Устройство для сравнения двоичных чисел

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ц) 3(5l) 6 06 F /02

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3464910/18-24 (22) 17.05.82 (46) 30, 10.83. Бюл. 9 40 (72) А. И. Запасный и С.Г. Соколов (53) 681. 325 (088. 8) . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 631914, кл. G Об F 7/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР и 771666, кл. С Об F 7/00, 1979 (прототип): (54)(S7) УСТРОЙСТВО ДНЯ СРАВНЕНИЯ

ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ, содержащее и поразрядных .узлов сравнения, 2п элементов

ИЛИ, причем первый и второй информационные входы каждого i--ro поразрядного узла сравнения, где 1= 1,2,...,п, соединены с шинами i""го разряда первого и второго сравниваемых чисел соответственно, первый выход каждого .i-ro поразрядного узла сравнения подключен к i-му входу i-ro,(1+1)-го... °, п-ro элементов ИЛИ, .второй выход каждого 1-ro поразрядного узла сравнения. соединен с 1-м входом (и+1)-го, (и+1+1) -ro,..., 2п-го элементов КПИ, каждый поразрядный узел сравнения содержит транзисторы, диоды и резисторы, причем первый ивформацион« ный. вход каждого поразрядного узла сравнения соединен через первый диод с первым управляющим входом поразрядного узла сравнения, первый выход поразрядного узла сравнения через второй диод соединен с коллектором первого транзистора, эмнттер которого подключен к коллектору вто рогоо транзистора, база которого соединена через первый резистор с первым управляющим входом поразрядного узла сравнения, второй информационный вход каждого поразрядного узла сравнения подключен через третий диод к второму управляющему входу поразряд ного узла сравнения, второй выход поразрядного узла сравнения через четвертый диод соединен с коллектором третьего транзистора, эмнттер которо. го соединен с коллектором четвертого транзистора, база которого че.рез второй резистор подключена к вто.рому управляющему входу поразряд.ного узла сравнения, база первого транзистора через третий резистор соединена .с вторым управляющим вхо . дом поразрядного узла сравнения, база третьего транзистора через четвертый резистор подключена к первому управляющему входу поразрядного уэ ла сравнения, первый управляющий вход .«аждого i-ro поразрядного узла сравнения подключен к выходу (1"1). го элемента ИЗБ, второй управля-". ющий вход каждого i-го поразрядного узла сравнения соединен с выходом (@+i-1)-го элемента ИЛИ, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем стабилизации уровней напряжения выходных сигналов у В каждый поразрядный ysea сравнения введены пятый и шестой транзисторы и пятый и шестой резисторы, причем коллекторы пятого и шестого транзисторов подключены соответс-.."-. нно к первому и второму ин-. формационным входам, а эмиттеры— соответственно к первому н второму выходам поразрядного узла сравнеы(я, базы пятого и шестого транзисторов соединены соответственно а коллекторами второго и -четвертого транзисторов, эмиттеры которых соответственно через пятый и шестой резисторы подключены к шине нулевого потенциала.

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использовано для сравнения двоичных чисел при реализации техничеаких ср сдс тв автоматики и вычислит ельной техники.

Известно устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее элементы

И-НК jij.

Недостатком этого устройства является его относительная сложность..

Наиболее близкйм к предлагаемому по технической сущности является устроиство для сравнения двоичных чисел„ IS содержащее и поразрядных узлов сравнения, 2п элементов ИЛИ, причем пер— вый и второй информационные входы каждого i-го поразрядного узла сравнения, где i =1,2,...,è, соединены с, 20 шинами i-го разряда первого и второго сравниваемых чисел соответственно. первый выход каждого i-го поразрядl ног о узла сравнения подключен к i -му входу i-го, (1+1)-ro,..., n" ãî эле- 25 ментов ИХП1, второй выход каждого i-го поразрядного узла сравнения соединен с i-м входом (и+1)-го,(п+1+1)-го, 2п-ro элементов ИЛИ,каждый поразрядный узел сравнения содержит .30 транзисторы, диоды и резисторы, причем первый информационный вход каждого поразрядного узла сравнения соединен через первый диод с первым управляющим входом узла, а через первый резистор - с первым выходам пораз" рядного узла сравнения„ который через второй диод соединен с коллектором первого транзистора, змиттер ко-торого подключен к коллектору второго транзистора, база которого соединена через второй резистор с первым управляющим входом, второй информацион,ный вход каждого поразрядного узла сравнения подключен через третий

45 диод к второму управляющему входу поразрядного узла сравнения, а через третин резистор — к второму выходу поразрядного узла сравнения, который через четвертый диод соединен с коллектором третьего транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором четвертого транзистора, база котороr o через четвертый резистор подключена к второму управляющему входу поразрядного узла сравнения, база перваго транзистора через пятый резистор соединена с вторым управляющим входом поразрядного узла сравнения, а база третьего транзистора через шестой резистор подключена.к первому уп1эавляющему входу поразрядного узла сравнения .эмиттеры второго и четвертого трайзистора соединены с шиной нулевого потенциала, первый управляющий вход каждого 1-го поразрядного узла сравнения подключен к выходу (1-1)-го элемента ИЛИ, а второй управляющий вход каждого

t"го поразрядного узла сравнения соединен с выходом (и+1.-1)"го элемента ИЛИ (2) .

