Двухразрядный двоичный умножитель инжекционного типа

 

ДВУХРАЗРЯДНЫЙ ДВОИЧНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ИНЖБКЦИОННОГО ТИПА, содержащий двенадцать п-р-п-транэисторов , причем первые коллекторы первого и второго транзисторов объединены между собой, второй коллектор первого транзистора соединён с первым коллектором третьего траизис тора и базой четвертого транзистора, первый коллектор которого соединен . с первым коллектором пятого транзиетора и базой шестого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором седьмого транзистора второй коллектор которого соединен с первым коллектором восьмого транзистора, база которого соединена с первым коллектором девятого транзистора, второй коллектор которого соединен с вторым коллектором второго транзистора, второй коллектор пятого транзистора соединен с базой десятого транзистора, коллектор которого соединен с выходом второго старшего разряда умножителя, входы старшего и младшего разрядов первого операнда которого соединены соответственно с базами первого и девятого транзисторов, а входы старшего и младшего разрядов второго операнда - с базами второго и третьего транзисторов соответственно, эмиттеры всех п-р-п-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала, первые коллекторы второго, четвертого , пятого, шестого, седьмого, восьмого и одиннадцатого транзисторов и базы десятого и двенадцатого транзисторов соединены с источником питания , отличающийся тем, что, с целью уменьшения площади, занимаемой умножителем на кристалле, в него введены тринадцатый и четырнадцатый р-п-р-транзисторы, причем выход второго младшего разряда умножителя соединен с коллектором двенадцатого транзистора, база которого соединена с вторым коллектором седь ,мого транзистора и коллектором три:л Ыадцатого транзистора, эмиттер которого соединен с первым коллектором 3d одиннадцатого транзистора, база кою торого соединена : третьим коллектоЭд ром седьмого транзистора и вторым коллектором восьмого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой и вторьт коллектором третье,го транзистора, второй коллектор шестого транзистораСоединен с эмиттером четырнадцатого транзистора, коллектор которого соединен с базой десятого транзистора и вторым коллектором четвертого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой.

(1% (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5р С 06 F 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДДРСТОЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3655703/24-24 (22) 24 .10.83 (46) 15.04.85. Бюл. У 14 (72) lO.И. Рогозов н Н.И.Чернов (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 230518, кл. С 06 F 7/52, 1965.

2. Иикроэлектроника. т.9, вып.5, 1980, с. 423-432.

3. Авторское свидетельство СССР

9 894704, кл. G 06 Р 7/52, 1981 (прототип). (54) (57) ДВУХРАЗРЯДНЫЙ ДВОИЧНЫЙ

УМНОЖИТЕЛЬ ИНЖЕКЦИОННОГО ТИПА, содержащий двенадцать и-р-п-транзисторов, причем первые коллекторы первого и второго транзисторов обьединены.между собой, второй коллектор первого транзистора соединен с первым коллектором третьего транзистора и базой четвертого транзистора, первый коллектор которого соединен . с первым коллектором пятого транзистора и базой шестого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором седьмого транзистора,второй коллектор которого соединен с первым коллектором восьмого транзистора, база которого соединена с первым коллектором девятого транзистора, второй коллектор которого соединен с вторым коллектором второго транзистора, второй коллектор пятого транзистора соединен с базой десятого транзистора, коллектор которого соединен.с выходом второго старшего разряда умножителя, входы старшего и мпадшего разрядов первого операнда которого соединены соответственно с базами первого и девятого транзисторов, а входы старшего и младшего разрядов второго операнда — с базами второго и третьего транзисторов соответственно, эмиттеры всех и-р-и-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала, первые коллекторы второго, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и одиннадцатого транзисторов и базы десятого и двенадцатого транзисторов соединены с источником питания, отличающийся тем, g что, с целью уменьшения площади, занимаемой умножителем на кристалле, в него введены тринадцатый и четырнадцать р-п-р-транзисторы, причем выход второго младшего разряда умножителя соединен с коллектором двенадцатого транзистора, база которого соединена с вторым коллектором седь-,,мого транзистора и коллектором три1надцатого транзистора, эмиттер которого соединен с первым коллектором одиннадцатого транзистора, база которого соединена с третьим коллектором седьмого транзистора и вторши коллектором восьмого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой и вторым коллектором третьего транзистора, второй коллектор шестого транзистора соединен с эмиттером четырнадцатого транзистора, «оллектор которого соединен с базой десятого транзистора и вторым коллектором четвертого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой, третий коллектор пятого транзистора соединен со своей базой и вторым коллектором девятого транзистора, второй коллектор одиннадцатого транзистора соединен с выходом первого младшего разряда умножителя, выход

1150626 первого старшего разряда которого соединен с первым коллектором первого транзистора, базы р-и-р-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала, а их эмиттеры — с источником питания.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в составе БИС-систем сбора и обработки измерительной информации. 5

Известен матричный умножитель

1 -значных чисел, содержащий преобразователь k-значного числа в пространственный двоичный код, логический блок и преобразователь про- 1О странственного двоичного кода в

k-значный (1J .

