Каскад двоичного деления частоты

(51)М, Кл, Н 03 К 3/286 Гасударственный кемнтет СССР ве делам . нзебретеннй н еткратнй(53) УДК 621.375, . 083( 088. 8) Дата опубликования описания 25.03.81(7 радиотехнический институтВ. Д. Калмыкова ганрогск витель 4) КАСКАД ДВОИЧНОГО ДЕПЕИИЯ ЧАСТОТЫ ых триг тран- дключены Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для построения больших интегральных схем (БИС) обработки и хранения информации.Известно устройство, содержащее цве бистабильные ячейки и четыре элемента5 обратной связи, выполненные на цевяти и-р-и. транзисторах, к базам которых подключены источники токов 111,Известно также устройство, содержа 1 О щее основной и цва вспомогательи гера, выполненные на семи П-р-В зисторах, к базам которых поисточники. токов 2 .Недостатком известных устройств яв 15 ляется низкий фактор технологического качества, т. е. большая площадь, занимаемая устройством на кристалле, большое количество используемых транзисто; - ров и контактных окон и длина межсоединений.Цель изобретения - улучшение фактора технологичности каскаца двоичного деления частоты путем уменьшения количест 2ва используемых транзисторов (уменьшен ние плошади), уменьшения количества внутренних связей и контактных окон.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, соцержащее первый й-р-п, транзистор, первый коллектор ко торого соединен с базой второго й р-Ф транзистора, первый коллектор которого соединен с базой третьего ц-р-й транзистора, база четвертого в-р-й. транзистора соединена с первым счетным входом, шина питания подключена к эмиттеру пя того многоколлекторного р-и р транзис тора, коллекторы которого соответственно соединены со вторыми коллекторами первого и второго п-р-п, транзисторов, коллектором третьего п.-р-д транзистора, базой и обоими коллекторами четвертого й-р-и. транзистора, базы всех р.й-р и эмиттеры всех а-р-а транзисторов нод . ключены к шине нулевого потенциала, введены шестой рр транзистор, эмиттер которого соединен со вторым коллектором второго и первым коллекторомЬ-р"И, транзисторов, эмиттер сецьмогорЪ р транзистора соединен с коллектором третьего п-р-й транзистора и вторым счетным входом, коллекторы шестого и седьмого р-и-р транзисторов подключены к базе первого й-р-й транзистора,эмиттер восьмого р-й-р транзистора соединен со вторым коллектором первого,й-р-й транзистора, эмиттер девятогор-й-р транзистора соединен со вторымколлектором четвертого й-р-й, транзистора, первый коллектор девятого и коллектор восьмого р-и-р транзисторов подключены к базе третьего й-р-й транзистора,второй коллектор девятого р-и р транзистора подключен к базе второго й-р-п,транзистора,На чертеже представлена электрическая принципиальная схема каскада двоичного деления частоты,Устройство содержит первый й-р-йтранзистор 1 второй й-р-й транзистор2, третий п р-й транзистор 3, четвертый й р-й,транзистор 4, пятый многоколлекторный р-п.-р транзистор.5, шестой р-й-р транзистор 6 (первая Р-область),седьмой р-п р транзистор 7 (вторая Р-область), восьмой р-й-р транзистор 8 (третья Р-область)девятый р-й;ртранзистор 9 (четвертая Р-область).Два коллектора й-р-и. транзистора 1являются выходом устройства (,счетнымивыходами цля последующего каскада деления частоты), третий коллектор и р-й,транзистора 1 соединен с базой й-р-йтранзистора 2, а первый коллектор послецнего соединен с,базой й-р-й. транзистора 3. Первый счетный вхоц соединен сбазой й-р-й,транзистора 4 и первым коллектором р-й-р .транэистора 5 (коллекто ром р-й-р транзистора 5 является базай-р-и. транзистора 4, поэтому фактически соединение здесь отсутствует), второй счетный вход подключен к коллектору й-р-й транзистора 3, эмиттеру р-й-ртранзистора 7 (второй Р-области) и второму коллектору р-й-р транзистора 5(вторая Р-область является вторым коллектором р в-р транзистора 5). Вторыеколлекторы й-р-й транзисторов 2 и 4объединены с эмиттером р-й-р,транзистора 6 и третьим коллектором р-н.