Запоминающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфаз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 959165(Я) М,Кд,з с присоединением заявки Мо О 11 С 19/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 150982,Бкзллетень Мо 34 Дата опубликования описания 15.09,82(72) Авторыизобретен П.А.Дик, Н,М.Ройзин и В,Я.Стенки Московский ордена Трудового Красного Зн инженерно-физический институт,) Заявитель 54) ЗАПОМИНИМЦЕЕ УСТРОИСТ оовое Ф1Изобретение относится к запоминающим устройствам и может быть использовано в устройствах динамической памяти, а также для хранения как аналоговой, так и цифровой информации с электрическим и оптическим вводом.Известно запоминающее устройство (ЗУ), содержащее первый операционный усилитель (ОУ), аналоговый ключ,. накопительный конденсатор и второй ОУ, осуществляющее запоминание одной выборки аналогового сигнала 1 ).Недостатками этого устройства являются его сложность и невозможность одновременного хранения большого числа выборок аналоговых сигналов.Наиболее близким техническим решением к изобретению является ЗУ, содержащее сдвиговый регистр иа приборах.с зарядовой связью,(ПЗС) с выходной.и входной шинами, шинами управления записью и считыванием, первая.шина управления переносом которого соединена с выходом формирователя импульсных сигналов, импульсный вхбд которого соединен с выходом устройства управления переносом, вход устройства управления переносом подсоединен к шине управления режимомработы запоминающего устройства, вторая шина управления переносом сдвинутого регистра соединена с шинойпитания 2 ).Недостатком этого устройства является большое потребление мощности,обусловленное большим рассеяниеммощности, особе(тно на высоких тактовых частотах, расходуемой при заряде емкости шины управления переносом сдвигового регистра с помощьюключевого элемента и при последующем ее.разряде в процессе формирова ния пр;ц,оуго, ного управляющего ,мпульса напряжения.Цель изобретения - снижение потребляемой устройством мощности.Поставленная цель достигается тем,что в запоминающее устройство, со"держащее сдвиговый регистр, формирователь импульсов и блок местногоуправления, первый выход которогподключен к первому входу формир а теля импульсов, выход которого сдинен с первым выходом переноса сдви"гового регистра, второй выход переноса которого подключен. к первой шине питания, а первый и второй управ ляющие и информационные вход и выО 60 ход являются соответственно входами управления записью, управления считыванием, информационными входом и выходом устройства, введены управляемый ключ, блок подстройки,амплитуды импульсов и элемент подстройки 5 длительности импульсов, первый вывод которого соединен с выходом управления ключа, а второй вывод - с выходом формирователя импульсов и входом блока подстройки амплитуды импульсов, выход которого подключен ко второму входу формирователя импульсов, первый вход управляемого ключа соединен со вторым выходом .блока местного управления, а второй ,15 вход соединен с второй шиной питания.Управляемый ключ содержит управляющие транзисторы п-р-п-типа, ключевой транзистор р-п-р-типа, ре О зисторы и диод, причем база первого управляющего транзистора соединена с первым выводом первого резистора, а коллектор подключен к базе второго управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с шиной нулевого потенциала, а коллектор - с первым выводом второго резистора и базой ключевого транзистора, коллектор которого подключен к аноду диода, катод которого соединен с эмиттером ключевого транзистора и вторыми выводами резисторов, эмиттер первого управляющего транзистора, эмиттер и коллектор ключевого транзистора являются соответственнопервым и вторым входами и выходом ключа.Блок подстройки амплитуды импульсов содержит дифференциальный усилитель, нагрузочный элемент, накопительный элемент и элемент развяз О ки, первый выход которого является входом блока, а второй вывод подключен к первым выводам нагрузочного и накопительного элементов и прямому входу дифференциального усилителя, 45 инверсный вход которого соединен с шиной смещения, а выход является выхоДом блока, вторые выводы накопительного и нагрузочного элементов подключены соответственно к шине 5 О нулевого потенциала и к третьЕй шине питания.формирователь импульсов содержит третий управляющий и усилительный транзисторы и-р-и-типа и треий резистор, первый вывод которого подключен к базе третьего управляющего транзистора, коллектор которого соединен с базой усилительного транзистора, эмиттер которого подключен к шине нулевого потенциала, а коллектор является выходом блока, первым и вторым входами которого являются соответственно эмиттер третьего управляющего транзистора и вто. рой вывод третьего резистора. На фиг.1 приведены функциональнаясхема предложенного устройства ипринципиальные схемы управляемогоключа, формирователя импульсов, иблока подсТройки амплитуды импульсов;на фиг.2 - временные диаграммы,поясняющие работу устройства.ЗУ содержит (фиг.1) сдвиговый регистр 1 на ПЗС с информационным вхо-.