RU2776031C1 - Current threshold element of left cyclic shift - Google Patents
Current threshold element of left cyclic shift Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776031C1 RU2776031C1 RU2021138026A RU2021138026A RU2776031C1 RU 2776031 C1 RU2776031 C1 RU 2776031C1 RU 2021138026 A RU2021138026 A RU 2021138026A RU 2021138026 A RU2021138026 A RU 2021138026A RU 2776031 C1 RU2776031 C1 RU 2776031C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input field
- input
- current mirror
- output
- effect transistors
- Prior art date
Links
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 title abstract 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи цифровой информации и т.п. The present invention relates to the field of computer technology, automation, communications and can be used in various digital structures and systems for automatic control, transmission of digital information, etc.
В различных вычислительных и управляющих системах широко используются компараторы, реализованные на основе эмиттерно-связанной логики [1-15], работающие по законам булевой алгебры и имеющие по выходу два логических состояния «0» и «1», характеризующихся низким и высоким потенциалами.In various computing and control systems, comparators implemented on the basis of emitter-coupled logic [1-15] are widely used, operating according to the laws of Boolean algebra and having two logical states “0” and “1” at the output, characterized by low and high potentials.
В патенте [16], статьях [17-20], а также монографиях [21-22] показано, что булева алгебра является частным случаем более общей линейной алгебры, практическая реализация которой в структуре вычислительных и логических устройств автоматики нового поколения требует создания специальной элементной базы, реализуемой на основе логики с многозначным внутренним представлением сигналов, в которой эквивалентом стандартного логического сигнала является квант тока I0. Заявляемое устройство «Токовый пороговый элемент левого циклического сдвига» относится к этому типу логических элементов. In the patent [16], articles [17-20], as well as monographs [21-22], it is shown that Boolean algebra is a special case of a more general linear algebra, the practical implementation of which in the structure of computational and logical automation devices of a new generation requires the creation of a special elemental base implemented on the basis of logic with a multi-valued internal representation of signals, in which the equivalent of a standard logic signal is the current quantum I 0 . The claimed device "Current threshold element of the left cyclic shift" refers to this type of logic elements.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является логический элемент, представленный в патенте RU 2725149 («Токовый пороговый элемент правого циклического сдвига», МПК H03K 19/17, 2020 г.). Он содержит (фиг. 1) первый 1 и второй 2 входы устройства, выход 3 устройства, первый 4, второй 5, третий 6, четвёртый 7, пятый 8 и шестой 9 входные полевые транзисторы с объединенными затворами, которые подключены к первому 10 источнику напряжения смещения, седьмой 11, восьмой 12, девятый 13, десятый 14, одиннадцатый 15 и двенадцатый 16 входные полевые транзисторы другого типа проводимости с объединенными затворами, которые подключены ко второму 17 источнику напряжения смещения, стоки первого 4, второго 5, третьего 6, пятого 8 и шестого 9 входных полевых транзисторов соединены с первой 18 шиной источников питания, стоки седьмого 11, девятого 13 и десятого 14 входных полевых транзисторов связаны со второй 19 шиной источников питания, тринадцатый 20 и четырнадцатый 21 входные полевые транзисторы с объединенными затворами, которые подключены к третьему 22 источнику напряжения смещения, стоки тринадцатого 20 и четырнадцатого 21 входных полевых транзисторов соединены с первой 18 шиной источников питания, пятнадцатый 23 и шестнадцатый 24 входные полевые транзисторы другого типа проводимости с объединенными затворами, которые подключены к четвертому 25 источнику напряжения смещения, стоки пятнадцатого 23 и шестнадцатого 24 входных полевых транзисторов связаны со второй 19 шиной источников питания, семнадцатый 26 и восемнадцатый 27 входные полевые транзисторы, девятнадцатый 28, двадцатый 29, двадцать первый 30, двадцать второй 31, двадцать третий 32 и двадцать четвёртый 33 входные полевые транзисторы другого типа проводимости, первое 34 токовое зеркало, согласованное с первой 18 шиной источников питания, содержащее первый 35, второй 36, третий 37, четвертый 38 и пятый 39 выходы, вход которого подключен к первому 1 входу устройства, второе 40 и третье 41 токовые зеркала, согласованные с первой 18 шиной источника питания, четвертое 42, пятое 43, шестое 44, седьмое 45, восьмое 46 и девятое 47 токовые зеркала, согласованные со второй 19 шиной источников питания, десятое 48 токовое зеркало, согласованное с первой 18 шиной источников питания и содержащее первый 49 и второй 50 выходы, вход которого подключен ко второму 2 входу устройства, первый 51, второй 52, третий 53, четвёртый 54, пятый 55, шестой 56, седьмой 57, восьмой 58, девятый 59 и десятый 60 источники опорного тока, первый 35 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками первого 4 и седьмого 11 входных полевых транзисторов, затвором девятнадцатого 28 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через первый 51 источник опорного тока, сток девятнадцатого 28 входного полевого транзистора согласован со второй 19 шиной источников питания, истоки девятнадцатого 28 и двадцатого 29 входных полевых транзисторов объединены и связаны с первой 18 шиной источников питания через второй 52 источник опорного тока, затвор двадцатого 29 входного полевого транзистора подключен к пятому 61 источнику напряжения смещения, сток двадцатого 29 входного полевого транзистора соединён со входом четвертого 42 токового зеркала, второй 