Элементы однородной вычислительной структуры

Союэ СоветскихСоциалистическихРеспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВ ое к авт. свил-ву.6.80 (21) 2941424/18(23) П те публикова оо делам изаоретеы и открытий 23.05,82. бюллетень Ре коваиия описания 23.05.82, А. Г. Хатунцевов Губа ре А. 3. Струк и Н. С. Мал(7 Авторыобретеии осковский ордена Ленина авиационный институт им, Серго Орджоникидзе(7) Заявитель 54) ЭЛЕМЕНТ ОДНОРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СТРУКТУР и из ара- .ржит Изобретение относится к области" .вычислительной техники и высокочастотной автоматики и может быть исполь. зовано преимущественно при построе нии радиоимпульсных однородных вычислительных структур, предназначенныхдля обработки радиосигналов, носителем информации в которых являетсяфаза высокочастотных колебаний,Известен элемент однородной вычис 10лительной структуры, предназначенныйдля обработки высокочастотных сигналов, состоящий из настроечной и функциональной части, каждая из которыхсодержит катушки индуктивности инелинейные конденсаторы 11.Недостатком известного устройства является его высокая сложность.Известен элемент однородной вычислительной структуры, состоящинастроечного и функционального иметронов, каждый из которых содекатушку индуктивности, у которой вывод от средней точки подключен к шине напряжения накачки, а каждый.крайний вывод подключен к коллекторутранзистора, выполняющего функции не.линейного конденсатора, при этомбазы всех транзисторов лодключены к:общей шине, эмиттеры транзисторовнастроечного параметрона подключенык одной шине тактовых импульсов, аэмиттеры транзисторов функционального параиетрона - к другой шине тактовых импульсов, кроме того, крайниевыводы,катушки индуктивности функционального параметрона подключенысоответственно, к прямым и инверснымвходам выходам) элемента, а крайние выводы катушки индуктивностинастроечного параметрона через уп"равляемые транзисторно-резисторныеаттенюаторы связи подключены к одному из крайних выводов катушки индуктивности функционального параметрона, один из крайних выводов катушки индуктивности настроечного параметрона через управляемый транзис 930677торнь 1 й ключ подключен к шине опорного напряжения 2.Недостатком известного устройстваявляется его высокая конструктивнаясложность, заключающаяся в большом 5количестве элементов схемы 13 шт,1и связей между ними, что обуславливает большие габариты, ухудшает еготехнологичность при интегральномисполнении и технические характеристики быстродействие, потребляемуюмощность и т.д.)особенно в диапазоне СВЧ.Высокая потребляемая мощность известного элемента связана с необходимостью обеспечения надежного переключения транзисторов, которое требует высрких уровней токов управления.Цель изобретения - упрощение конструкции.20Поставленная цель достигается тем,что в элемент однородной вычислительной структуры, состоящий из настроечного и функционального параметронов,каждый из которых содержит катушкуиндуктивности с выводом от среднейточки, причем крайние выводы катушки индуктивности функционального параметрона подключены, соответственнок прямым и инверсным входам (выходам) элемента, а средний вывод - кпервой шине напряжения накачки,введны три полевых транзистора которые одновременно выполняют функции управляемых аттенюаторов связи35и нелинейных конденсаторов параметронов, при этом истоки первого ивторого транзистора подключены, соответственно, к первому и второмукрайнему выводу катушки индуктивнос 40ти функционального параметрона, аих стоки - к первому крайнему выводукатушки индуктивности настроечногопараметрона, второй крайний выводкоторой подключен через третий поле 45вой транзистор к шине опорного на.пряжения частоты субгармоники, асредний вывод - к второй дополнительно введенной шине напряжения накачки подложки полевых транзисторов подключены к общей шине, а затворы - ксоответствующему входу управления.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные соотношения его параметров,Элемент однородной вычислительной структуры содержит катушку 1 индуктивности функционального параметрона и катушку 2 индуктивности настроечного параметрона средними выводами подключенные, соответственно,к первой 3 и второй ч шинам напряжения накачки Он и Он . Первыйкрайний вывод катушки индуктивностиподключен к прямым входам (выходам)5 элемента, а второй - к инверснымвходам выходам) 6.Истоки первого полевого транзистора 7 и второго полевого транзистора8 подключены, соответственно к первому и второму крайнему выводам катушки 1 индуктивности, а стоки транзисторов 7 и 8 подключены к первомукрайнему выводу катушки 2 индуктивности, второй крайний вывод которойподключен через третий полевой транзистор 9 к шине 10 опорного напряжения Очастоты субгармоники, подложки транзисторов 7-9 подключены кобщей вине 11, а затворы - к соответствующим входам 12 - 1 Й управления,Катушка 1 индуктивности в совокупности с нелинейными емкостями истокподложка транзисторов 7 и 8 составляют емкостной балансный параметрон1,функциональный.),а катушка 2 индуктивности в совокупности с нелинейными емкостями сток-подложка транзисторов 7-9 также составляет емкостной балансный параметрон (настроечный). Параметрон является двухполюсником и поэтому его сигнальные входыи выходы не различимы.