дом 2, выходом 3, входом 4 управления записью., входом 5 управлениясчитыванием, первым б и вторым 7 выходами переноса; формирователь 8 импульсов с первым 9 и вторым 10 входами и выходом 11; блок 12 местногоуправления с первым 13 и вторым 14выходами; блок 15 подстройки амплитуды импульсов; первую 16 и вторую 17 шины питания; элемент 18 подстройки длительности импульсов, например индуктивный элемент, и управляемый ключ 19,Управляемый ключ содержит первый20 и второй 21 управляющие транзисторы п-р-п-типа, ключевой транзистор22, диод 23, первый 24 и второй 25резисторы.Блок 15 подстройки амплитуды импульсов .содержит элемент 26 развязки, например диод, накопительныйэлемент 27, например конденсатор,нагрузочный элемент 28, напримеррезистор, дифференциальный усилитель 29 с прямым 30 и инверсным 31входами и шину 32 смещения.Формирователь 8 импульсов содер-.жит третий управляющий 33 и усилительный 34 транзисторы и-р-и-типаи третий резистор 35. На Фиг.1 обоз-,начен вход 36 устройства.На фиг; 2 обозначены: уровни напряжения 03 ь на входе 36 устройства, уровни напряжения 1) и импульсы напряжения 1) соответственнона выходах 14 и 13 блока 12, импульсы напряжения 0 и уровень напряжения П соответственно на выходах би 7 регистра 1, уровень напряжения питания 02 на шине 17 питания,напряжение 021,на коллекторе тран-зистора 22, нижний уровень. Пн напряжения 0 и закон изменения токав элементе 18.Описанное ЗУ работает следующимобразом,В режиме хранения информации. навыходе б регистра 1 поддерживаетсяуровень напряжения 1)н, определяющийнижний уровень импульсов Об управления переносом; выход 7 находитсяпод более высоким потенциалом хранения 1). При этом информационныезаряды локализуются под электродами, присоединенными к выходу 7 регистра 1.В некоторый момент времени(фиг.1) поступает сигнал начала записи информации, поступающий на вход 2 (либо начала считывания информации с выхода 3). Одновременно на вход 36 устройства подается управляющий импульс. На выходе 14 блока 12 формируется импульс, который подается на вход ключа 19 и замыкает его. При этом элемент 18 подключается через замкнутый ключ 19 к шине 17 питания с напряжением О. Происходит ударное возбуждение колебательного контура, образованного элементом 18 и паразитным конденсатором шины управления переносом, подключенной к выходу б.Для обеспечения незатухающего процесса колебаний в контуре с выхода 11 формирователя 8 на выход б подаются импульсы тока с частотой повторения, определяемой блоком 12, равной резонансной частоте контура и (возможно применение частот субгармоник, т.е. шр /2,сор /3 и т.д. ) . Амплитуда иМпульсов тока на выходе 11 регулируется с помощью блока 15, который поддерживает на. входе 10 формирователя, 8 необходимый потен. циал, обеспечивающий на выходе 6 незатухающие колебания.Происходит перенос информации в регистре 1, а также запись и/или считывание информации в зависимос- ти от состояния входов 4 и 5.Перевод запоминающего устройства в режим хранения информации осуществляется по сигналу, поступающему на вход 36 блока 12. В момент когда ток в элементе 18 равен нулю, а напряжение на выходе б управления переносом равно П, управляемый ключ 19 по сигналу с выхода 14 размыкается и колебания напряжения на выходе 6 прекращаются, а также прерываются импульсы на выходе 13 блока 12. Блок 15 обладает памятью, поэтому амплитудные значения напряжений последующих групп управляющих колебаний на выходе б устанавливаются практически с первого колебания.Условие. считывания части информации, хранящейся .в ЗУ, без искажения оставшейся информации определяет требования к форме колебаний напряжения на выходе б. Наличие остаточных колебаний после момента времениможет привести к уничтожению части информационных зарядов пакетов или к взаимным перекрытным искажениям зарядовых пакетов, хранившихся.в соседних ПЗС-ячейках регистра 1. Кроме того, если размыкание ключа происходит в момент2 л= +а, где ь СТ= - ,Р:+2 п и = 1 2 , то в элео+ыфф менте 18 возникает ЭДС самоиндукции.Она может вывести из строя управляемый ключ 19, который снижает требования к стабильности момента окончания импульса на его первом входе;5 . 2 ЛпЛ= + -- д 0 ь - .О юР ыР. Ключ 19 работает следующим образом.В исходном состоянии при 11 о на 10 первом выходе ключа 19 - нулевойпотенциал, транзистор 20 насыщен,транзисторы 21 и 22 закрыты (ключ 19разомкнут). Вмомент времени 1 = 1 она эмиттер транзистора 20 подается 15 единичный логический сигнал, и эмиттерный переход закрывается. Ток резистора 25 отпирает транзистор 21,коллекторный ток которого создаетна резисторе 24 падение напряжения 20 насыщающее транзистор 22. На коллекторе транзистора 22 напряжениескачком изменяется до величиныП,1 = П,где Ов - напряжение насыщения транзистора 22. Начинается 25 заряд паразитного конденсатора шиныс управления переносом на выходе бтоком, протекающим от шины 17 питания через насыщенный транзистор 22и элемент 18. В момент, когда напря жение на конденсаторе С достигаетвеличины И 1, ток в элементе 18 максимален, и дальнейший заряд конденсатора С происходит за счет энергиимагнит"ого поля, запасенной в индукЗ 5 тивности элемента 18, После того,как напряжение на конденсаторе С достигает максимального значения, токв элементе 18 меняет направление. Начинается разряд конденсатора С. При 40 этом ток пРотекает через насыщенныйтранзистор 22 и открытый диод 23.