36 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками второго 5 и восьмого 12 входных полевых транзисторов, выходом четвертого 42 токового зеркала и связан с первой 18 шиной источников питания через третий 53 источник опорного тока, третий 37 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками третьего 6 и девятого 13 входных полевых транзисторов, затвором семнадцатого 26 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через четвертый 54 источник опорного тока, четвертый 38 выход первого 34 токового зеркала соединён со входом пятого 43 токового зеркала, пятый 39 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками шестого 9 и двенадцатого 16 входных полевых транзисторов и подключен к выходу седьмого 45 токового зеркала, истоки семнадцатого 26 и восемнадцатого 27 входных полевых транзисторов объединены и связаны со второй 19 шиной источников питания через пятый 55 источник опорного тока, сток семнадцатого 26 входного полевого транзистора соединён с первой 18 шиной источников питания, сток восемнадцатого 27 входного полевого транзистора согласован со входом второго 40 токового зеркала, затвор восемнадцатого 27 входного полевого транзистора подключен к шестому 62 источнику напряжения смещения, выход пятого 43 токового зеркала соединён с объединёнными истоками четвертого 7 и десятого 14 входных полевых транзисторов и согласован с первой 18 шиной источников питания через шестой 56 источник опорного тока, сток четвертого 7 входного полевого транзистора подключен ко входу третьего 41 токового зеркала, выходы второго 40 и третьего 41 токовых зеркал соединены и подключены к объединённым истокам пятого 8 и одиннадцатого 15 входных полевых транзисторов, стоки восьмого 12, одиннадцатого 15 и двенадцатого 16 входных полевых транзисторов объединены и подключены ко входу шестого 44 токового зеркала, выход которого согласован с выходом 3 устройства, первый 49 выход десятого 48 токового зеркала соединён с объединёнными истоками тринадцатого 20 и пятнадцатого 23 входных полевых транзисторов, затвором двадцать первого 30 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через седьмой 57 источник опорного тока, второй 50 выход одиннадцатого 48 токового зеркала соединён с объединёнными истоками четырнадцатого 21 и шестнадцатого 24 входных полевых транзисторов, затвором двадцать третьего 32 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через девятый 59 источник опорного тока, истоки двадцать первого 30 и двадцать второго 31 входных полевых транзисторов объединены и согласованы с первой 18 шиной источников питания через восьмой 58 источник опорного тока, сток двадцать второго 31 входного полевого транзистора соединён со входом седьмого 45 токового зеркала, затвор двадцать второго 31 входного полевого транзистора подключен к седьмому 63 источнику напряжения смещения, истоки двадцать третьего 32 и двадцать четвёртого 33 входных полевых транзисторов объединены и связаны с первой 18 шиной источников питания через десятый 60 источник опорного тока, сток двадцать третьего 32 входного полевого транзистора соединён со входом восьмого 46 токового зеркала, затвор двадцать четвёртого 33 входного полевого транзистора подключен к восьмому 64 источнику напряжения смещения, стоки двадцать первого 30 и двадцать четвёртого 33 входных полевых транзисторов объединены и подключены ко входу девятого 47 токового зеркала.The closest prototype of the claimed device is a logic element presented in patent RU 2725149 (“Current threshold element of the right cyclic shift”, IPC
Существенный недостаток известного логического элемента состоит в том, что он не реализует логическую функцию левого циклического сдвига. Это не позволяет создать полный базис средств вычислительной техники, функционирующих на принципах преобразования многозначных токовых сигналов. В первую очередь это связано с тем, что известная схема имеет погрешности преобразования сигналов, происходящие на каждой операции, эти погрешности неизбежно суммируются в выходном сигнале и могут приводить к заметным общим отклонениям от уровней опорных сигналов. Применение пороговых функций и соответствующих им пороговых элементов, кроме реализации заданной логической функции, обеспечивает масштабирование и нормализацию уровней выходных сигналов и тем самым устраняет все погрешности сигналов, возникающие до порогового элемента.A significant drawback of the known logical element is that it does not implement the logical function of the left cyclic shift. This does not allow creating a complete basis of computer technology, operating on the principles of converting multivalued current signals. First of all, this is due to the fact that the known circuit has signal conversion errors that occur at each operation, these errors inevitably add up in the output signal and can lead to noticeable overall deviations from the levels of the reference signals. The use of threshold functions and their corresponding threshold elements, in addition to implementing a given logic function, ensures scaling and normalization of output signal levels and thereby eliminates all signal errors that occur before the threshold element.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в создании токового порогового элемента левого циклического сдвига, в котором внутреннее преобразование информации производится в токовой форме сигналов. В конечном итоге это позволяет повысить быстродействие и создать элементную базу вычислительных устройств, работающих на принципах многозначной линейной алгебры [17-18]. The main objective of the proposed invention is to create a current threshold element of the left cyclic shift, in which the internal transformation of information is performed in the current form of signals. Ultimately, this makes it possible to increase performance and create an element base of computing devices operating on the principles of multivalued linear algebra [17–18].
