Параллельный комбинационный сумматорна приборах c электронным гистере-зисом

Союз Советских Социалистических РеслубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ он 842797 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 10,10,78 (21) 2675748/18-24с присоединением заявки Мо 2774704(23) Приоритет -Опубликовано 300681 Бюллетень М 24Дата опубликования описания 300681 М лЗ 6 06 Г 7/50 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель Запорожский индустриальный институт(54) ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ КОМБИНАЦИОННЫИ СУММАТОР НА ПРИБОРАХ С ЭЛЕКТРОННЫМ ГИСТЕРЕЗИСОМ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в электронно-вычислительных системах и сис темах дискретной автоматики.Известны сумматоры, используемые в электронно-вычислительных системах для выполнения арифметических операций, выполненные из элементов, включающих электровакуумные и полупроводниковые триоды или другие приборы и параметрические устройства, или выполненные из магнитных сердечников или пленок из материала с петлей маг нитного гистерезиса 1( и 2.Однако эти сумматоры имеют ограниченное быстродействие.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является па О раллельный комбинационный сумматор на приборах с электронным гистерезисом, содержащий в каждом разряде СВЧ- приборы с петлей электронного гистерезиса типа отражательного клистрона, тб а также элемент задержки. Использование этих элементов позволяет получить высокое быстродействие сумматора, а также достичь высокой стабильности параметров и надежности 3.ЗО Недостаток известного сумматораневысокое быстродействие, связанноес наличием катодных сопротивлений увыходных СВЧ-приборов,чтообусловливает величение переходных процессовпри переключении из одного устойчивого состояния в другое.Цель изобретения - повышение быстродействия параллельного комбинационного сумматора,Поставленная цель достигаетсятем, что в параллельном комбинационном сумматоре на приборах с электронным гистерезисом, содержащем в каждом разряде СВЧ-приборы с электронным гистерезисом и элемент задержки,причем шины входных сигналов соответствующих разрядов первого и второгооперандов подключены к резонаторампервого и второго входных СВЧ-приборов с электронным гистерезисом, резонатор первого выходного СВЧ-приборас электронным гистерезисом соединенс шиной сигнала суммы соответствующего разряда сумматора, резонаторы первого и второго СВЧ-приборов с электронным гистерезисом соединены черезпервую полосковую линию связи с боковой связью со входом элемента задер 842797кк-.;, а через вторую полосковую линиюсвязи с боковой связью - с резонатором второго выходного СВЧ-прибора сэлектронным гистерезисом, выход элемента задержки и резонатор второговыходного СВЧ-прибора с электроннымгистереэисом предыдущего разряда параллельного сумматора соединены чеез вторую и третью полосковые линиисвязи с боковой связью с резонаторами выходных СВЧ-приборов с электронным гистерезисом данного разряда параллельного сумматора.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема сумматора; на фиг. 2 - бистабильная область электронного гистерезиса назависимости мощности прибора Р отнапряжения на отражателе Е и по-.яожение рабочего напряжения смещения ЕотР.рд 5,Сумматор, предназначенный для сложения двух п-разрядных чисел, содер,ит СВЧ-приборы 1-16 с петлей электронного гистерезиса типа отражательного клистрона, элементы 17-19 за.ержки.При сложении два п-разрядных числа поступают на шины входных сигналов одновременно. Сложение поступивших чисел производится во всех разрядах параллельно. Сумма двух чиселпоступает на шины сигналов суммыВходные приборы 1 - 4 и 5 - 8,в зависимости от назначения схемысумматора) могут являться триггерами регистров, с которых цифры слагаемых одновременно поступают на выхрдные приборы 9 - 12 для образования кода суммы, а на выходные приборы 13 - 16 - для образования кода переноса в старший разряд,Связь между приборами предыдущего разряда и последующего разряда,а также между входными и выходнымиприборами каждого разряда, осуществляется с помощью полосковых линийсвязи 20 с боковой связью 21.Перед выполнением операции сложения все приборы сумматора переводят-я упоавляющим отрицательным импульсом напряжения, подводимым к отражателям приборов, в исходное состояли "Отсутствие генерации" при рабо:.ем напряжении на отражателе Ефиг, 2). Отрраб,При поразрядном сложении двух чисел складываются сразу три цифры:два одноименных разряда слагаемых иперенос, который, в свою очередь,складывается из переноса, образованного в данном и предыдущем разрядах,Сумматор работает следующим образом.