Недостатком этого устройства является возможность появления ошибочного результата сравнения при единичных значениях в одчаимен,ных разрядах сравниваемых чисел вследствие значительного остаточного падения напряжения на последовательно соединенных р-и-переходах диода и двух транзисторов,а также при различных значениях сравниваемых одноименных разрядов вследствие значительного падения напряжения на резне,торе, включенном между информа— цианом входом и выходом каждого узла сравнения.

Цель изобретения — повышение надежности сравнения двоичных чисел.

Поставленная цель достигается тек что в устройстве для сравнения двои ных чисел, содержащем и поразрядных узлов сравнения, 2п элементов ИЛИ, причем первый и второй информационные входы каждого 1-го поразрядного узла сравнения, где i=1,2,...и, со1 05 1 5 =; .. единены с шинами 1-го разряда первого и второго сравниваемых чисел соответственно, первый выхпд каждого i "го поразрядного узла сравнения подключен к 1-му входу i -го, (i+1)ro,..., n-го .элементов ИЛИ, второй выход каждого i"ro поразрядного уз,ла сравнения соединен с i"и входом .(и+ l) ro,(и+1+1)-ro,...,2и-го элементов ИЛИ, каждый поразрядный узел 10 сравнения содержит транзисторы,диоды и резисторы, причем первый информационный вход каждого поразрядного узла сравнения соединен через первый диод с первым управляющим вхо- 15 дом поразрядного узла сравнения,первый. выход поразрядного узла сравнения через второй диод соединен с коллектором первого транзистора, эмиттер которого подключен к коллектору второго транзистора, база которого соединена через первый резистор с первым управляющим входом поразрядного узла сравнения, второй информационный вход каждого поразрядного 25 узла сравнения подключен через тре-.— тий диод к второму управляю:;;е,--, входу поразрядного узла сра;; второй выход поразрядного узла сравнения через четвертый диод саед нен с коллектором третьего транзисторов., эмиттер которого соединен с коллек-, тором четвертого транзистора,, .аза которого через второй резистор подключена к второму управляющему вхо35 ду поразрядного узла сравнения,. база первого транзистора через третий резистор соединена с вторым управляющим входом поразрядного узла сравнения, база третьего транзистора через четвертый резистор подключена к первому .управляющему входу поразрядного узла сравнения, первый управляющий вход каждого 1-го поразряд- ного узла сравнения подключен к вы45 ходу (i-1) -го элемента ИЛИ, второй управляющий вход каждого !-го поразрядного узла сравнения соединен с выходом (n+i- 1) -го элемента ИЛИ,в каждый поразрядный узел сравнения вве. дены пятый и шестой транзисторы и пятый и шестой резисторы, причем коллекторы пятого и шестого транзисторов подключены соответственно к первому и второму информационным входам, а. эмиттеры — соответственно к первому и второму выходам поразрядного узла сравнения, базы пятого и шестого транзисторов соединены соот.ветственно с коллекторами второго и четвертого тр анзисторов, эмиттеры которых соответственно через пятый и шестой резисторы подключены к шине нулевого потенцнала.

Это позволяет снизить уровень остаточного напряжения на выходах поразрядных узлов сравнения при еди-. аичных значениях одноименных разрядов cpQBHHBGpMbIx двоичных чисел, а также повысить единичный уровень на выходе узла сравнения при различных значениях одноименных разрядов срав1ниваемь х чисел.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для сравнения двоичных чисел содержит и поразрядных узлов сравне жя 1<,12,..., 1n,2 элементов ИЛИ 2,2 ),...,2,2п+,1, ...,27„,, информационные входы 3 <,3,2,...,3 и 4,1,47,.... 4q для двух сравнивае1ьх чис ", выходные шины 5 и 6 устройства. Кюкдый поразрядньпr узел сравнения состоит из транзисторов 710, диодов 11--14, транзистора 15, рез торов !6-19 транзистора 20 и резисторов Z! и 22.

Устройство работает следующим образом.

Нри подаче па информационные входы двоичных исел с нулевыми значениями во всех разрядах на выходных шинах 5 и б устройства сигналы отсутствуют. . Если на информационные входы 4, 42,...,4 поступает большее число, например 00,.1, а на информационные входы 3,3;.. .,, 3!„ поступает мень1 шее число, например 00... О, то сигнал единичного уровня на входе 4 поступает через диод 11 и через резисторы 17 и 19 соответственно на базы транзисторов 9 и 7, открывая их. Транзисторы 8 и 10 в этом случае закрыты, Открытый транзистор 7 закрывает транзистор 20, шунтируя его переход база — эмтттер,а открытый транзистор 9 открывает транзистор 15, подГ ключая его базу через резистор 21 и внутреннее сопротивление источника двоичных чисел (например, счетчика) к его коллектору. Таким образом,сигнал единичного уровня через открытый транзистор 15 поступает на шину 5 через элемент ИЛИ 2, свидетельствуя о том, что число на входе 41 больше числа на входе 3 1. 05 530

Если иа входы и-го поразрядного узла сравнения поступают единичнь2е разряды сравниваемых .чисел, то сигналй единичного уровня на входах 422 и 3;2 открывают транзисторы 7- .0, а транзисторы 15 и 20 закрь2ваютс22, обеспечивая надежя2й нулевой уроВень на выходах и-го поразрядного узла сравнения, свидетельствуя тем самым, что сравниваемые разряды одинаковы.