Если в промежуток времени, когда про-исходит разряд конденсатора С, за. переть транзистор 22, то разряд про должается через диод 23 и по окончании процесса разряда колебания напряжения на выходе б прекращается.Блок 15 и формирователь 8 работаетследующим образом.В режиме переноса информационныхзарядовых пакетов вдоль регистра 1на выходе б поддерживается незатухающий колебательный процесс. Еслиминимальные значения напряжения навыходе 6 оказываются больше, чемпотенциал на шине 32 питания (напряжения смещения), то диод 26 не открывается и конденсатор 27 заряжается через резистор 28 до напряжения, соответствующего минимуму на пряжения на выходе 6. На выходеусилителя 29 появляется усиленнаяразнОсть потенциалов, на его входах30 и 31 со знаком плюс. Приэтом импульсы тока коллектора тран зистора 34 в формирователе 8 увеличиваются по амплитуде, и возрастает амплитуда колебаний напряжения на выходе б регистра 1.Подстройка амплитуды управляющих колебаний происходит до тех пор, пока минимальное значение напряжения на выходе б не сравняется с напряжением на шине 32 (напряжением смещения). Если постоянная времени цепи конденсатор 27 - резистор 28 много больше максимального времени хранения запоминающего устройства, то режим блока 15 мало меняется за вре.мя пауз между сериями управляющих сигналов, и колебания имеют постоянную амплитуду.Потребляемая устройством от источника питания мощность снижается за счет колебательного периодическог перераспределения энергии из электрического поля конденсатора С шины управления переносом на выходе б регистра 1 в .магнитное поле индуктивности элемента 18 и наоборот.Технико-экономическое преимущество предложенного устройства заключается в снижении, по сравнению с прототипом, потребляемой мощности.Формула изобретения1. Запоминающее устройство, содержащее сдвиговый регистр, формирователь импульсов и блок местного управления первый выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов, выход которого соединен с первым выходом переноса сдвигового регистра, второй выход переноса которого подключен к первой шине питания, а первый и второй. управляющие и ин.Формационные вход и выход являются соответственно входами управления записью, управления считыванием, информационными входом и выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, оно содержит управляемый ключ, блок подстройки амплитуды импульсов и элемент подстройки длительности импульсов, первый вывод которого соединен с выходом управляемого ключа, а второй выводс выходом формирователя импульсов и входом блока подстройки амплитуды импульсов, выход которого подключен ко второму входу формирователя импульсов, первый вход управляемого ключа соединен со вторым выходом блока местного управления, а второй вход соединен с второй шиной питания. 2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что управляемый ключ содержит управляющие транзисторы п-р-п-типа, ключевой транзистор р-п-р-типа, резисторы и диод,5 причем база первого управляющеготранзистора соединена с первым выводом первого резистора, а коллекторподключен к базе второго управляющего транзистора, эмиттер которого1 О соединен с шиной нулевого потенциала, а коллектор - с первым выводомвторого резистора и базой ключевоготранзистора, коллектор которогоподключен к аноду диода, катод которого соединен с эмиттером ключевого транзистора и вторыми выводамирезисторов, эмиттер первого управляющего транзистора, эмиттер и коллектор ключевого транзистора являютсясоответственно первья и вторым входами и выходом ключа.3. Устройство по п.1, .о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок подстройки амплитуды импульсов содержитдифференциальный усилитель, нагрузочный элемент, накопительный элемент и элемент развязки, первый выход.которого является входом блока,а второй вывод подключен к первым30 выводам нагрузочного и накопительного элементов и прямому входу дифференциального усилителя, инверсныйвход которого соединен с шиной смещения, а выход является выходом бло"ка, вторые выводы накопительного инагрузочного элементов подключенысоответственно к шине нулевого по- .тенциала и к третьей шине питания.4Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь импульсов содержит третийуправляющий и усилительный транзисторы и-р-и-типа и третий резис"тор, первый вывод которого подключен к базе третьего управляющеготранзистора, коллектор которого соединен с базой усидительного транзистора, эмиттер которого подключен к шине нулевого потенциала, аколлектор является выходом блока,50 первым и ъторйм входами которого являются соответственно эмиттер третьего управляющего транзистора и второйвывод третьего резистораИсточники информации,55 принятые во внимание при экспертизе1. Аналоговые интегральные схемы. Под ред. Дж.Кониели. Й., Мир,1977 г с. 281.2, Патент США 9 421638 б",60 кл. 307/221, опублик. 1980 (прототип).а оектна илиал ППП "Патентф, г.Ужг фз 959165 И Заказ 7050/70 Подписное