-р транзистора 5 ( первая Р-область являетсятретьим коллектором рр транзистора5). Четвертый коллектор й-р-й транзистора 1 соединен с эмиттером р-й-ртранзистора 8 (третья Р-область - четвертый коллектор р-и-р транзистора 5),первый коллектор и р-й транзистора 4ЗО 35 40 лектор й-р-й транзистора 2 соединен с базой и-р-й транзистора 1 через р-й-р транзистор 6. Причем при отсутствии, счетного импульса образуется триггерная связь между й-р-й транзисторами 1 и 2, в момент присутствия счетного импульса образуется триггерная связь межцу и-р-й транзисторами 1 и 3, при этом состояние и-р-й транзистора 1 меняется на противоположное.До прихода счетного импульса на первом и втором счетных входах присутствует низкий уровень напряжения, который.отбирая дырки от многоколлекторного рр транзистора 5, запирает и р-й 45 50 55 соединен с эмиттером р-и р транзистора 9 (четвертая Р-область - пятый коллектор р-и р транзистора 5). Эмиттером р-й-р транзистора 5 является инжекторная Р-область, к которой подключенашина питания.Таким образом, р-й р транзистор 5 является постоянным источником тока, . который инжектирует дырки, соответственно, в базу в-р-й транзистора 4, через переинжекторы, первую и вторую Р-области, в базу й-р-а транзистора 1 (база й-р-д, транзистора 1 является коллектором р-й-р транзисторов 6 и 7, ноэтому базовый контакт в й. р-й, транзисторе 1 отсут- ствует).В базу й-рй транзистора 3 дырки инжектируются через р-в-р транзисторы 8 и 9 (переинжекторные Р-области). Коллектором р-й р транзистора 8 является база и р-й транзистора 3, последняяявляется первым коллектором р В р транзистора 9. Вторым коллектором р-и ртранзистора 9 является база й-р й транзистора 2, В базу й-й транзистора 2дырки инжектируются через р-в-р транзистор О ( переинжекторная четвертаяР-область является общей для и-р-йтранзисторов 2 и 3).Эмиттеры всех й-р-й и базы всехр-й-р объединены с шиной нулевого потен пиала,Работает каскац двоичного деления ":частоты елецующим образом.,Транзистор 1 образует триггерныесвязи между й-р-й транзисторами 2 и 3.Коллектор й-р-й транзистора 1 соединен с базой и р-й транзистора 3 черезр-й-р транзистор 8 (третья Р-областьнаходится между базовой Р-областьюи-р-й транзистора 3 и инжекторнойР-областьр), а коллектор й-р-п транзистора 3 соединен с базой й р-а транзистора 1 через р-и-р транзистор 7. Колтранзистора 4 и запрещает инжекцию цырок в базу ц-р-а транзистора 1 черезр-и-р транзистор 7 (низкий уровень напряжения на второй Р-области перехватывает цырки, инжектируемые многоколлекторным р-ц-р транзистором 6). Так какц-р-в транзистор 4 закрывается, то наэмиттеры р-ц-р транзисторов 6 и 9 поступает высокий уровень, который разрешает инжекцию цырок в базы в-р-й транзисторов 2 и 3, через р-е-р транзистор .9 и разрешает инжекцию цырок черезр-р транзистор 6 в базу п-р-й, транзистора 1 (если п,-р-а транзистор 2 закрыт),т. е. образуется триггер, состоящий изВ-р-в транзисторов 1 и 2. В этом состоянии а-р-и транзистор 1 открывается,й-р-й транзистор 2. закрывается, аинжекторные дырки через р-п-р транзистор 9 поступают в базу в-р-й транзистора 3, привоця его в состояние насыщения,По приходу счетного импульса на обасчетных входа приходит высокий уровеньнапряжения, и-р-а транзистор 4 открывается, так как в его базу поступают инжектируемые р-в-р транзистором 5 дырки и низкий уровень напряжения поступает на эмиттеры р-и-р транзисторов 6 и9, что приводит к прекращению инжекциицырок через ник, соответственно, в базый р-В транзисторов 1,2 и 3, тем самымобрывая триггерную связь между ц-р-йтранзисторами 1 и 2,Так как а-р и транзистор 3 открывается и инжекция цырок через р-В-р транзистор 7 не проискоцит, то в момент прихоца тактового импульса, и р-и транзистор1 закрывается, что приводит к появлению инжекции дырок через р-в-р транзистор 8 в базу и-р-и транзистора 3, и поцтвержцает его прецыцущее состояние,в-р-в транзистор 2 закрывается, так какинжекция дырок в его базу через р-в ртранзистор 9 отсутствует, тем самым невлияя на состояние ц-р-а транзистра 3.