Поставленная задача решается тем, что в логическом элементе (фиг.1),The problem is solved by the fact that in the logical element (figure 1),
содержащем первый 1 и второй 2 входы устройства, выход 3 устройства, первый 4, второй 5, третий 6, четвёртый 7, пятый 8 и шестой 9 входные полевые транзисторы с объединенными затворами, которые подключены к первому 10 источнику напряжения смещения, седьмой 11, восьмой 12, девятый 13, десятый 14, одиннадцатый 15 и двенадцатый 16 входные полевые транзисторы другого типа проводимости с объединенными затворами, которые подключены ко второму 17 источнику напряжения смещения, стоки первого 4, второго 5, третьего 6, пятого 8 и шестого 9 входных полевых транзисторов соединены с первой 18 шиной источников питания, стоки седьмого 11, девятого 13 и десятого 14 входных полевых транзисторов связаны со второй 19 шиной источников питания, тринадцатый 20 и четырнадцатый 21 входные полевые транзисторы с объединенными затворами, которые подключены к третьему 22 источнику напряжения смещения, стоки тринадцатого 20 и четырнадцатого 21 входных полевых транзисторов соединены с первой 18 шиной источников питания, пятнадцатый 23 и шестнадцатый 24 входные полевые транзисторы другого типа проводимости с объединенными затворами, которые подключены к четвертому 25 источнику напряжения смещения, стоки пятнадцатого 23 и шестнадцатого 24 входных полевых транзисторов связаны со второй 19 шиной источников питания, семнадцатый 26 и восемнадцатый 27 входные полевые транзисторы, девятнадцатый 28, двадцатый 29, двадцать первый 30, двадцать второй 31, двадцать третий 32 и двадцать четвёртый 33 входные полевые транзисторы другого типа проводимости, первое 34 токовое зеркало, согласованное с первой 18 шиной источников питания, содержащее первый 35, второй 36, третий 37, четвертый 38 и пятый 39 выходы, вход которого подключен к первому 1 входу устройства, второе 40 и третье 41 токовые зеркала, согласованные с первой 18 шиной источника питания, четвертое 42, пятое 43, шестое 44, седьмое 45, восьмое 46 и девятое 47 токовые зеркала, согласованные со второй 19 шиной источников питания, десятое 48 токовое зеркало, согласованное с первой 18 шиной источников питания и содержащее первый 49 и второй 50 выходы, вход которого подключен ко второму 2 входу устройства, первый 51, второй 52, третий 53, четвёртый 54, пятый 55, шестой 56, седьмой 57, восьмой 58, девятый 59 и десятый 60 источники опорного тока, первый 35 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками первого 4 и седьмого 11 входных полевых транзисторов, затвором девятнадцатого 28 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через первый 51 источник опорного тока, сток девятнадцатого 28 входного полевого транзистора согласован со второй 19 шиной источников питания, истоки девятнадцатого 28 и двадцатого 29 входных полевых транзисторов объединены и связаны с первой 18 шиной источников питания через второй 52 источник опорного тока, затвор двадцатого 29 входного полевого транзистора подключен к пятому 61 источнику напряжения смещения, сток двадцатого 29 входного полевого транзистора соединён со входом четвертого 42 токового зеркала, второй 36 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками второго 5 и восьмого 12 входных полевых транзисторов, выходом четвертого 42 токового зеркала и связан с первой 18 шиной источников питания через третий 53 источник опорного тока, третий 37 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками третьего 6 и девятого 13 входных полевых транзисторов, затвором семнадцатого 26 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через четвертый 54 источник опорного тока, четвертый 38 выход первого 34 токового зеркала соединён со входом пятого 43 токового зеркала, пятый 39 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками шестого 9 и двенадцатого 16 входных полевых транзисторов и подключен к выходу седьмого 45 токового зеркала, истоки семнадцатого 26 и восемнадцатого 27 входных полевых транзисторов объединены и связаны со второй 19 шиной источников питания через пятый 55 источник опорного тока, сток семнадцатого 26 входного полевого транзистора соединён с первой 18 шиной источников питания, сток восемнадцатого 27 входного полевого транзистора согласован со входом второго 40 токового зеркала, затвор восемнадцатого 27 входного полевого транзистора подключен к шестому 62 источнику напряжения смещения, выход пятого 43 токового зеркала соединён с объединёнными истоками четвертого 7 и десятого 14 входных полевых транзисторов и согласован с первой 18 шиной источников питания через шестой 56 источник опорного тока, сток четвертого 7 входного полевого транзистора подключен ко входу третьего 41 токового зеркала, выходы второго 40 и третьего 41 токовых зеркал соединены и подключены к объединённым истокам пятого 8 и одиннадцатого 15 входных полевых транзисторов, стоки восьмого 12, одиннадцатого 15 и двенадцатого 16 входных полевых транзисторов объединены и подключены ко входу шестого 44 токового зеркала, выход которого согласован с выходом 3 устройства, первый 49 выход десятого 48 токового зеркала соединён с объединёнными истоками тринадцатого 20 и пятнадцатого 23 входных полевых транзисторов, затвором двадцать первого 30 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через седьмой 57 источник опорного тока, второй 50 выход одиннадцатого 48 токового зеркала соединён с объединёнными истоками четырнадцатого 21 и шестнадцатого 24 входных полевых транзисторов, затвором двадцать третьего 32 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через девятый 59 источник опорного тока, истоки двадцать первого 30 и двадцать второго 31 входных полевых транзисторов объединены и согласованы с первой 18 шиной источников питания через восьмой 58 источник опорного тока, сток двадцать второго 31 входного полевого транзистора соединён со входом седьмого 45 токового зеркала, затвор двадцать второго 31 входного полевого транзистора подключен к седьмому 63 источнику напряжения смещения, истоки двадцать третьего 32 и двадцать четвёртого 33 входных полевых транзисторов объединены и связаны с первой 18 шиной источников питания через десятый 60 источник опорного тока, сток двадцать третьего 32 входного полевого транзистора соединён со входом восьмого 46 токового зеркала, затвор двадцать четвёртого 33 входного полевого транзистора подключен к восьмому 64 источнику напряжения смещения, стоки двадцать первого 30 и двадцать четвёртого 33 входных полевых транзисторов объединены и подключены ко входу девятого 47 токового зеркала, предусмотрены новые cвязи – выход третьего 41 токового зеркала соединён с выходом девятого 47 токового зеркала, выход четвертого 42 токового зеркала подключен к выходу восьмого 46 токового зеркала.containing the first 1 and second 2 inputs of the device, the
На чертеже фиг. 1 показана схема прототипа, а на чертеже фиг. 2 –схема заявляемого токового порогового элемента левого циклического сдвига на полевых транзисторах в соответствии с формулой изобретения.In the drawing of FIG. 1 shows a diagram of a prototype, and the drawing of FIG. 2 is a diagram of the inventive current threshold element of the left cyclic shift on field-effect transistors in accordance with the claims.
На чертеже фиг. 3 представлена схема токового порогового элемента левого циклического сдвига фиг. 2 в среде компьютерного моделирования Micro-Cap на моделях биполярных транзисторов.In the drawing of FIG. 3 is a diagram of the current threshold element of the left cyclic shift of FIG. 2 in the Micro-Cap computer simulation environment on bipolar transistor models.
