Двухразрядный двоичный умножитель инжекционного типа

.(5 р С 06 Р 7/52 Ц ".-НИЯ У новнческий ство ССС1965.вып.5,во ССС1981 ГОСХВЦСТЕЕННЫй НОМИТЕТ СССРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) (57) ДВУХРАЗРЯДНЫЙ ДВОИЧНЫЙУМНОЖИТЕЛЬ ИНЖЕКЦИОННОГО ТИПА, содержащий двенадцать и-р-п-транзисторов, причем первые коллекторы первого и второго транзисторов объединены.между собой, второй коллекторпервого транзистора соединен с первым коллектором третьего транзистора и базой четвертого транзистора,первый коллектор которого соединен .с первым коллектором пятого транзистора и базой шестого транзистора,первый коллектор которого соединенс первым коллекторои седьмого транзистора,второй коллектор которогосоединен с первым коллекторои восьмого транзистора, база которого соединена с первым коллетором девятоготранзистора, второй коллектор которо.го соединен с вторым коллекторомвторого транзистора, второй коллектор пятого транзистора соединен сбазой десятого транзистора, коллекторкоторого соединен.с выходом второгостаршего разряда умножителя, входы старшего и мпадшего разрядов первого операнда которого соединены соответственно с базами первого и девятого транзисторов, а входы старшего и младшего разрядов второго операнда - с базами второго и третьего транзисторов соответственно, эииттерц всех и-р-и-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала, первые коллекторы второго, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и одиннадцатого транзисторов и базы десятого и двенадцатого транзисторов соединены с источником питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения площади, занимаемой умножителеи на кристалле, в него введены тринадцатый и четырнадцатьй р-п-р-транзисторы, причем выход второго младшего разряда умножитепя соединен с коллектором двенадцатого транзистора, база которого соединена с вторым коллекторои седь-, мого транзистора и коллекторои тринадцатого транзистора, эииттер которого соединен с первым коллектором одиннадцатого транзистора, база которого соединена с третьии коллектором седьмого транзистора и вторым коллектором восьмого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой и втарыи коллектором третьего транзистора, второй коллектор шестого транзистора соединен с эииттерои четырнадцатого транзистора, оллектор которого соединен с базой десятого транзистора и вторым коллектором четвертого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой,третий коллектор пятого транзистора соединен со своей базой и вторымколлектором девятого транзистора,второй коллектор одиннадцатого транзистора соединен с выходом первогомладшего разряда умножителя, выход 1150626первого старшего разряда которогосоединен с первым коллектором первого транзистора, базы р-и-р-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала, а их эмиттеры - с источником питания.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в составе БИС-систем сбора и обработки измерительной информации. 5Известен матричный умножитель 1 с-значных чисел, содержащий преобразователь Е-значного числа в пространственный двоичный код, логический блок и преобразовательпро О странственного двоичного кода в 1 с-значный 11.Недостатком. указанного умножителя являются большие аппаратурные затраты.Известен матричный умножитель инжекционного типа, в котором происходит умножение 1 с-значных чисел, при этом каждая матрица умножителя содержит Е-значные полусумматоры и умножитель одноразрядных Е-эначных чисел 2.Недостатком данного устройства являются довопьно большие затраты оборудования . Кроме того, для умножения двоичных чисел их необходимо переводить в М-значные, что также требует затрат оборудования.Наиболее близким к предлагаемому является умножитель двухразрядных30 двоичных чисел, выполненный по ин жекционной технологии. Устройство, содержит пятнадцать и-р-п-транзисторов, иэ которых 1,2,3,4, 11,.12,13,14 и 15-й включены по схеме зеркального отражателя тока, а остальные выполняют функцию пороговых детекторов, Бнполярные,входные сигналы преобразуются с помощью входных зеркальных отражателей тока в многоуров невой сигнал, затем с этими сигналами выполняются логические операции с использованием остальных один, надцати транзисторов; Четырехуровневые выходные сигналы снимаются с зеркальных отражателей тока Я .