Устройство для формирования сигнала переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 962924(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 130879 (21) 2833639/18-24 М К з с присоединением заявки М 9 С 06 Р 7/50 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ПЕРЕНОСА ф ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СУММАТОРАНА ПРИБОРЕ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЫ 0 1 2Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении блоков арифметики универсальных и специализированных вычислительных машин..Известна цепь переноса параллельного двоичного сумматора, содержащая в каждом разряде транзистор, коллектор которого соединен. с эмиттером последующего разряда, база . - с выхо.дом узла отрицания дизъюнкции значе ния слагаемых, первый эмиттер - с коллектором транзистора предыдущего разряда, а второй эмиттер - с выходом элемента И ( 1 ).Недостатком такого устройства является его сложность. Известно устройство для Формирования сигналов переноса в сумматоре, содержащее ключ начала переноса нуля, ключ начала переноса единицы, точка соединения которых являетоя выходом для данного разряда устрой.ства, причем ключ распространения переноса содержит два встречно соединенных диода и три токовых ключа, при этом Точка соединения встречно соединенных диодов, а выход третьего токового ключа соединены с вторым диодом и с входом ключа распространения переноса,2 ).Недостатком этого устройства такжеявляется его сложностьНаиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для Формированиясигналов переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью (ПЗС), содержащее в каждом разряде электрод приема заряда переносаиз предыдущего разряда устройства,барьер, электрод Формирования зарядапереноса в последующий разряд устройства и зарядочувствительный элемент 3 ).Недостатком этого устройства является относительно невысокое быстродействие.20Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для формирования сигнала переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью,содержащем несколько разрядов, причем в каждом разряде устройства содержится область приема заряда.переноса, область Формирования зарядапереноса, в последующем разряд уст- ЗО ройства, соединенную с зарядочувст-, 962924вительным элементом (плаваюцим затвором), который электрически связан с выходом сигнала переноса из данного разряда устройства, область Формирования заряда переноса в последующий разряд устройства зарядово 5 связана с областью приема заряда переноса следующего разряда устройства, область приема заряда переноса данного разряда устройства зарядово связана с областью Формирова О. ния заряда переноса в последующий разряд устройства, управляющий электрод области Формирования заряда переноса в последуюций разряд устройства электрически соединен 15 с первой шиной разрешения переноса устройства, каждый разряд содержит область генерации заряда переноса, зарядово связанную с областью формирования заряда переноса в последующий разряд устройства, управляющий электрод области генерации заряда переноса электрически соединен с второй шиной разрешения переноса устройства, область генерации заряда переноса связана с соответствующим входом генерации заряда переноса, управляющий электрод области приема заряда переноса электрически соединен с соответствующим входом распространения переноса устройства, электроды смещения устройства соединены с источником напряжения смецения.На чертеже приведена структурная схема устройства.устройство содержит области 1 гене.З 5 рации заряда переноса с электродами 2, электроды 3 смещения, электроды 4 области приема заряда переноса на чертеже показан электрод 4 и для младшего разряда устройства, хотя40 он может и не изготовляться), электроды области 5 Формирования заряда переноса в последующий разряд и зарядочувствительные элементы (плавающие затворы) 6, 45Области 1 соединены с входами 7 генерации заряда переносов соответствующих разрядов устройства. Для ввода электрического сигнала область 1 должна содержать входные диод и зат вор, к которому должен быть приложен постоянный потенциал. При этом величина входного сигнала должна отсчитываться от потенциала входного затвора. Входной сигнал подается на входной диод. Можно сделать и наоборот, то есть входной сигнал подавать на входной затвор, а к входному диоду прикладывать постоянный потенциал. Прн использовании такого метода ввода зарядов, называемого динамической инжекцией, величина инжектированного зарядового пакета приблизительно линейно связана с входным напряжением. Электроды 2 соединены с шиной 8 разрешения переноса из соответ ствувщих разрядов, электроды 3 с источником напряжения смещения Е , электроды 4 - с входами 9 распространения переноса при этом электрод 4 младшего разряда, если он изготовлен должен быть подключен к шине 10 с постоянным напряжением Ч, величина которого находится между напряжением Чв, при котором не происходит создания инверсионных областей, и напряжением Ч, при котором происходит образование инверсионных областей и передвижение зарядов в случае их наличия под соответствующими электродами , электроды 5 - с шиной 11 раз-, решения переноса, зарядочувствительные элементы 6 соединены с соответствувщими выходами 12 устройства.Запрещающий уровень напряжения, поступающий по шинам 8 и 11 и входам 9, соответствует напряжению Чр, а разрешающий уровень напряжения напряжению Ч . Все области 1 содержат входные диоды и электроды, на которые должно быть подано постоянное напряжение по абсолютной величине меньшее, чем Ч , что обеспечивает Формирование и передачу зарядов в области под соответствующие электроды 2 при наличии на них напряжения Ч. Источник напряжения смещения Е должен иметь величину напряжения, достаточную для создания во всем ПЗС постоянного "тянущегоф поля, увеличивающего быстродействие устройства вследствие ускоренного передвижении зарядов в случае их появления и создания соответствующих условий для их,движения по ПЗС в направлении сквозного переноса.