Умножитель двухразрядных двоичных чисел инжекционного типа

Союз Советскик Социалистическик Реслублик(23) ПриоритетОпубликовано 30,12,81 бюллетень й 9 48Дата опубликования описания 30. 12. 81 6 Об Р 7/52 Государственный комитет СССР ао дедам изобретений и открытийЛ .В.Вариченко, З.Д.Коноплянко и М.А.Рковфизико-механический институт АН Украи ской ССР(54) УМНОЖИТЕЛЬ ДВУХРАЗРЯДНЫХ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ ИНЖЕКЦИОННОГО ТИПА Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в цифровых вычислительных устройствах.Известен матричный умножитель М-эначных чисел, содержащий преобразователь-значного числа в пространственный двоичный код, логический блок, Собранный из элементо. ИЛИ и преобразователь пространственного двоичного кода в К-эначный 1 .Недостаток укаэанного умножителя большие аппаратурные затраты, связанные с тем, что в этом умножителе 1 с-эначные логические операции моделируются двоичными и выполняются двоичными логическими элементами. ГИзвестны умножители инжекционноготипа, в которых логические операциивыполняются непосредственно в Е-значном алфавите 21 .Наиболее близким к предлагаемомуявляется умножитель двоичных двухразрядных чисел инжекционного типа, содержащий четыре входных и пять выходных многоколлекторных транзисторов, включенных по схеме зеркального отражателя тока, причем первый коллектор первого входного мцогоколлектор ного транзистора соединен с первыми коллекторами второго и третьего входных многоколлекторных транзисторов, второй коллектор первого входного транзистора соединен со вторым колф лектором третьего входного транзистора, третий коллектор первого входного многоколлекторного транзистора соединен со вторым коллектором чет.- вертого входного многоколлекторного транзистора, второй коллектор второго входного многоколлекторного транзистора соединен с третьим коллекто ром четвертого входного,многоколлек"торного транзистора, третий коллектор второго входного многоколлектор ного транзистора соединен с третьим коллектором третьего входного миого коллекторного транзистора, первыеколлекторы первого, второго и третьего выходных многоколлекторных транзисторов объединены и являются первым выходом умножителя, первые 25 коллекторы четвертого и пятого выход"ных многоколлекторных транзисторов объединены и являются вторым выходом умножителя. С целью увеличения числа коллекторов зеркального отражения тО 30 ка применяется включение транзисторов по схеме Дарлингтона 3Недостатком известного умножителя является вносимая схемой погрешность, обусловленная наличием последовательных цепочек, состоящих только из зеркальных отражателей тока. Кроме того, тепловой ток схемы Дарлингтона значительно больше теплового тока ее компонентов. Соединение нескольких коллекторов одного и того же транзистора, применяемое в устройстве, увеличивает площадь коллекторного перехода, а значит, возрастает ток термогенерации. Тепловой ток и ток термогенерации являются составными частями обратного тока коллектора. 15 Следовательно, увеличивается обратный ток коллектора транзистора,;то вносит дополнительную погрешность,Цель изобретения - повышение точности устройства. 26Поставленная цель достигается тем, что, в умножитель введены двамногоколлекторных и четыре одноколлекторных транзистора, включенных пс схеме порогового детектора, причем база первого одноколлекторного транзистора соединена со вторыми коллек-. торами первого и третьего входных многоколлекторных транзисторов, а база - с базой первого выходного-, многоколлекторного транзистора, база второго одноколлекторного транзистора соединена с третьим и вторым коллекторами первого и четвертого входных многоколлекторных транзисторов, а коллектор - с первым-. коллектором первого многоколлекторного. транзистора и с базой второго выходного многоколлекторного транэистора, база третьего одноколлек О торного транзистора соединена третьими коллекторами второго и третьего входных многоколлекторных транзисторов, а коллектор - с базой третьего выходного многоколлекторного транзистора и вторым коллектором первого многоколлекторного транзистора, база четвертого одноколлекторного транзистора, соединена со вторым и третьим коллекторами второго и четвертого входных многоколлекторных транзисторов, а коллектор - с базой пятого выходного многоколлекторного транзистора и с третьим коллектором первого многоколлекторного транзистора, база второго многоколлекторного транзистора соединена с первыми коллекторами первого, второго, третьего и четвертого входных многоколлекторных транзисторов, а первый коллектор - с базой первого многоколлектор ногЬ транзистора, второй коллектор второго многоколлекторного транзистора соединен с базой четвертого выходного многоколлекторного транзистора. 5 На фиг. 1 представлен умножитель, принципиальная схема; на фиг.2 и 3 включение транзистора по разным схемам.Умножитель содержит входные многоколлекторные транзисторы 1 - 4, включенные по схеме зеркального отражателя тока, многоколлекторные транзисторы 5 и 6, включенные по схеме порогового детектора, одноколлекторные транзисторы 7 - 10, включенные по схеме порогового детектора, выходные многоколлекторные транзисторы 11 15, включенные по схеме зеркального отражателя тока, входы 16 - )9 умно- жителя, выходы 20 и 21 умножителя, источники 22 тока, обеспечивающие режим питания транзисторов 1 - 15.