Недостатком данного устройства являются значительные аппаратурные затраты, так как для выполнения операций умножения требуется пятнадцать и-р-и-транзисторов. Это приводит к увеличению занимаемой устройством площади на кристалле, усложнению проектирования устройства, ухудшению его технологичности, Последнее объясняется большим числом и длиной межэлементных соединений, количеством контактных окон, потребляемой мощностью. Кроме того, устройство имеет четырехуровневой выходной сигнал, что затрудняет применение устройства в биполярных вычислительных системах, т.е. в этом случае нужно применять преобразователь четырехуровневых сигналов в двоичные, а это требует дополнительных аппаратурных средств,Цель изобретения - уменьшение площади, занимаемой умножителем на кристалле, улучшение технологичности умножителя путем сокращения аппаратурных средств. Поставленная цель достигается тем, что в двухразрядньФ двоичный умно- житель инжекционного типа, содержащий двенадцать п-р-п-транзисторов, причем первые коллекторы первого и второго транзисторов объединенымежду собой, второй коллектор первого транзистора соединен с первым коллектором третьего транзистора и базой четвертого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором пятого транзистора и базой шестого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором седьмого транзистора, второй коллектор которого соединен с первым коллектором восьмого тран 1150626аистора, база которого соединена спервым коллектором девятого транзистора, второй коллектор которого соединен с вторым коллектором второготранзистора, второй коллектор пятого 5транзистора соединен с базой десятого транзистора, коллектор которого соединен с выходом второгостаршего разряда умножителя, входыстаршего и младшего разрядов первого операнда которого соединенысоответственно с базами первого идевятого транзисторов, а входы старшего и младшего разрядов второгооперанда - с базами второго и . 15третьего транзисторов соответственноэмиттеры всех п-р-и-транзисторовсоединены с шиной нулевого потенциала, первые коллекторы. второго,четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и одиннадцатого транзисторов, вторые коллекторы первогои третьего транзисторов и базы де,сятого и двенадцатого транзисторовсоединены с источником питания, введевы тринадцатый и четырнадцатыйр-и"р-транзисторы, причем выход второго младшего разряда умножителясоединен с коллектором двенадцатого транзистора, база которого соеди- З 0иена с вторым коллектором седьмоготранзистора и коллектором тринадцатого транзистора, эмиттер которого соединен с первым коллекторомодиннадцатого транзистора база которого соединена с третьим коллектором седьмого транзистора и вторым.коллектором восьмого транзистора,третий коллектор которого соединенсо своей базой и вторым коллекторомтретьего транзистора, второй коллектор шестого транзистора соединенс эмиттером четырнадцатого транзистора, коллектор которого соединенс базой десятого транзистора и вторым коллектором четвертого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой, третий коллектор пятого транзистора соединен сосвоей базой и вторым коллектором девятого транзистора, второй коллектор одиннадцатого транзистора соединен с выходом первого младшего разряда умножителя, выход первого старшего разряда которого соединен с пер-вым коллектором первого транзистора, базы р"и-р-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала а их эмиттеры - с источником питания.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема двухразрядного двоичного умножителя инжекционно го типа.Умножитель содержит двенадцать и-р-и-транзисторов 1-12 и два р-и-ртранзистора 13 и 14.