На фиг. 2 приведены временные соотношения между напряжениями накачки О, и Он, напряжениями субгармоники О и С функционального и настроечного параметронов при работеих во 11 и 1 тактах, соответственно, фаза "0" - сплошная линия, фаза 9 н - пунктир , опорным напряжением частоты субгармоники 00 и управляющими напряжениями О Оу , Оа также введены обозначения:время хранения информации в настроечном параметроне при выполнении элементов однородной вычислительнойструктуры функции памяти: С 1 - моментвведения большого затухания в цепьпоступления в настроечный параметрон опорного напряжения 00, 12 -момент начала записи информации изфункционального параметрона в настроечный (начало выполнения элементом функции памяти);1 - момент окончания записи информации; 14 - мо5 9306 мент начала считывания информации из настроечного параметрона в функциональный; с 5" момент окончания считывания информации (момент окончания выполнения элементом Функции памяти), 5Устройство работает следующим образом.В рабочем состоянии на шину 10 поступает. непрерывное опорное напряжение частоты субгармоники О , на 1 ф шины 3 и ч - радиоимпульсные напряжения накачки соответствующих тактов 011,и Он, а на входы 12-1 ч необходимые управляющие напряжения О, О О,.5При 011 =О функциональный параметрон не возбуждается и элемент однородной вычислительной структуры выполняет функцию разрыва цепи в канале передачи сигналов в структуре, 20При Он =О настроечный параметрон не возбуждается и при иотсуплении на шину накачки 3 радиоимпульсов напряжения накачки Он, соответствующего такта элемент однородной вычисли тельной структуры выполняет:функцию соединения в цепи передачи сигналов в однородной вычислительной структуре, когда на один из прямых входов выходов)5 поступает зо сигнал, а выходной сигнал снимается с другого прямого выхода;- логическую операцию НЕ, когда на один из выходов 5 поступает сигнал, а выходной сигнал снимается с одного из инверсных выходов 6, или когда входной сигнал поступает на инверсный вход параметрона, а снимается с прямого;- мажоритарную функцию, когда на его сигнальные входы выходы 15 поступает нечетное количество сигналов, а выходной сигнал снимается с одного из прямых выходов;- мажоритарную Фуйкцию с инвер 45 сией, если на входы 5 поступает нечетное количество сигналов, а выходной сигнал снимается с одного из инверсных выходов 6.Для обеспечения выполнения эле 50 ментом однородной вычислительной структуры логических Функций И, ИЛИ, И-НГ, ИЛИ-НЕ необходимо так выбирать такты радиоимпульсных напряжений накачки Оя и 01 , поступающих на шины 3 и 1, чтобы йастроечный параметрон всегда возбуждался в такте, предшествующем такту возбуждения функционального иараметрона. Например,(см.фиг.21 77 6.функциональный параметрон работает во втором такте - 01 и. Ок, а настроечный параметрон - в первом такте , 0Нулевой потенциал на вход управления 1 ч поступает в течение всего времени выполнения элементом однородной вычислительной структуры логических Функций И, ИЛИ, И-НГ, ИЛИ-Н. Прй этом сопротивление сток- исток полевого транзистора 9 ( если 7"9 - ИОП-транзисторы с р-каналом) становится малым и опорное напряжение частоты субгармоники .О о через уп" 4 авляемый аттеннюатор связи с малым затуханием поступает на настроечный иараметрон, который с приходом каждого радиоимпульса накачки 011 воз 2 буждаетсл всегда в одной и той же фазе.При поступлении нулевого потенциала на вход управления 12 и положительного потенциала на вход управления 13, сопротивление сток-исток полевого транзистора 7 становится малым, а полевого транзистора 8 ", большим, Радиоимпульсы напряжения субгармоники с прямого выхода настроечного параметра через управляемый аттенюатор иа транзисторе 7) с малым затуханием поступают на прямой вход функционального параметрона и в этом случае элемент однородной вычислительной структуры выполняет:- погическую Функцию ИЛИ от двух переменных, если входные сигналы поступают, на два каких"либо прямых входа 5 а выходной сигнал снимается с одного из прямых выходов;- Функцию ИЛИ-Нб, когда сигналы(входные) поступают на два каких-либо прямых входа 5, а выходной сигналснимается с одного из инверсных выходов 6.