Первый коллектор входного многоколлекторного транзистора 1 соединен с первыми коллекторами входных многоколлекторнйх транзисторов 2 - 4, второй коллектор входного транзистора 1 соединен со вторым коллектором входного транзистора 3, третий коллектор входного многоколлекторного транзистора 1 соединен со вторым коллектором входного многоколлекторного транзистора 4, второй коллектор входного многоколлекторного транзистора 2 соединен с третьим коллектором входного многоколлекторного транзистора 4, третий коллектор входного многоколлекторного транзистора 2 соединен с третьим коллектором входного многоколлекторного транзистора 3, первые коллекторы выходных многоколлекторных транзисторов 11 - 13 объединены и являются первым выходом 20 умножителя, первые коллекторы выходных мноцоколлекторных транзисторов 14 и 15 объединены и являются вторым выходом 21 умножителя, база входных . многоколлекторных транзисторов 1 - 4 соединена с соответствующими входами 16 - 19, база одноколлекторного транзистора 7 соединена со вторыми коллекторами входных многоколлекторных транзисторов 1 и 3, а коллектор - с базой выходного многоколлекторного транзистора 12, база одноколлекторного транзистора 8 соединена с третьим и вторым коллекторами входных многоколлекторных транзисторов 1 и 4, а ,коллектор - с первым коллектором многоколлекторного транзистора б и с базой выходного многоколлекторного транзистора 13, база одноколлекторного транзистора 10 соединена с третьими коллекторами входных многоколлекторных транзисторов 2 и 3, а коллектор с базой выходного многоколлекторного транзистора 15 и вторым коллектором многоколлекторного транзистора б, база одноколлекторного транзистора 9 соединена со вторым и третьим коллекторами входных многоколлекторных транзисторов 2 и 4, а коллектор - с базой выхОдного многоколлекторного894704 х 2 . 1 х 0 А-х, если А Ъ х,0 если Ах,О 40 Функция, выполняемая пороговым детектором, следующаяО, если А х,у. дз4В, если А 7 х.45ИЛ-транзистор, включенный по схе-ме отражателя тока работает в аналоговом режиме. Следовательно, в цепочкепоследовательно включенных отражателей тока имеет место накаплинание 50 погрешности. Если накопленная погрешность в конце цепочки, составленнойиз отражателей тока, не превышаетполовины интервала квантования, товключение последовательно И Л-тран 2 55 эистора по схеме порогового детектора .ликвидирует ее, т.е. происходитобрыв цепочки накопления погрешнос- т Т аблица 2 и У разоножитель работаеисходном положенраэрядон Х 4, Хтранзисторы 1их коллекторах следующим когда зн ур Уа рав заперты и равны нулю.токи в у транзистора 14 и с третьим коллектором многоколлекторного транзистора б, база многоколлекторного транзистора 5 соединена с первыми коллекторами входных многоколлекторных тран зисторов 1 - 4, а первый коллектор - с базой выходного многоколлекторного транзистора 11, второй кол - лектор многоколлекторного транзистора 5 соединен с базой многоколлекторного транзистора б.Разряды двоичных двухразрядных чи-сел Х Х 2 и у у, представляющие собой входные переменные Х, Х 2, У, У 2, поступают на нходы 16, 17, 18 и 19 соответственно. Устройство реализует функции Е . Ей"фЕ 4, и Е. Е Е -зЕэ, представленные в табл; 1 и 2 соответственно, Е 2 = ) О, 1 , ЕЗ= 0,1,2, Е 4 = О, 1, 2, З.Таблица 1 То есть на выходе имеем двухраэрядное четверичное число, представ"ляющее собой результат умножения чисел ХХ иу . Так как в результатеумножения максимальное значение старшего разряда произведения (переноса)равно (К):4-2 ю 2, то, формально,значение этого разряда принадлежиталфавиту Е. Дальнейшую обработкусигналов можно производить н четверичном алфавите, добиваясь при этомныиграша по затратам оборудования ибыстродействию. Двоичные входы умножителя обеспечивают стыковку с су"шествующими двоичными устройствами.На фиг.2 показано включение И Лтранзистора по схеме зеркального отражения тока и ее условное обоэначе"ние.Формула, определяющая входной токодного из коллекторов зеркального отражателя тока, следующая;7 И "В, если Эв)ЗВ,ЛО, если Эи вы,где Э - ток 1-того коллектора;Э " ток инжектора;входной ток.Сопоставив определенным уровнямтока значения иэ алфавита Е,=О, 1,2 кполучим выражение логической функции, реализуемой отражателем тока гДе А, х, У ЕК.На Фиг.З показано включение И Лтранзистора по схеме порогового де"тектора и ее условное обозначение, 894704Следовательно, транзисторы 5, 7, 8,9 и 10 открыты, а транзисторы б, 11,12, 13, 14 и 15 закрыты. Выходнойток первого и второго выходов 20 и 21равен нулю. Если, например, логические значения входных переменных Х, =1,4Х 1, Х =1, У О, то транзистор 3закрыт, а транзисторы 1, 2 и 4 открыты, В каждом коллекторе транзисторов1, 2 и,4 протекает ток, равный 1 (вотносительных единицах), токи в коллекторах транзистора 3 равны нулю.