Таким образом, образуется триггернаясвязь через р-к-р транзисторы 7 и 8,между к-р-В транзисторами 1 и 3, причем В-р-а транзистор 1 и п.-р й транзистор 2 закрываются, а а-ра транзистор3 открывается.По окончании счетного импульса (наоба счетных входа подается низкий уровень) и-р-а транзистор 4 закрывается,начинается инжекция цырок через р В-ртранзистор 9 в базы а-р-и. транзисторов 2,3. При этом й-р-а транзистор. 2открывается, так как и-р-В транзистор.1 закрывается и низкий уровень напряЭ 5 Формула изобретения Каскад двоичного деления частоты, со цержащий первый В-р-й транзистор, пер-.вый коллектор которого соецинен с базойвторого ц-р-п, транзистора, первый коллектор которого соединен с базой третьегоп-р-й. транзистора, база четвертого 455 п-р-п, транзистора соединена с первымсчетным входом, шина питания поцкдючена к эмиттеру пятого многоколлекторногорр транзистора, коллекторы которогосоответственно соединены со вторыми коллекторами первого и второго а-р й траозисторов, коллектором третьего ц; р-В трензистора, базой и обоими коллекторамичетвертого в-р-и транзистора, базы всехр-е-р и эмиттеры всех в-р-а транзисторов подключены к шине нулевого потеы" 55циала, отличающийся тем,что, с целью улучшения технологичности,в него введены шестой р-и-р транзистор,эмиттер которого соединен со вторым 815870 6жения появится на эмиттере рЬр транзистора 6, п-р-п, транзистор 4 при этомзакрывается, В базе в-р-и. Транзистора1 инжекция цырок отсутствует (на эмит 5 тере р-а-р транзистора 7 нахоцится внэкий уровень напряжени что поцтвержцает его состояние. При этом образуютсятриггерные связи межцу й-р-ц транзисторами 1 и 2.10 После окнчания счетного импульсаи-р-в транзистор 1 и и-р-й транзистор3 закрывается, а й-р-в транзистор 2открывается,По приходу следующего счетного им 15 пульса работа устройства происходит ана. логичным образом, а транзистор 1 изменяет свое состояние на противоположное.Введение дополнительных транзисторов(Р-областей) в совокупности с новыми20 связями позволяет улучшить фактор технологического качества каскаца двоичногоцедения частоты так как, во-первых, уцается уменьшить цо минимума количествоиспользуемых й-р-п, транзисторов, хотя и25 цобавдяется четыре р-й-р транзистора,но площадь каждого иэ них равна площадиколлекторной области Р-области В р атранзистора, во-вторых, в устройствеудается сОкратить количество внутреннихз 0соецинений ( 9 внутренвих связей, без выхоцных), в-третьих, уменьшаезся кодвчьст.во контактных окон. Кроме того уменьшается мощность, потребляемая устройством ( 5 источников тока).:,815870 ВНИИПИ Заказ 1050/87 Тираж 988 Подп ипиал ППЛ фПатент", г. Ужгород, п, Проектная, 4 коллектором второго и первым коллекто-ром четвертого й-р-Ф транзисторов, эмиттер седьмого р-а-р транзистора соединенс коллектором третьего и-р-д транзистора и вторым счетным входом, коллекторышестого и седьмого р-и.-р транзисторовподключены к базе первого и-р-и. транзистора, емиттер восьмого рр транзистора соединен со вторым коллекторомпервого а-р-П. транзистора, эмиттер девятого р-И-р транзистора соединен со вторым коллектором четвертого а-р-а транзистора, первый коллектор девятого и коллектор восьмого р-е-р транзисторовподключены к базе третьего и-р-й транзистора, второй коллектор девятогор-д-р транзистора подключен к базе второго а-р-п, транзистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Аваев Н. А., Дудин И. Н. и .Наумов Б. Е. Большие интегральные схе 16 мы с инжекционным питанием. М., Советское радио", 1977, с. 182, рис. 5,15,2, Заявка Франции М 2267662,кл. Н 03 К 17/30, 1975 (прототип).