По существу, Функции сигналов по шинам 8 и 11 совпадают, то есть они могут быть обьединены.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии непосредственно перед началом режима переноса по шинам 8 и 11 и со входов 9 поступает запрещающий уровень напряжения Чо, что приводит к уничтожению всех зарядов и инверсионных областей в ПЗС и блокировке его от сигналов с входов 7. В режиме переноса на все электроды 2 и 5 подаются с шин 8 и 11 напряжение Ч способствующее образованию инверсионных областей под соответствующими электродами и передвижению зарядов в случае их появления в областях 1, При возникновении переноса в каком-либо разряде заряды непрерывно создаются под некоторыа электродом 2. Так как электрод 2 и соответствуищий ему электрод 5 находятся в это время под напряжением Ч, то заряд из-под этого электрода 2 распространяется и под соответствующий электрод 5, Следовательно, на выходе соответствующего элемента б сформируется напряжение переноса, поступающее на соответствующий ныход 12 устройства. При этом если электрод 4 последующего разряда устройства находится под напряжением Ч, что оз начает разрешение сквозного переноса через этот разряд, то заряды иэ предыдущего разряда (из-под эпектродов 2 и 5 предыдущего разряда) начнут распространяться и под электрод 5 1 О последующего разряда и т.д. Таким образом, в случае выполнения соответствующих условий на электродах 4 происходит распространение непрерывно образующихся зарядов из некоторой области 1 в последующие разряды. Распространение зарядов по устройству происходит до того разряда, электрод 4 которого находится под напряжением Чр (запрещающий уровень напряжения) .В случае возникновения в одном такте переносов на нескольких разрядах происходит суммирование соответствующих им зарядов на электродах 5 и одновременное распространение зарядов по соответствующей разрешенной части устройства. Таким образом, под электродами 5 собираются, заряды с двух направлений либо из под соответствующего электрода 2 в случае нозникнонения переноса в,данном разряде, либо из-под электрода 4 в случае передачи зарядов из предыдущих разрядов устройства, либо с этих двух направлений одновременно.Длительность такта сквозного переноса определяется тем значением времени, которое необходимо для надеж" ной передачи, сквозного переноса по 40 всему устройству н случае наличия разрешающих уровней на всех электродах 4 при поянлении сигнала переноса в самом младшем разряде устройства. В этом случае сигнал переноса 45 (соответствующие ему заряды) должны из области 1 младшего разряда устройства распространяться через соответствующие электроды 2,5,4,5,..4,5 по всем разрядам устройства до (и) -го включительно если сост" ветствующий сумматор содержит и разрядов). При этом необходимо отметить,.что эффективность переноса зарядов на ПЗС не обязательно 55 должна иметь высокое значение, как при передаче, например, аналоговых сигналов. Эффективность переноса должна иметь значение, достаточное лишь для срабатывания соответствующих узлов суммирования, подключенных к выходам 12 устройства.Эффективность предлагаемого устройства состоит в значительном увеличении быстродействия по сравнению с прототипом. действительно, в из вестном устройстве перенос осуществляется за время - в, где и - ко 5иличество разрядон устройстна, Го тактовая частота работы ПЗС, а н предлагаемом с учетом напряжения Е практически мгновенно. Для и =32 и Е = 1 МГц время переноса для прототипа составляет 80 мкс, а для пред. лагаемого - приблизительно 100 нс,формула изобретенияУстройство для формирования сигнала переноса параллельного сумматора на приборе с зарядовой связью, содержащее несколько разрядов, причем в каждом разряде устройства содержится область приема заряда переноса, область формирования заряда переноса в последующий разряд устройства, соединенную с зарядочувствителъным элементом плавающим затвором), который электрически связан с выходом сигнала переноса из данного разряда устройства, область формирования заряда переноса в последующий разряд устройства зарядовосвязана с областью приема зарядапереноса следующего разряда устройства, область приема заряда переносаданного разряда устройства зарядовосвязана с областью Формирования заряда переноса в последующий разряд устройства, управляющий электродобласти формирования заряда йереносав последующий разряд устройстваэлектрически соединен с первой шинойразрешения переноса устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повыаения быстродействия, каж; -дый разряд содержит область генерации заряда переноса, зарядово связанную с областью формированиязаряда переноса в последующий разряд устройства, управляющий электрод областигенерации заряда переноса электрически соединен с второй шиной разрешенияпереноса устройства, область генерации заряда переноса связана с соотнетствующим входом генерации зарядапереноса устройства, управляющийэлектрод области приема заряда переноса электрически соединен с соответствующим входом распространения пере-,носа устройства, электроды смещенияустройства соединены с источникомнапряжения смещения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 432497, кл. С 06 Р 7/50, 19722. Авторское свидетельство СССРР 417789, кл; 6 06 Е 7/50, 1972.3, Секен К. и др. Приборы с переносом заряда. И., фИир", 1978, с.289290 (прототип).Тираж 731дарственного кИзобретений иква, Ж, Рауш ное За 4/5 Патент , г, Ужгород, ул. Проектная, 4 илиал 75.13 бНИИПИ Гопо делам13035, М иткрытка Подпа СССРийнаб., д