзистора третьего переключателя тока соединен с змнттерами транзисторов седьмого переключателя тока, базы первых транзисторов четвертого, пятого, шестого и седьмого переключателей

98

тока соединены со входом младшего разряда второго операнда сумматора, базы вторых транзисторов четвертого, пятого, шестого и седьмого переклю- чателей тока соединены со входом старшего разряда второго операнда сумматора, базы третьих транзисторов четвертого, пятого, шестого и седьмого переключателей тока соединены с третьей шиной опорного напряжения сумматора, коллектор первого транзистора четвертого переключателя тока соединен с катодами первогон второго диодов Шоттки, коллекторы второго транзистора четвертого переключателя тока и первого транзистора пятого переключателя тока объединены и подключены к катодам третьего и четвертого диодов Шоттки, коллекторы третьего транзистора четвертого переключателя тока, второго транзистора пятого переключателя тока и первого транзистора шестого переключателя тока объединены и подключены к катодам пятого и шестого диодов Шоттки, коллекторы третьего транзистора пятого переключателя тока, второго транзистора шестого переключателя тока и первого транзистора седьмого переключателя тока объединены и подключены к катодам седьмого, восьмого и девятого диодов Шоттки, коллекторы третьего транзистора шестого переключателя тока и второго транзистора седьмого переключателя тока объединены и соединены с катодами десятого, одиннадцатого и двенадцатого диодов Шоттки, коллектор третьего транзистора седьмого переключателя тока соединен с катодами тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого диодов

10

Шоттки, коллекторы первого, второго, третьего и четвертого выходных транзисторов соединены с положительной шиной питания сумматора, эмиттеры первого, второхои третьего выходных транзисторов соединены с соответствующими выходами суммы сумматора, эмиттер четвертого выходного транзистора соединен с выходом переноса сумматора, аноды второго, третьего, седьмого и десятого диодов Шоттки соединены с базой первого выходного транзистора, аноды первого, шестого, восьмого и пятнадцатого диодов Шоттки соединены с базой второго выходного транзистора, аноды четвертого, пятого, одинадцатого и четырнадцатого диодов Шоттки соединены с базой третьего выходного транзистора, аноды девятого, двенадцатого и тринадцатого диодов Шоттки соединены с базой четвертого выходного транзистора, база каждого из выходных транзисторов через соответствующий резистор питания и развязывающий диод, включенные параллельно, соединены с полЪжительной шиной питания сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 416691., кл. G 06 F 7/385, 1972 (прототип ).

s

f4

4

«5

1