На чертеже фиг. 4 приведены осциллограммы входных и выходных сигналов схемы левого циклического сдвига фиг. 3.In the drawing of FIG. 4 shows waveforms of the input and output signals of the left cyclic shift circuit of FIG. 3.
Токовый пороговый элемент левый циклический сдвиг фиг. 2 содержит Current threshold element left cyclic shift of FIG. 2 contains
первый 1 и второй 2 входы устройства, выход 3 устройства, первый 4, второй 5, третий 6, четвёртый 7, пятый 8 и шестой 9 входные полевые транзисторы с объединенными затворами, которые подключены к первому 10 источнику напряжения смещения, седьмой 11, восьмой 12, девятый 13, десятый 14, одиннадцатый 15 и двенадцатый 16 входные полевые транзисторы другого типа проводимости с объединенными затворами, которые подключены ко второму 17 источнику напряжения смещения, стоки первого 4, второго 5, третьего 6, пятого 8 и шестого 9 входных полевых транзисторов соединены с первой 18 шиной источников питания, стоки седьмого 11, девятого 13 и десятого 14 входных полевых транзисторов связаны со второй 19 шиной источников питания, тринадцатый 20 и четырнадцатый 21 входные полевые транзисторы с объединенными затворами, которые подключены к третьему 22 источнику напряжения смещения, стоки тринадцатого 20 и четырнадцатого 21 входных полевых транзисторов соединены с первой 18 шиной источников питания, пятнадцатый 23 и шестнадцатый 24 входные полевые транзисторы другого типа проводимости с объединенными затворами, которые подключены к четвертому 25 источнику напряжения смещения, стоки пятнадцатого 23 и шестнадцатого 24 входных полевых транзисторов связаны со второй 19 шиной источников питания, семнадцатый 26 и восемнадцатый 27 входные полевые транзисторы, девятнадцатый 28, двадцатый 29, двадцать первый 30, двадцать второй 31, двадцать третий 32 и двадцать четвёртый 33 входные полевые транзисторы другого типа проводимости, первое 34 токовое зеркало, согласованное с первой 18 шиной источников питания, содержащее первый 35, второй 36, третий 37, четвертый 38 и пятый 39 выходы, вход которого подключен к первому 1 входу устройства, второе 40 и третье 41 токовые зеркала, согласованные с первой 18 шиной источника питания, четвертое 42, пятое 43, шестое 44, седьмое 45, восьмое 46 и девятое 47 токовые зеркала, согласованные со второй 19 шиной источников питания, десятое 48 токовое зеркало, согласованное с первой 18 шиной источников питания и содержащее первый 49 и второй 50 выходы, вход которого подключен ко второму 2 входу устройства, первый 51, второй 52, третий 53, четвёртый 54, пятый 55, шестой 56, седьмой 57, восьмой 58, девятый 59 и десятый 60 источники опорного тока, первый 35 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками первого 4 и седьмого 11 входных полевых транзисторов, затвором девятнадцатого 28 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через первый 51 источник опорного тока, сток девятнадцатого 28 входного полевого транзистора согласован со второй 19 шиной источников питания, истоки девятнадцатого 28 и двадцатого 29 входных полевых транзисторов объединены и связаны с первой 18 шиной источников питания через второй 52 источник опорного тока, затвор двадцатого 29 входного полевого транзистора подключен к пятому 61 источнику напряжения смещения, сток двадцатого 29 входного полевого транзистора соединён со входом четвертого 42 токового зеркала, второй 36 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками второго 5 и восьмого 12 входных полевых транзисторов, выходом четвертого 42 токового зеркала и связан с первой 18 шиной источников питания через третий 53 источник опорного тока, третий 37 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками третьего 6 и девятого 13 входных полевых транзисторов, затвором семнадцатого 26 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через четвертый 54 источник опорного тока, четвертый 38 выход первого 34 токового зеркала соединён со входом пятого 43 токового зеркала, пятый 39 выход первого 34 токового зеркала соединён с объединёнными истоками шестого 9 и двенадцатого 16 входных полевых транзисторов и подключен к выходу седьмого 45 токового зеркала, истоки семнадцатого 26 и восемнадцатого 27 входных полевых транзисторов объединены и связаны со второй 19 шиной источников питания через пятый 55 источник опорного тока, сток семнадцатого 26 входного полевого транзистора соединён с первой 18 шиной источников питания, сток восемнадцатого 27 входного полевого транзистора согласован со входом второго 40 токового зеркала, затвор восемнадцатого 27 входного полевого транзистора подключен к шестому 62 источнику напряжения смещения, выход пятого 43 токового зеркала соединён с объединёнными истоками четвертого 7 и десятого 14 входных полевых транзисторов и согласован с первой 18 шиной источников питания через шестой 56 источник опорного тока, сток четвертого 7 входного полевого транзистора подключен ко входу третьего 41 токового зеркала, выходы второго 40 и третьего 41 токовых зеркал соединены и подключены к объединённым истокам пятого 8 и одиннадцатого 15 входных полевых транзисторов, стоки восьмого 12, одиннадцатого 15 и двенадцатого 16 входных полевых транзисторов объединены и подключены ко входу шестого 44 токового зеркала, выход которого согласован с выходом 3 устройства, первый 49 выход десятого 48 токового зеркала соединён с объединёнными истоками тринадцатого 20 и пятнадцатого 23 входных полевых транзисторов, затвором двадцать первого 30 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через седьмой 57 источник опорного тока, второй 50 выход одиннадцатого 48 токового зеркала соединён с объединёнными истоками четырнадцатого 21 и шестнадцатого 24 входных полевых транзисторов, затвором двадцать третьего 32 входного полевого транзистора и связан со второй 19 шиной источников питания через девятый 59 источник опорного тока, истоки двадцать первого 30 и двадцать второго 31 входных полевых транзисторов объединены и согласованы с первой 18 шиной источников питания через восьмой 58 источник опорного тока, сток двадцать второго 31 входного полевого транзистора соединён со входом седьмого 45 токового зеркала, затвор двадцать второго 31 входного полевого транзистора подключен к седьмому 63 источнику напряжения смещения, истоки двадцать третьего 32 и двадцать четвёртого 33 входных полевых транзисторов объединены и связаны с первой 18 шиной источников питания через десятый 60 источник опорного тока, сток двадцать третьего 32 входного полевого транзистора соединён со входом восьмого 46 токового зеркала, затвор двадцать четвёртого 33 входного полевого транзистора подключен к восьмому 64 источнику напряжения смещения, стоки двадцать первого 30 и двадцать четвёртого 33 входных полевых транзисторов объединены и подключены ко входу девятого 47 токового зеркала. В схему введены новые связи – выход третьего 41 токового зеркала соединён с выходом девятого 47 токового зеркала, выход четвертого 42 токового зеркала подключен к выходу восьмого 46 токового зеркала.first 1 and second 2 inputs of the device,
Рассмотрим работу предлагаемой схемы логического элемента фиг.2. Consider the operation of the proposed logic element circuit of Fig.2.