При поступлении чисел на входныешин. вприборы 1 - 4 и 5 - 8 переходятв состояния, соответствующие разрядам кодов чисел. При поступлении "1"прибор переходит в состояйие генера ции, при поступлении "0" прибор остается в состоянии отсутствия генерации, Переход входных приборов 18 в состояние генерации происходитвследствие воздействия импульсовдостаточной мощности на колебательную систему резонатора прибора в,режиме электронного гистерезиса прирасположении рабочего напряжения смещения в бистабильной области зависимости мощности прибора от напряженияна отражателе (фиг. 2), Соединениевходных 1 - 8 и выходных 9 - 12 приборов осуществляется с помощью полос:ковых линий с боковой связью. В этомслучае связь входных приборов 1 - 7в каждом разряде с выходными 9 - 12приборами рассчитана так, что последние переходят в состояние генерациипри воздействии сигнала одного генерирующего входного прибора при гене 20 рирующих двух входных приборов ихсигналы поступают на выходной прибор9 - 12 соответствующего разряда впротивофазе через петли боковой связи, расположенные на расстоянии Ж25 2и последний остается в состоянии отсутствия генерации,Перенос "1" из предыдущего разряда в последующий производится с помощью приборов 13 - 16. Связь черезполосковые линии 1 - 8 входных приборов с приборами 13 - 16 рассчитанатак, чтобы последние переходили всостояние генерации только при синфазном воздействии сигналов двух гене"рирующих входных приборов, Мощностьколебаний, поступающих от одноговходного прибора 1 - 8 на прибор 1316 через боковые связи,. недостаточнадля возбуждения колебаний в приборе40 13 - 16. Возбуждение колебаний в приборе 13 - 16 при одном генерирующемвходном приборе происходит лишь присинфазном воздействии с сигналомпоследнего и сигнала переноса предыдущего разряда (фиг, 1).В цепи связи входных приборов 24, 6 - 8 с выходными 10 - 12, начинаясо второго разряда, включены элементы 17 - 19 задержки, время задержкикоторых рассчитано таким образом,чтобы сигнал переноса предыдущегоразряда поступал на выходной приборданного разряда одновременно с сигналами от входных приборов этого жеразряда. Следовательно, время задержки элемента 17 задержки определяетсявременем срабатывания (длительностьпереходных процессов) одного прибора13, время задержки элемента 18 задержки - суммарной длительностью переЩ ходных процессов двух приборов 13,14и т.д. Таким образом, при распространении переноса из младшего разрядав старший все элементы задержки оказываются включенными последовательноу (один перенос вызываетдругой и т.д.), 842797из-эа чего время выполнения суммирования увеличивается. Поэтому время суммирования при заданном числе разрядов и определяется в основном временем образования единицы переноса в каждом разряде сумматора Т = пс,Быстродействие схемы, в основном, определяется длительностью переходных процессов в приборе и характеризуется отношением тактовой частоты Р, к частоте собственных колебанийГ Т.гдето -коэффициент быстродействия;Т - период собственных колебанийТ - период тактовой частоты;круст - вРемЯ УстановлениЯ колебаний;время спада колебаний,Наименьшее число периодов Ми 1; водном цикле работы триггера равно 20 1 тиаХТ 25 Как показывает анализ переходных процессов, время установления колебаний в отражательном клистроне равно спсюх 2 , 45усти минимальное число периодов в одномцикле работы триггера равно 1 2 т,гп и50При использовании для построения схемы приборов, у которых период колебаний составляет 20 пс (Г = 50 ГГц),получают быстродействие порядка 2 нс(Е = 0,5 Ггц). уств в -=2 8 0Т ФЗО где Я - добротность нагруженного резонатора,Поскольку в слаботочных клистронах 0 =100-200, то у т составляет около 10 периодов, а в клистронах с широким диапазоном электронной настройки (0=10) - 30-50 периодов генерируемых колебаний.Если предположить, что ь =С и , то максимальное быстродействие триггера, 40 построенного на микроприбора СВЧ-типа отражательного клистрона, находится из соотношения Для получения суммы в сумматоре двух п-разрядных чисел необходимо производить и тактов работы сЯЬйы. Следовательно,где Т-период тактовой частоты;и - количество разрядов,Для случая Т 1, =- 2 нс (Г =0,5 ГГци и = 36 время суммирования равнос =пТ =2 нс 36=36 нс =7,210 с.Введение новых связей позволяетповысить быстродействие предлагаемого сумматора на один порядок по срав(нению с известным.Формула изобретенияПараллельный комбинационный сумматор на приборах с электронным гистерезисом, содержащий в каждом разрядеСВЧ-приборы с электронным гистерезисом и элементом задержки, причем шины входных сигналов соответствующихразрядов первого и второго операндовподключены к резонаторам первого ивторого входных СВЧ приборов с электронным гистерезисом, резонатор первого выходного СВЧ-прибора с электронным гистерезисом соединен с шинойсигнала суммы соответствующего разряда сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениябыстродействия, резонаторы первогои второго СВЧ-приборов с электроннымгистерезисом соединены через первуюполосковую линию связи с боковойсвязью со входом элемента задержки,а через вторую полосковую линию связи с боковой связью - с резонаторОмвторого выходного СВЧ-прибора с электронным гистерезисом, выход зле:. нтазадержки и резонатор второго выходного СВЧ-прибора с электронным гистерезисом предыдущего разряда параллельного сумматора соединены через вторую и третью полосковые линии связис боковой связью с резонаторами выходных СВЧ-приборов с электроннымгистерезисом данного разряда параллельного сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 226946, кл, С 06 Г 7/50, 1967.2. Авторское свидетельство СССРР 374600, кл. 0 06 Р 7/50, 1973.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2481375/18-24,кл. 6 06 Г 7/50, 1977 (прототип).842797 перЕо Составитель В,БерезкинРедактор И.Ковальчук Техред И, Асталош Корректор Г Назаро ПодписнР д, 4 ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 л з 5102/60 ВНИИПИ Го по дел 113035, МТираж 745 дарственного ко изобретений и ква, Ж, Раушмитета ткрыт кая н