Величина тока, подаваемого на базутранзистора 5, равна 3 и этот транзистор открыт, а значит, транзисторы 11 и б закрыты. Величина тока, подаваемого на базу транзистора 7, равна 1, и этот транзистор открыт, атранзистор 12 закрыт. Величина тока,подаваемого на базу транзистора 10,равна 1, и, следовательно, этот транзистор тоже открыт, а транзистор 15 20закрыт. На базу транзистора 8 подается ток, величина которого равна 2,значит, этот транзистор закрыт, атранзистор 13.открыт и ток в егопервом коллекторе равен 2. Этот ток 25подается на первый выход .устройства.Величина тока, подаваемого на базутранзистора ,9 равна 2, следователь-,но, этот транзистор закрыт, а транзистор .14.открыт. Величина тока вего коллекторе равна 1 и этот ток подается на второй выход устройства.В результате на обоих выходах получим значение произведения чисел 11и 10 - 12 в четверичной системе счис- З 5ленияАналогично устройство работаети при других значениях разрядов.входных чисел.Таким образом, наличие в схеметранзисторов, включенных по схеме порогового детектора, и введение связи 40обрывают цепочки накопления погрешностей, что повышает точность работыустройства,Включение транзисторов по схеме 45 Дарлингтона не применяется, а также отустствует соединение воедино нескольких коллекторов одного и того же транзистора, что устраняет дополнительную погрешность схемы. 50Кроме того, в схеме известного умножителя числа представлены пространственным кодом, что требует до" полнительных преобразователей двоичных чисел в пространственный код. По существу, применив преобразование четверичных одноразрядных чисел в пространственный код, можно приме" нить схему известного умножителя для умножения четверичных одноразрядных чцсел. Не теряется универсальность и 60 в предлагаемом устройстве. Только для умножения четверичных чисел также необходим преобразователь 4+2. Сложность всех указанных преобразователей приблизительно одинакова. 65 ФоРмУла изобретенияУмножитель двухраэрядных двоичныхчисел инжекционного типа, содержащийчетыре входных и пять выходных многоколлекторных транзисторов, включенных по схеме зеркального отражателя тока, причем база первого, второго, третьего и четвертого входных многоколлекторных транзисторов соответственно соединена с первым, вторым, третьим и четвертым входами умножителя, первый коллектор первого входного многоколлекторного транзистора соединен с первыми коллекторами второго, третьего и четвертого входных многоколлекторных транзисторов, второй коллектор первого входного транзистора соединен со вторым коллектором третьего входного транзистора, третий коллектор первого входногомногоколлекторного транзистора соединен со вторым коллектором четвертоговходного многоколлекторного транзис- . тора, второй коллектор второго входного многоколлекторного транзистора соединен с третьим коллектором четвертого входного многоколлекторного транзистора, третий коллектор второго входного многоколлекторного транзистора соединен с третьим коллектором третьего входного многоколлектор-.ного транзистора, первые коллекторы первого, второго и третьего выходныхмногоколлекторных транзисторов объединены и являются первым выходом умножителя, первые коллекторы четвертого и пятого выходных многоколлекторных транзисторов объединены и являются вторым выходом умножителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены два многоколлекторных и четыре одноколлекторных транзистора, включенных по схеме порогового детектора, причем база первого одноколлекторного транзистора соединена со вторыми коллекторами первого и третьего входных многокол. лекторных транзисторов, а коллектор - с базой первого выходного многоколлекторного транзистора, база второго одноколлекторного транзистора соединена с третьим и вторым коллекторами первого и четвертого. входных многоколлекторных транзисторов, а коллектор - с первым коллектором первого многоколлекторного и с базой первого многоколлекторного транзистора и с базой второго выходного многоколлекторного транзистора, база третьего одноколлекторного транзистора соединена с третьими коллекторами второго и третьего входных многоколлекторных транзисторов, а коллектор - с базой третьего выходного многаколлекторного транзистора и вторым коллектором первого многоколлекторного транзистора, база четвертого одноколлекторного транзистора соединена со вторым и третьим коллекторамивторого и четвертого входных многоколлекторных транзисторов, а коллектор " с базой пятого выходного многоколлекторного транзистора и с третьим коллектором первого многоколлекторного транзистора, база второгомногаколлекторного транзистора соединена с первыми. коллекторами первого,второго, третьего и четвертого входных многоколлекторных транзисторов,а первый коллектор - с базой первогомногоколлекторного транзистора, второй коллектор второго многоколлекторного транзистора соединен с базойчетвертого выходного многоколлекторного транзистора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 230518, кл. С 06 Р 7/52, 1965.2. Степаненко И.П. Основы теориитранзисторных схем. М., Энергия,о3. 1 ЕЕЕ ТВАИБАСТ 10 МЯ ОИ СОМРОТЕЯЯ1977, Оао Т .Т . Мо 0 11-ЧаСцей 1 пед- .га 1 ей 1 пуесТ 1 оп Ьод 1 с (прототип),