Таблица истинности функции имеет вид:Function truth table looks like:
Учитывая, что для троичных переменных, функцию y запишем в следующем виде:Given that for ternary variables, we write the function y in the following form:
Выражение (1) реализовано схемой фиг. 2, на выход попадает переменная x при i=0. Переменная при i=1 и переменная при i=2.Expression (1) is implemented by the circuit of Fig. 2, the output is the variable x at i=0. Variable for i=1 and the variable for i=2.
Входная переменная «x1» в виде сигнала втекающего тока поступает на первый 1 вход устройства и далее на вход первого 34 токового зеркала. Выходной сигнал с первого 35 выхода первого 34 токового зеркала подаётся на объединённые истоки первого 4 и седьмого 11 входных полевых транзисторов, а затем на затвор девятнадцатого 28 входного полевого транзистора, где из данного сигнала вычитается ток первого 51 источника опорного тока. Режимы работы первого 4 и седьмого 11 входных полевых транзисторов задаются значениями напряжений первого 10 и второго 17 источников напряжения смещения. Девятнадцатый 28 и двадцатый 29 входные полевые транзисторы образуют ДК, переключение токов стоков этих транзисторов определяется сигналом, поступающим на затвор девятнадцатого 28 входного полевого транзистора. ДК в данном случае выполняет функции порогового элемента, выполняя сравнение переменной (i < 1,5) c пороговым уровнем, задаваемым первым 51 источником опорного тока. Выбор такого порогового уровня обеспечивает независимость результатов преобразования сигналов от погрешностей преобразования в пределах диапазона изменения тока 0,5I0. При положительной разности сигналов (i - 1) ток второго 52 источника опорного тока через сток двадцатого 29 входного полевого транзистора поступает на вход четвертого 42 токового зеркала. Выходной сигнал со второго 36 выхода первого 34 токового зеркала суммируется с сигналом третьего 53 источника опорного тока, а из полученной суммы вычитается выходной ток с выхода четвертого 42 токового зеркала, формируя сигнал . Входная переменная «i» в виде сигнала втекающего тока поступает на второй 2 вход устройства и далее на вход десятого 48 токового зеркала. Выходной сигнал с первого 49 выхода десятого 48 токового зеркала подаётся на объединённые истоки тринадцатого 20 и пятнадцатого 23 входных полевых транзисторов, а затем на затвор двадцать первого 30 входного полевого транзистора. Режимы работы тринадцатого 20 и пятнадцатого 23 входных полевых транзисторов задаются значениями напряжений третьего 22 и четвертого 25 источников напряжения смещения. Двадцать первый 30 и двадцать второй 31 входные полевые транзисторы образуют ДК, переключение токов стоков этих транзисторов определяется сигналом, поступающим на затвор двадцать первого 30 входного полевого транзистора. ДК в данном случае выполняет функции порогового элемента, выполняя сравнение переменной (i > 0,5) c пороговым уровнем седьмого 57 источника опорного тока. Выбор такого порогового уровня обеспечивает независимость результатов преобразования сигналов от погрешностей преобразования в пределах диапазона изменения тока 0,5I0. При положительной разности сигналов (i - 0,5) ток восьмого 58 источника опорного тока через сток двадцать второго 31 входного полевого транзистора подается на вход седьмого 45 токового зеркала. На выходе седьмого 45 токового зеркала формируется сигнал «запрет», разрешая передачу сигнала с пятого 39 выхода первого 34 токового зеркала только при i=0, таким образом, формируя первое слагаемое выражения (1). Выходной сигнал со второго 50 выхода десятого 48 токового зеркала подаётся на объединённые истоки четырнадцатого 21 и шестнадцатого 24 входных полевых транзисторов, а затем на затвор двадцать третьего 32 входного полевого транзистора. Режимы работы четырнадцатого 21 и шестнадцатого 24 входных полевых транзисторов задаются значениями напряжений третьего 22 и четвертого 25 источников напряжения смещения. Двадцать третий 32 и двадцать четвёртый 33 входные полевые транзисторы образуют ДК, переключение токов стоков этих транзисторов определяется сигналом, поступающим на затвор двадцать третьего 32 входного полевого транзистора. ДК в данном случае выполняет функции порогового элемента, выполняя сравнение переменной (i < 0,5) c пороговым уровнем девятого 59 источника опорного тока. Выбор такого порогового уровня обеспечивает независимость результатов преобразования сигналов от погрешностей преобразования в пределах диапазона изменения тока 0,5I0. При положительной разности сигналов (i - 0,5) ток десятого 60 источника опорного тока через сток двадцать четвёртого 33 входного полевого транзистора подается на вход девятого 47 токового зеркала. На выходе девятого 47 токового зеркала формируется сигнал «запрет», разрешая передачу сигнала с выхода третьего 41 токового зеркала только при i=2, таким образом, формируя третье слагаемое выражения (1). Выходной сигнал со стока двадцать первого 30 входного полевого транзистора складывается с выходным сигналом со стока двадцать четвертого 33 входного полевого транзистора и подается на вход девятого 47 токового зеркала. На выходе девятого 47 токового зеркала формируется сигнал «запрет», разрешая передачу сигнала только при i=1, таким образом, формируя второе слагаемое выражения (1). Выходной сигнал со второго 36 выхода первого 34 токового зеркала складывается с сигналом третьего 53 источника опорного тока и подаётся на объединённые истоки второго 5 и восьмого 12 входных полевых транзисторов, где из данного сигнала вычитаются токи с выходов четвертого 42 и девятого 47 токовых зеркал. При положительном значении алгебраической суммы этих токов через сток восьмого 12 входного полевого транзистора ток, определяемый вторым слагаемым выражения (1) поступает