Недостатком. указанного умножителя являются большие аппаратурные затраты.

Известен матричный умножитель инжекционного типа, в котором происходит умножение k-значных чисел, при этом каждая матрица умножителя содержит k-значные полусумматоры и умножитель одноразрядных Е-эначных чисел (2).

Недостатком данного устройства являются довопьно большие затраты оборудования . Кроме того, для умножения двоичных чисел их необходи-мо переводить в k-значные, что также требует затрат оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому является умножитель двухразрядных

30 двоичных чисел, выполненный по инжекционной технологии. Устройство, содержит пятнадцать и-р-п-транзисторов, иэ которых 1,2,3,ч,11,.12,13, 14 и 15-й включены по схеме зеркального отражателя тока, а остальные выполняют функцию пороговых детекторов. Биполярные, входные сигналы преобразуются с помощью входных зеркальных отражателей тока в многоуров- "0 невой сигнал, затем с этими сигналами выполняются логические операции с использованием остальных один, надцати транзисторов; Четырехуровневые выходные сигналы снимаются с зеркальных отражателей тока Я .

Недостатком данного устройства являются значительные аппаратурные затраты, так как для выполнения onераций умножения требуется пятнадцать и-р-и-транзисторов. Это приводит к увеличению занимаемой устройствам площади на кристалле, усложнению проектирования устройства, ухудшению его технологичности. Последнее объясняется большим числом и длиной межэлементных соединений, количеством контактных окон, потребляемой мощностью. Кроме того, устройство имеет четырехуровневой выходной сигнал, что затрудняет применение устройства в биполярных вычислительных системах, т.е. в этом случае нужно применять преобразователь четырехуровневых сигналов в двоичные, а это требует дополнительных аппаратурных средств.

Цель изобретения — уменьшение площади, занимаемой умножителем на кристалле, улучшение технологичности умножителя путем сокращения аппаратурных средств.

Поставленная цель достигается тем, что в двухразрядньФ двоичный умножитель инжекционного типа, содержащий двенадцать п-р-п-транзисторов, причем первые коллекторы первого и второго транзисторов объединены между собой, второй коллектор первого транзистора соединен с первым коллектором третьего транзистора и базой четвертого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором пятого транзистора и базой шестого транзистора, первый коллектор которого соединен с первым коллектором седьмого транзистора, второй коллектор которого соединен с первым коллектором восьмого тран1150626 аистора, база которого соединена с первым коллектором девятого транзистора, второй коллектор которого соединен с вторым коллектором второго транзистора, второй коллектор пятого 5 транзистора соединен с базой десятого транзистора, коллектор которого соединен с выходом второго старшего разряда умножителя, входы старшего и младшего разрядов пер- 10 вого операнда которого соединены соответственно с базами первого и девятого транзисторов, а входы старmего и младшего разрядов второго операнда — с базами второго и 15 третьего транзисторов соответственно эмиттеры всех п-р-и-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала, первые коллекторы. второго, четвертого, пятого, шестого, седьмо- 20 го, восьмого и одиннадцатого транзисторов, вторые коллекторы первого и третьего транзисторов и базы де,сятого и двенадцатого транзисторов соединены с источником питания, вве- 25 дени тринадцатый и четырнадцатый р-п-р-транзисторы, причем выход второго младшего разряда умножителя соединен с коллектором двенадцатого транзистора, база которого соеди- 30 иена с вторым коллектором седьмого транзистора и коллектором тринадцатого транзистора, эмиттер которого соединен с первым коллектором одиннадцатого транзистора, база ко- З5 торого соединена с третьим коллектором седьмого транзистора и вторым. коллектором восьмого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой и вторым коллектором третьего транзистора, второй коллектор шестого транзистора соединен с эмиттером четырнадцатого транзистора, коллектор которого соединен с базой десятого транзистора и вторым коллектором четвертого транзистора, третий коллектор которого соединен со своей базой, третий коллектор пятого транзистора соединен со своей базой и вторым коллектором Де- 50 вятого транзистора, второй коллектор одиннадцатого транзистора соединен с выходом первого младшего разряда умножителя, выход первого старшего разряда которого соединен с пер-55 вым коллектором первого транзистора, базы р"п-р-транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала а их эмиттеры — с источником питания.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема двухразрядного двоичного умножителя инжекционно.

ro типа.

