Реверсивный регистр сдвига

Союз Советскпв Социалистические РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 08,11,1971 ( 1625361/18-24)с присоединением заявки-л. 6 11 с 19/О Комитет по делам кзабретений и открытк прн Совете Министров СССРоритет Опубликовано 05.И 1,1973, Бюллетень2Дата опубликования описания 25.Х.1973 ДК 681.,327.67(088.8 Авторытзобретеци Загурский, Ю. Н. Артюх и А, К. Баумс нститут электроники и вычислительной техни АН Латвийской ССРитель РЕВЕРСИВНЫИ РЕГИСТР СДВИ 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 реверсивые регистры сдвига, содержащие в каждом разряде триггер в виде последовательно соединенных туннельного диода и резистора, связанных с шинами питания, выход которого соединен с коллекторами транзисторов установа в нуль, подключенных эмиттерами соответственно к шинам реверса влево и вправо, и с катодом диода устацова в единицу, подключенного ко входу записи единицы, и диод сдвига, анод которого подключен к шицс сдвига.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.В предлагаемом реверсивном регистре сдвига каждый разряд дополнительно содержит импульсно-потенциальный элемент И - НЕ па транзисторе, база которого соединена с выходом триггера, коллектор - с катодом диода сдвига, делитель, состоящий из последовательно соединенных резистора и обращепного диода, подключенных к шинам 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, эмит тер и катод туннельного диода - со входомзаписи единицы, коллектор и анод туннельного диода - с шинами питания, а базы транзисторов устацова в нуль - соответственно со входами записи единицы предшествующего и 10 последующего разрядов регистра сдвига,На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема реверсивного регистра сдвига; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в различных точках схемы.15 Реверсивный регистр сдвига содержит вкаждом разряде триггер на туннельномдиоде 1 и резисторе 2, транзисторы 3 и 4 устацова триггера в нуль, диод 5 установа триггера в единицу, импульсно-потенциальный элемент 20 И - НЕ на транзисторе б, делитель на резисторе 7 и обращенном диоде 8, диод с накоплением заряда 9, дискриминатор на транзисторе 10 и туннельном диоде 11. Реверснвцый регистр сдвига связан с шинами реверса 25 12 - вправо и 13 - влево, с шиной сдвига 14,с шиной питания 15 и корпусом 1 б. Источники сигналов, действующие по шинам 12 - 14, должны иметь малое внутретптес сопротивление.На фиг. 2 показаны временные диаграммы 30 напряжений при работе сдвигового регистра3на шине 14 - Ш 14 и в точках; т. 17 - вход импульсно-потенциального элемента И - НЕ, т. 18 - вход дискриминатора, т. 19 - шина записи единицы.Когда в и-ном разряде регистра хранится нуль, что соответствует низковольтному состоянию туннельного диода 1, через резистор 2 и диод 1 протекает ток. Напряжение в точке 17 невелико, транзистор б 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 протекает эмиттерный ток транзистора 10. Таким образом подготавливается срабатывание дискриминатора на транзисторе 10 и туннельном диоде 11. Транзисторы 3 и 4 уста- нова 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 вольтамперной 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 накопленный в базе диода 9 заряд и вызывает срабатывание дискриминатора с малой задержкой. Отрицательный импульс на выходе дискриминатора (т. 19), сформированный па туннельном диоде 11 по амплитуде и длительности, устанавливает в единицу триггер данного, например п-ного, разряда на туннельном диоде 1. Туннельный диод 1 предшествующего )г - 1-го или последующего и+1-го разряда устанавливаются в нуль в зависимости от потенциала на шинах реверса 12 и 13.Если на шину 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 и+1-го разряда устанавливает в нуль туннельный диод 1 того же разряда. При изменении потенциалов шин 12 и И туннельный диод 1 и - 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 и-ном разряде регистра хранится единица, что соответствует высоковольтному состоянию туннельного диода 1, транзистор б заперт отрицательным потенциалом в точке 17, поэтому его ток полностью переключен в цепь резистора 7 и обращенного диода 8. Остальные цепи и-ного разряда регистра обесточены. Поэтому помеха, которая может образоваться за счет проходной емкости диода 5 10 15 го 25 зо 35 4 О 45 50 55 60 65 9 при действии импульса сдвига по шине 14, не вызывает срабатывания неподготовленного дискриминатора на транзисторе О и туннельном диоде 11.В динамике схема работает следующим образом.