на вход шестого 44 токового зеркала и далее на выход логического элемента.The input variable "x 1 " in the form of an incoming current signal is fed to the first 1 input of the device and then to the input of the first 34 current mirror. The output signal from the first 35 output of the first 34 current mirror is fed to the combined sources of the first 4 and seventh 11 input field-effect transistors, and then to the gate of the nineteenth 28 input field-effect transistor, where the current of the first 51 reference current source is subtracted from this signal. Modes of operation of the first 4 and seventh 11 input field-effect transistors are set by the voltage values of the first 10 and second 17 bias voltage sources. Nineteenth 28 and 29th 29th input field-effect transistors form a DC, switching the drain currents of these transistors is determined by the signal arriving at the gate of the nineteenth 28th input field-effect transistor. DC in this case performs the functions of a threshold element, comparing the variable (i < 1.5) with the threshold level set by the first 51 reference current sources. The choice of such a threshold level ensures the independence of the results of signal conversion from conversion errors within the range of current change 0.5I 0 . With a positive signal difference (i - 1) the current of the second 52 reference current source through the drain of the twentieth 29 input field-effect transistor is fed to the input of the fourth 42 current mirror. The output signal from the second 36 output of the first 34 current mirror is added to the signal of the third 53 reference current source, and the output current from the output of the fourth 42 current mirror is subtracted from the resulting sum, forming a signal . The input variable "i" in the form of an incoming current signal is fed to the second 2 input of the device and then to the input of the tenth 48 current mirror. The output signal from the first 49 output of the tenth 48 current mirror is fed to the combined sources of the thirteenth 20 and fifteenth 23 input field-effect transistors, and then to the gate of the twenty-first 30 input field-effect transistor. Modes of operation of the thirteenth 20 and fifteenth 23 input field-effect transistors are set by the voltage values of the third 22 and fourth 25 bias voltage sources. The twenty-first 30 and twenty-
Режимы работы второго 5 и восьмого 12 входных полевых транзисторов задаются значениями напряжений первого 10 и второго 17 источников напряжения смещения. Выходной сигнал с третьего 37 выхода первого 34 токового зеркала подаётся на объединённые истоки третьего 6 и девятого 13 входных полевых транзисторов, а затем на затвор семнадцатого 26 входного полевого транзистора, где из данного сигнала вычитается ток четвертого 54 источника опорного тока. Режимы работы второго 5 и восьмого 12 входных полевых транзисторов задаются значениями напряжений первого 10 и второго 17 источников напряжения смещения. Семнадцатый 26 и восемнадцатый 27 входные полевые транзисторы образуют ДК, переключение токов стоков этих транзисторов определяется сигналом, поступающим на затвор семнадцатого 26 входного полевого транзистора. ДК в данном случае выполняет функции порогового элемента, выполняя сравнение переменной (i > 0,5) c пороговым уровнем четвертого 54 источника опорного тока. Выбор такого порогового уровня обеспечивает независимость результатов преобразования сигналов от погрешностей преобразования в пределах диапазона изменения тока 0,5I0. При положительной разности сигналов (i - 0,5) ток пятого 55 источника опорного тока через сток восемнадцатого 27 входного полевого транзистора поступает на вход второго 40 токового зеркала. Сигнал с выхода второго 40 токового зеркала суммируется с выходным током третьего 41 токового зеркала, формируя сигнал , и совместно с сигналом «запрет» на выходе девятого 47 токового зеркала через сток одиннадцатого 15 входного полевого транзистора поступает на вход шестого 44 токового зеркала и далее на выход логического элемента. Режимы работы одиннадцатого 15 входного полевого транзистора задаётся значениями напряжения второго 17 источника напряжения смещения. Выходной сигнал с четвертого 38 выхода первого 34 токового зеркала подаётся на вход пятого 43 токового зеркала. Из сигнала с выхода пятого 43 токового зеркала вычитается ток шестого 56 источника тока и подаётся на объединённые истоки четвертого 7 и десятого 14 входных полевых транзисторов. Режимы работы четвертого 7 и десятого 14 входных полевых транзисторов задаются значениями напряжений первого 10 и второго 17 источников напряжения смещения. Сигнал со стока четвертого 7 входного полевого транзистора подаётся на вход третьего 41 токового зеркала. Выходной сигнал с пятого 39 выхода первого 34 токового зеркала вычитается из сигнала с выхода седьмого 45 токового зеркала и подаётся на объединённые истоки шестого 9 и двенадцатого 16 входных полевых транзисторов. Режимы работы шестого 9 и двенадцатого 16 входных полевых транзисторов задаются значениями напряжений первого 10 и второго 17 источников напряжения смещения. Сигнал со стока двенадцатого 16 входного полевого транзистора складывается с сигналами со стоков восьмого 12 и одиннадцатого 15 входных полевых транзисторов, и подаются на вход шестого 44 токового зеркала, где преобразуются в равный им вытекающий ток и передаются на выход 3 устройства.Modes of operation of the second 5 and eighth 12 input field-effect transistors are set by the voltage values of the first 10 and second 17 bias voltage sources. The output signal from the third 37 output of the first 34 current mirror is fed to the combined sources of the third 6 and ninth 13 input field-effect transistors, and