При поступлении положительного по- тенциала на вход управления 12 и нулевого - на вход управления 13, сопротивление сток-исток полевого транзистора 7 становится большим, а полевого транзистора 8 - малым. Радиоимпульсы напряжения субгармоники с прямого выхода настроечного параметрона через управляемый аттенюатор связи. (на транзисторе 8) с малым затуханием поступают на инверсный вход Функционального параметрона и в этом случае элемент однородной вычислительной структуры выполняет:- логическую Функцию И от двух переменных, если два входных сигна 930677да поступают на входы выходы 5 авыходной сигнал снимается с одногоиз прямых выходов;- Функцию И-НЕ, если два входныхсигнала поступают на .входы 5, а выходной сигнал снимается с одного изинверсных выходов 6.Элемент однородной вычислительной структуры выполняет функцию памяти на 1 бит (хранение информации 1 Оосуществляется в настроечном параметроне); которая может быть совмещена по времени с выполнением логических Функций: НЕ, мажоритарной,мажоритарной с инверсией, соединения и разрыва в цепи передачи сигналов в однородной вычислительнойструктуре. Если в исходном состоянии на вход управления 13 был подан. положительный потенциал, а на,входы 20управления 12 и 11 - отрицательныеп 9 тенциалы, то для записи информациина вход управления 1 Й (в момент й 1)должен поступить положительный потенциал, при этом затухание управляемого аттенюатора связи (на транзисторе 9) становится большим. Нулевой потенциал на вход управления12 поступает до момента времени Си напряжение субгармоники с прямого зовыхода Функционального параметронапоступает на прямой вход настроечного параметрона, который при поступлении радиоимпульса напряжениянакачки ОИ(в момент й) возбуждается с Фазой напряжения субгарионики,определяемой Фазой напряжения субгармоники функционального параметрона, Время хранения информации йопределяется длительностью радиоимпульса напряжения накачки на шинеч,При необходимости считыванияинформации в инверсном коде в момент времени й 4 на вход управления 13 поступает нулевой потенциал и напряжение субгармоники с прямого выходанастроечного параметрона через управ.ляемый аттенюатор связи (на транзисторе 8 ) поступает на инверсныйвход ФункЦионального параметрона,который при поступлении очередногорадиоимпульса напряжения накачки нашину 3 возбуждается с Фазой напряжения субгармоники, противоположнойФазе напряжения субгармоники настроечного параметрона. В момент времени 1 на вход управления 1 Й поступает нулевой потенциал и фаза колебаний напряжения субгармоники в настроечном параметроне с приходомочередного радиоимпульса напряжения накачки вновь будет определятьсяфазой опорного напряжения Оо й элемент однородной вычислительной структуры подготовлен к выполнению последующей логической функции,Применение новых элементов - полевых транзисторов позволяет существенно упростить конструкцию элемента однородной вычислительной структуры, поскольку количество элементов схемы уменьшается до 5 при одновременном сокращении их номенклатуры,При этом существенно уменьшается ипотребляемая мощность, поскольку присравнимых уровнях управляющих напряжений, уровни управляющих токов вэлементе однородной вычислительнойструктурыменьше на несколько порядков.Использование изобретения позволяет существенно упростить конструкциюи топологию и уменьшить габариты интегральной схемы элемента однородной вычислительной структуры, цтоповысит его технологичность и позволит упростить устройство управления, уменьшить потребляемую мощностьи облегчить температурный режим интегральной схемы элемента и вычислительного устройства в целом, повысить его надежность,Формула изобретенияЭлемент однородной вычислительной структуры, состоящий из настроечного и функционального параметронов, каждый из которых содержит катушку индуктивности с выводом от средней точки, причем крайние выводы катушки индуктивности Функционального параметрона подключены, соответственно, к прямым и инверсным входам (выходам) элемента, а средний вывод - к первой шине напряжения накачки, о т л и ц а ю щ и Й с я тем, что, с целью упрощения, в него введены три полевых транзистора, одновременно выполняющих функции управляемых аттенюаторов связи и нелинейных конденсаторов параметронов, при этом истоки первого и второго транзистора подключены, соответственно, к первому и второму крайнему выводу катушки индуктивности Функционального пара9 930677 10 .метрона, а их стоки - к первому край- вых транзисторов подключены к общейнему выводу катушки индуктивности шине, а затворы " к соответствуюнастроечного параметрона, второй щему входу управления.крайний вывод которой подключен че- Источники информации,рез третий полевой транзистор к ши принятые во внимание при экспертизене опорного напряжения частоты суб. Авторское: свидетельство СССРгармоники, а средний вывод - к вто- Ю 432679, кл, Н .03 К 19/00, 1972,рой дополнительно введенной шине 2. Авторское свидетельство СССРнапряжения накачки, подложки поле- по заявке 1 г 2753972, 16,04.79,, Дзя Проектная,Патент", г. Ужгород Заказ 3528/83 Тиран ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Подписнокомитета СССРи открытийаущская наб., д. 4/5