Базы транзисторов 1 и 2 соединены с входами первого двухраэрядного операнда (Х ," Х ), а базы транзисторов 3 и 4 - с входами второго двухраэрядного операнда (УУ ). Первые коллекторы транзисторов 1 и 3 соединены с выходом первого младшего разряда (Р 1) умнсикителя, а первые коллекторы транзисторов 2 и 4 сое динены с базой и первым коллектором транзистора 10, второй коллектор которого соединен с базой транзистора 11 и первым коллектором транзистора 9 база и второй коллектор которого соединены с первым коллектором транзистора 7, база которого соединена с пер. выми коллекторами транзисторов 5 и 6, вторые коллекторы которых соединены с базой транзистора 8 и коллектором транзистора 13, эмиттер которого соединен с вторым коллектором транзистора 7, коллектор транзистора 8 соединен с выходом второго младшего раэряда (Б 2) умножителя, третьи коллекторы транзисторов 9 и 10 соединены с коллектором, транзистора 14 и базой транзистора 12, коллектор транзистора 12 соединен с выходом второго старшего разряда (Я) умножителя,выход первого старшего разряда8,1) умножителя соединен с первымколлектором транзистора 11, второйколлектор которого соединен с эмиттером транзистора 14, вторые коллекторы транзисторов 2 и 3 объединены с базой и третьим коллектором транзистора 5, а база и третий коллек-, тор транзистора б соединены с вто-.рыми коллекторами транзисторов 1 и 4, эмиттеры всех и-р-и и базы всех р-и-р-транзисторов соединены с шиной нулевбго потенциала.Транзисторы 5,6,9 и 10 и-р-п типавключены по схеме зеркального отражения тока, остальные транзисторы и-р-и типа включены по схеме порогового детектора,Умножитель работает следующимобразом.Отметим, что в рамках принципиальной схемы на входы транзисторов 5,6, 9 и 10 инжектируется одна единица тока 1 (в относительных единицах), а базы транзисторов 7 и 11 - ток 5 1,5 1, в базы транзисторов 8 и 12 - ток О,5 1, а через транзисторы 13 и14 в базы транзисторов 8 и 12 инжектируется ток, равный двум единицам (2 1)0Прн входных сигналах (Х =Х=У;- =У = Х Х = У = У = 0 транзисто 4ры- 4 будут закрыты, следовательно, токи каждого иэ коллекторов зеркальных отражателей 5,6 и 10 то ка будут равны одной единице (1). Поэтому из баз транзисторов 7 и 8 будут отбираться токи, равные двум единицам (2 1 ). Так как в базу транзистора 7 инжектируется ток рав ный 1,5 1 , то он будет полностью отбираться транзисторами 5 и 6,. транзистор 7 закроется, разрешая инжекцию тока иа вход транзистора 9 (1) и тока (2 1 ) в базу транзистора 8 йъ через транзистор 13. Следовательно, в базу транзистора 8 инжектируется суммарный ток 2,5 1 з, что больше отбираемого тока транзисторами 5 и б, поэтому транзистор 8 откроется 30 (Я =О). Так как транзистор 7 закрыт,2то коллекторные токи транзистора 9 будут равны единице (1), а иэ базы транзистора 1 1 будет отбираться ток, равный двум единицам, в результате траизистор 11 закроется (Я;щ 1). Запирание транзистора 11 приводит к разрешению янжекции тока (2 1) через транзистор 14, следовательно,базовый ток транзистора 12 равен2,5 1 о, что больше отбираемого токатранзисторами 9 и 10 (2 1 ), поэтому транзистор 2 будет открыт (Я =О)Следовательно, результат произведениядвух двоичных двухразрядных чисел(Я, Я ЯЯ )= (1001)" 91,Айалогичным образом можно проследить за работой устройства при других комбинациях входных сигналов.Таким образом, путем организацииновых связей и введением двух р-и-ртранзисторов сокращается на 207число используеьыс и-р-и-транзисторов, уменьшается на 263 число контактных окон, сокращается число межэлементных и, следовательно, металлизированных связей, что уменьшает.на 303 площадь, занимаемую умножителем на кристалле, Сокращение числазеркальных отражателей тока, а такжесвязей между ними позволяет уменьшить величину накопления ошибкисуммирования значений тока. Крометого, (также как и в схеме прототипа) после отражателей тока стоят .пороговые детекторы, которые ликвидируют накапливание погрешностиоставшихся зеркальных отражателейтока.Для схемы не нужен выходной преобразователь четырехуровневого сигнала в двоичный код, так как выходной сигнал выражен в двоичных числах,Таким образом схема предлагаеУмого умножителя является более технологичной.1150626 Составитель Е. ЗахарченкТехред З.Палий рректор О. Тигор едактор Ю. К Тираж 710Государственного ко елам изобретений и о осква, Ж, Раушска одпис