then to the gate of the seventeenth 26 input field-effect transistor, where the current of the fourth 54 reference current source is subtracted from this signal. Modes of operation of the second 5 and eighth 12 input field-effect transistors are set by the voltage values of the first 10 and second 17 bias voltage sources. The seventeenth 26 and eighteenth 27 input field-effect transistors form a DC, the switching of the drain currents of these transistors is determined by the signal arriving at the gate of the seventeenth 26 input field-effect transistor. DC in this case performs the functions of a threshold element, performing a comparison of the variable (i > 0.5) with the threshold level of the fourth 54 reference current source. The choice of such a threshold level ensures the independence of the results of signal conversion from conversion errors within the range of current change 0.5I 0 . With a positive signal difference (i - 0.5) the current of the fifth 55 reference current source through the drain of the eighteenth 27 input field-effect transistor is fed to the input of the second 40 current mirror. The signal from the output of the second 40 current mirror is added to the output current of the third 41 current mirror, forming a signal , and together with the signal "prohibition" at the output of the ninth 47 current mirror through the drain of the eleventh 15 input field-effect transistor is fed to the input of the sixth 44 current mirror and then to the output of the logic element. Operating modes of the eleventh 15 input field-effect transistor is set by the voltage values of the second 17 bias voltage source. The output signal from the fourth 38 output of the first 34 current mirror is fed to the input of the fifth 43 current mirror. The current of the sixth 56 current source is subtracted from the output signal of the fifth 43 current mirror and fed to the combined sources of the fourth 7 and tenth 14 input field-effect transistors. Modes of operation of the fourth 7 and tenth 14 input field-effect transistors are set by the voltage values of the first 10 and second 17 bias voltage sources. The signal from the drain of the fourth 7 input field-effect transistor is fed to the input of the third 41 current mirror. The output signal from the fifth 39 output of the first 34 current mirror is subtracted from the signal from the output of the seventh 45 current mirror and is fed to the combined sources of the sixth 9 and twelfth 16 input field-effect transistors. Modes of operation of the sixth 9 and twelfth 16 input field-effect transistors are set by the voltage values of the first 10 and second 17 bias voltage sources. The signal from the drain of the twelfth 16 input field-effect transistor is added to the signals from the drains of the eighth 12 and eleventh 15 input field-effect transistors, and is fed to the input of the sixth 44 current mirror, where it is converted into an equal flowing current and transmitted to the
В схеме на фиг. 2 двухполюсник 65 служит для обнаружения наличия кванта тока в выходной цепи в процессе экспериментальных исследований.In the diagram in Fig. 2 two-
Показанные на фиг. 4 результаты моделирования подтверждают указанные свойства заявляемой схемы.Shown in FIG. 4, the simulation results confirm the indicated properties of the proposed scheme.
Таким образом, рассмотренное схемотехническое решение токового порогового элемента левого циклического сдвига характеризуется многозначным состоянием внутренних сигналов и сигналов на его токовых входах и выходах, что может быть положено в основу вычислительных и управляющих устройств, использующих многозначную линейную алгебру, частным случаем которой является булева алгебра.Thus, the considered circuit solution of the current threshold element of the left cyclic shift is characterized by a multi-valued state of internal signals and signals at its current inputs and outputs, which can be used as the basis for computing and control devices using multi-valued linear algebra, a special case of which is Boolean algebra.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКREFERENCES
1. Патент SU 1621164, 1991 г.1. Patent SU 1621164, 1991
2. Патент US 6.700.413, 2004 г.2. Patent US 6.700.413, 2004
3. Патент US 6.414.519, 2002 г.3. Patent US 6.414.519, 2002
4. Патент US 6.566.912, 2003 г.4. Patent US 6.566.912, 2003
5. Патентная заявка US 2007/0018694, 2007 г.5. Patent application US 2007/0018694, 2007
6. Патентная заявка US 2004/0263210, 2004 г.6. Patent application US 2004/0263210, 2004
7. Патент US 6.680.625, 2004 г.7. Patent US 6.680.625, 2004
8. Патент US 5.742.154, 1998 г.8. Patent US 5.742.154, 1998
9. Патент US 6.573.758, 2003 г.9. Patent US 6.573.758, 2003
10. Патент US 5.155.387, 1992 г.10. Patent US 5.155.387, 1992
11. Патент US 4.713.790, 1987 г.11. Patent US 4.713.790, 1987
12. Патент US 5.608.741, 1997 г.12. Patent US 5.608.741, 1997
13. Патент US 4.185.210, fig.2, 1980 г.13. Patent US 4.185.210, fig.2, 1980
14. Патент US 3.040.192, fig.1. 1962 г.14. Patent US 3.040.192, fig.1. 1962
15. Патент RU 2692573, 2019 г.15. Patent RU 2692573, 2019
16. Патент RU 2725149, 2020 г.16. Patent RU 2725149, 2020
17. N.N. Prokopenko, N.V. Butyrlagin, N.I. Chernov, V.Ya. Yugai, “Basic Linear Elements of k-valued Digital Structures,” ICSES 2016 International Conference on Signals and Electronic Systems, Krakow, Poland, 5-7 September, 2016. pp. 7-12. DOI: 10.1109/ICSES.2016.7847763.17.N.N. Prokopenko, N.V. Butyrlagin, N.I. Chernov, V. Ya. Yugai, “Basic Linear Elements of k-valued Digital Structures,” ICSES 2016 International Conference on Signals and Electronic Systems, Krakow, Poland, 5-7 September, 2016. pp. 7-12. DOI: 10.1109/ICSES.2016.7847763.