Если при сравнении двух чисел, одно из них содержит единицу в стар-шем разряде, например в 4j,à другоев младшем разряде, например 3

1 то сигнал еди ичного уровня через Ь элемент ИЛИ 2,, откроет транзисторы

7 в (1+) ) -и, (2+2) -м,...,22-ом поразрядных узлах сравнения, которые закроют транзисторы 20 этих узлов, а сигнал единичного уровня с входа 3 от2 - 2О роет транзистор 10 (2+2)-го узла, но транзистор 20 этого узла останется закрытым, так как он шунтирован Открытым транзистором 7 этого узла, и сигнал на вход схемы ИЛИ 2222 не 25 поступит. Следовательно, в этом случае сигнал будет только на шине 5. устройства, свидетельптвуя о том, -- :то число на входах 4,4z„...,422 больше числа на входах 3,„,3,7,...,3 ». З22

Предлагаемое устройство обл»»ает следующими преимуществами.

Схемотехнические и функциональ222е возможности логических элементов потенциального типа определяются, сле35 дующиьи основными показателями; максимально допустимым уровнем нуля Об, максимально допустимым уровнем единицы ф которые характеризуют работу логического элемента в наихудших

$ . .ОВИЯХ е

Покажем,. что предлагаемое устрой— ство Обладает преимушеством перед устройством прототипа по первому показателю 0 .. Для большинства логических элементов единичный урОв QHb равен Ц -")-. !В. Для верхнего плеча каждого поразрядного узла сравнения устройства-прототи2 а равно сумм-. падений напряжений ч; р-:2.—:2:ерех.".дах диода )3 (чертеж) и дв-. х ьо:. ч»едова— тельно соединенных транзисторов = и 9„ которые открыты при адн2:ич22ом уро. не на первом информационно» входе

4 ц2эиного поразрядного узла Срав; .. ..--2ия.

«5

Известно, что. прямое. падение напряжения на р-и-переходе германиевого д2ода paBHG A. 1 В, а пр напряжения на коллекторно-э2кт«ерном переходе открытого германиевого тран—

=-.2стора равно напряжению нась2ще— ния, т.е, около 0 5 В.

Тогда для прототипа О =1+2х0,5=2В.

В предлагa.åèoì же устройстве при ед22ннчном уpOBHB .на первом информа ционном входе поразрядного узла срав2»еж2я транзистор )5 закрыт, à тран- зисторы 8 и 9 открыты, Так как сопротивление коллек" îðíî-эмиттерно2 перехода закрытого транзистора »5 рактически равно бесконечности„ то

Б Ф О Б.

Покажем, что предлагаемое устройство обладает преимуществом перед устройством прототипа по в-.ором:" i,oêàзателю 0 .

Так как величина резисторе, .включенного между информационным входом и выходом каждого поразрядного узла сравнения, конечна и выбрана достаточно большой из условия обеспечения заданного ОО, то падение напряжения на

1нем при единичном уровне на входе достаточно велико, что значительно снижает величину U< (U<0,5 U< ) .

В предлагQeMoM ycTp». AcTBe BNecTo резистора включен транзистор 15 (2Ь), падение напряжения на котором равно напряжению насыщения, т.е. Около

О, Б.

Тогда U»z2, -4,5 Б, т.е. достаточно близко к величине ".I,- .

П р и м e p .Пусть дл2 элементов.

ИЛИ выбрана широко распространенная серия микросхем 155, для которой

U = 0,4 В,U =2,Й В. Очевидно,что устройство прототипа»2не обеспечиз в»этом случае правильной работы схемы сравнения, так как максимальный уровень нуля на выходе поразрядных узлов сравнения превысит максималь-нО дОпуc TP l !2>2É ур Ов eHb нуля для выб раиных микросхем,a минимальный уровень е 2и22ць2 на выходе поразрядного узла сравнения может оказаться ниже минимально допустимого уровня единицы для выбранных микро» хем, что приведет к неправильному результату сравнения двоичных чисел.

Предлагаемое устройство обеспечивает заданные показатели для выбранных микросхем, .что повышает надежность его работыа

Составитепь Е. Иванова

Редактор Е. Папп Техред С.Легеза - Корректор В. Вутяга

Заказ 86б7/48 Ъюржк 70б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретевий и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Рауиская иаб. ° д.4/5

Филиап ППП "Патент"q г. Ухгород, ул. Проектная, 4