Предположим, что на шине 12 имеется отрицательный потенциал, равный амплитуде импульса на выходе 19 или превышающий ее, а на шине 13 - нулевой потенциал. Тогда влиянием транзисторов 4 всех разрядов на работу схемы можно пренебречь, поскольку они все время заперты. Пусть в регистре, например, сдвигается кодовая комбинация 011001, как показано на временной диаграмме фиг. 2, Импульсы сдвига отрицательной полярности по шине 14 воздействует па диоды с накоплением заряда 9. Если в и-ном разряде хранилась единица, сигнал на выходе 19 отсутствует, и последующий и+1-й разряд в нуль пе устанавливается, Если в а-ном разряде хранился нуль, импульс с выхода 19 собственного дискриминатора устанавливает его в единицу, а и+1-й разряд - в нуль. Если отрицательный импульс с выхода 19 действует на единичный вход п-ного разряда, при условии, что в п-ном разряде хранился нуль, и на нулевой вход п - 1-го разряда, в котором в это время также хранился нуль, то воздействие импульса на нулевой вход преобладает, и в и-ном разряде остается нуль. Это происходит потому, что транзистор 3, шунтирующин в этот момент туннсльный диод 1, выключается позже окончания импульса с выхода 19 п-ного разряда, действующего па единичный вход. Таким образом, информация сдвигается вправо при каждом тактовом импульсе (однотактный режим работы), В случае изменения потенциалов шнн реверса 12 и И информации будет сдвигаться влево, причем работа регистра при сдвиге нс отличается от описаннойвыше.При динамическом режиме работы импульсы на выходах дискриминаторов 19 всех разрядов нормируются по амплитуде и длительности в широком диапазоне изменения амплитуды и длительности импульсов сдвига, действующих по шине 14. Задержки при срабатывании дискриминаторов чрезвычайно малы, а усиление по мощности велико, что обеспечивает повышенное быстродействие при установке единицы или нуля, т. е, форсированное переключение туннельных диодов 1. Благодаря переключению диодов с большими превышениями отсутствует критичность к разбросу их собственных паразиных емкостей, повышаются параметрическая надежность и быстродействие.Правильная работа дискриминаторов и всего регистра обеспечивается благодаря импульсно-потенциальному элементу И - НЕ. В данном случае используется инерционность транзистора б при включении и выключении, когда меняется состояние туннельного диода 1, При включении транзистора б обеспечи 389548вается небольшая задержка нарастания его коллекторцого тока - запоминание предшествующего состояния единица диода 1. Кроме того, в диоде 9 за время хранения единицы диодом У заряд не накапливается, Поэтому помеха ца выходе 18, образующаяся при действии цмцу.ьса по шине 18, легко дискримиццрусгся и подготовленным к срабатыванию дискриминатором на транзисторе 10 и туннельном диоде 11, При выключении транзистора 6 происходит небольшая задержка спада его коллектор ного тока - запоминание предшествующего состояния нуль диода 7. Благодаря этому вместе с эффектом рассасывания заряда, цакоплецного в базе диода 9 за период хранения нуля, обсспечиается надежное срабатывание дискриминатора. Предмет изобретенияРеверсивцый регистр сдвига, содержащий в каждом разряде триггер в виде последовательно соединенных туннельного диода и резистора, связанных с шинами питания, выход которого соединен с ко.ллекторами транзисторов установа в нуль, подключенных эмиттерами соответственно к шинам реверса влево и вправо, и с катодом дисда установа в единицу, подключенного ко входу записи единицы, и диод сдвига, анод которого подключен к 5 шине сдвига, отличающийся тем, что, с цельюповышения быстродействия, каждый его разряд дополнительно содержит импульсцо-потенциальный элемент И - НЕ на транзисторе, база которого соединена с выходом 10 триггера, коллектор - с катодом диода сдвига, делитель, состоящий из последовательно соединенных резистора и обращенного диода, подключенных к шинам питания, причем общий конгакт резистора и анода обращенного 15 диода соединен с эмиттером транзистора импульсно-потенциального элемента И - НЕ, и дискриминатор на транзисторе и туннельном диоде в его эмиттерцой цепи, причем база транзистора дискриминатора соединена с ка тодом диода сдвига, эмиттер ц катод туннельного диода - со входом записи единицы, коллектор и анод туннельного диода - с шинами питания, а базы транзисторов установа в нуль - соответственно со входами запцсц сди цицы предшествующего и последующего разрядов регистра сдвига.диктор Б. Федото Тираж 576 Подписноеи открытий при Совсте Министров СССР шская наб., д. 415 Типография, пр. Сапунова,Заказ 2335/5И 111 Комитета по 11 зд.753 лам изобретслосква, )К, 1 оррскторы; Л, Корогод и А. Николаева