18. N.N. Prokopenko, N.I. Chernov, V.Ya. Yugai, N.V. Butyrlagin.”The Element Base of the Multivalued Threshold Logic for the Automation and Control Digital Devices,” on International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON-2017, Astana, Kazakhstan, 29-30 June, 2017. 18.N.N. Prokopenko, N.I. Chernov, V. Ya. Yugai, N.V. Butyrlagin.”The Element Base of the Multivalued Threshold Logic for the Automation and Control Digital Devices,” on International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON-2017, Astana, Kazakhstan, 29-30 June, 2017.
19. N.N. Prokopenko, N.I. Chernov, V.Ya. Yugai, N.V. Butyrlagin, “The Multifunctional Current Logical Element for Digital Computing Devices, Operating on the Principles of Linear (Not Boolean) Algebra,” IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2016), Yerevan, Armenia, 14 – 17 Oct. 2016. pp. 278-282. DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807723.19.N.N. Prokopenko, N.I. Chernov, V. Ya. Yugai, N.V. Butyrlagin, “The Multifunctional Current Logical Element for Digital Computing Devices, Operating on the Principles of Linear (Not Boolean) Algebra,” IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2016), Yerevan, Armenia, 14 – 17 Oct. 2016.pp. 278-282. DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807723.
20. N.N. Prokopenko, N.I. Chernov, V.Ya. Yugai, P.S. Budyakov, “Logic functions representation and synthesis of k-valued digital circuits in linear algebra,” 2016 24nd Telecommunications Forum (TELFOR 2016), Belgrade, Serbia, 22-23 November 2016, pp. 1-4. DOI: 10.1109/TELFOR.2016.7818892.20.N.N. Prokopenko, N.I. Chernov, V. Ya. Yugai, P.S. Budyakov, “Logic functions representation and synthesis of k-valued digital circuits in linear algebra,” 2016 24nd Telecommunications Forum (TELFOR 2016), Belgrade, Serbia, 22-23 November 2016, pp. 1-4. DOI: 10.1109/TELFOR.2016.7818892.
21. Чернов Н.И. Основы теории логического синтеза цифровых структур над полем вещественных чисел // Монография. – Таганрог: ТРТУ, 2001. – 147с.21. Chernov N.I. Fundamentals of the theory of logical synthesis of digital structures over the field of real numbers // Monograph. - Taganrog: TRTU, 2001. - 147p.
22. Чернов Н.И. Линейный синтез цифровых структур АСОИУ» // Учебное пособие Таганрог. – ТРТУ, 2004г., 118с.22. Chernov N.I. Linear synthesis of digital structures ASOIU "/ Textbook Taganrog. – TRTU, 2004, 118s.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2776031C1 true RU2776031C1 (en) | 2022-07-12 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1621164A1 (en) * | 1988-04-20 | 1991-01-15 | Организация П/Я Х-5263 | Multiple-function logic module |
US6680625B1 (en) * | 2002-01-31 | 2004-01-20 | Lattice Semiconductor Corp. | Symmetrical CML logic gate system |
RU2692573C1 (en) * | 2018-12-27 | 2019-06-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Current threshold element "inequality" |
RU2693639C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-07-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-вания "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Current threshold logic element of cyclic direct shift |
RU2693590C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-07-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Current threshold logic element of reverse cyclic shift |
RU2725149C1 (en) * | 2020-03-02 | 2020-06-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Right cyclic shift current threshold element |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1621164A1 (en) * | 1988-04-20 | 1991-01-15 | Организация П/Я Х-5263 | Multiple-function logic module |
US6680625B1 (en) * | 2002-01-31 | 2004-01-20 | Lattice Semiconductor Corp. | Symmetrical CML logic gate system |
RU2693639C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-07-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-вания "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Current threshold logic element of cyclic direct shift |
RU2693590C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-07-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Current threshold logic element of reverse cyclic shift |
RU2692573C1 (en) * | 2018-12-27 | 2019-06-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Current threshold element "inequality" |
RU2725149C1 (en) * | 2020-03-02 | 2020-06-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Right cyclic shift current threshold element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2615069C1 (en) | Rs-trigger | |
RU2776031C1 (en) | Current threshold element of left cyclic shift | |
Hallworth et al. | Semiconductor circuits for ternary logic | |
RU2549142C1 (en) | Logic element for equality comparison of two multi-value variables | |
RU2506696C1 (en) | Majority decision element with multidigit internal signal presentation | |
RU2553071C1 (en) | Multi-valued logical gate of reverse end-around shift | |
Prokopenko et al. | The multifunctional current logical element for digital computing devices, operating on the principles of linear (not boolean) algebra | |
RU2712412C1 (en) | Current threshold logic element "equivalence" | |
RU2506695C1 (en) | "exclusive or" logic element with multidigit internal signal presentation | |
RU2693590C1 (en) | Current threshold logic element of reverse cyclic shift | |
RU2701108C1 (en) | Current threshold logical element "nonequivalent" | |
RU2554557C1 (en) | Multiple-valued logical element of reverse cyclic shift | |
RU2547233C1 (en) | Logical element of loose comparison for inequality of two multivalued variables | |
RU2725149C1 (en) | Right cyclic shift current threshold element | |
RU2729887C1 (en) | Current threshold ternary element | |
RU2679186C1 (en) | Voltage level converter | |
RU2547225C1 (en) | Multidigit logical element of cyclic shift | |
RU2777029C1 (en) | Current threshold trigger | |
RU2727145C1 (en) | Current threshold ternary element “minimum” | |
RU2604682C1 (en) | Rs flip-flop | |
RU2786945C1 (en) | Current threshold element “modular three subtractor” | |
RU2784374C1 (en) | Current threshold trinity d-trigger | |
RU2693639C1 (en) | Current threshold logic element of cyclic direct shift | |
RU2624584C1 (en) | Multifunctional current logical element | |
RU2723672C1 (en) | Current threshold parallel ternary comparator |