Умножитель содержит двенадцать и-р-п-транзисторов 1-12 и два р-и-ртранзистора 13 и 14.

Базы транзисторов 1 и 2 соединены с входами первого двухраэрядного операнда (Х," Х ), а базы транзисторов 3 и 4 — с входами второго двухраэрядного операнда (У,,У ).

Первые коллекторы транзисторов 1 и 3 соединены с выходом первого младшего разряда (Р1) умнсикителя, а первые коллекторы транзисторов 2 и 4 сое динены с базой и первым коллектором транзистора 10, второй коллектор которого соединен с базой транзистора

11 и первым коллектором транзистора 9, база и второй коллектор которого соединены с первым коллектором транзистора 7, база которого соединена с первыми коллекторами транзисторов 5 и 6, вторые коллекторы которых соединены с базой транзистора 8 и коллектором транзистора 13, эмиттер которого соединен с вторым коллектором транзистора 7, коллектор транзистора 8 соединен с выходом второго младшего раэряда (Б2) умножителя, третьи коллекторы транзисторов 9 и 10 соединены с коллектором, транзистора 14 и базой транзистора 12, коллектор транзистора 12 соединен с выходом второго старшего разряда (S5) умножителя, выход первого старшего разряда (5<) умножителя соединен с первым коллектором транзистора 1t, второй коллектор которого соединен с эмиттером транзистора 14, вторые коллекторы транзисторов 2 и 3 объединены с базой и третьим коллектором транзистора 5, а база и третий коллек-, тор транзистора б соединены с вто-. рыми коллекторами транзисторов 1 и 4, эмиттеры всех и-р-п и базы всех р-и-р-транзисторов соединены с шиной нулевбго потенциала.

Транзисторы 5,6,9 и t0 п-р-и типа включены по схеме зеркального отражения тока, остальные транзисторы п-р-и типа включены по схеме порогового детектора.

Умножитель работает следующим образом.

1150626

Отметим, что в рамках принципиальной схемы на входы транэисторбв 5,6, 9 и 10 инжектируется одна единица тока I0 (в относительных единицах), а баэи транзисторов 7 и 11 - ток S

1,5 Iq, в базы транзисторов 8 и 12— ток О,S Хв, а через транзисторы 13 и

14 в базы транзисторов 8 и 12 инжектируется ток, равный двум единицам (2 Х©) ° 10

Прн входных сигналах (Х =Х =У .=

=У =! Х Х = У = У = 0 транзисто4 2 1= -ф ры 1 — 4 будут закрыты, следовательно, токи каждого иэ коллекторов зеркальных отражателей 5,6 и 10 то- д5 ка будут равны одной единице (Т„).

Поэтому из баз транзисторов 7 и 8 будут отбираться токи, равные двум единицам (2 I ). .Так как в базу транзистора 7 инжектируется ток рав- 2о ный 1.5 I, то он будет полностью отбираться транзисторами 5 и 6,. транзистор 7 закроется, разрешая инжекцию тока иа вход транзистора 9 (1„) и тока (2 I ) a базу транзистора 8 2$ через транзистор 13. Следовательно, в базу транзистора 8 инжектируется суммарный ток 2,5 Хз, что больше отбираемого тока транзисторами 5 и 6, поэтому транзистор 8 откроется 30 ($ =О). Так как транзистор 7 закрыт, 2 то коллекторные токи транзистора 9 будут равны единице (I ), а из базы транзистора 11 будет отбираться ток, Равный двум единицам, в Результате траизистор 11 закроется ($ ; 1) .

Зависание транзистора 11 приводит к разрешению яижекции тока (2 I<) через транзистор 14, следовательно, базовый ток транзистора 12 равен

2,5 1, что больше отбираемого тока транзисторами 9 и 10 (2 I ), поэтому транзистор !2 будет открыт (S =О)

Следовательно, результат произведения двух двоичных двухразрядных чисел (11) = З зи (11)t = 3to равен (S,Я>Я Я,)= (1001) - 9«, Айалогичным образом можно проследить за работой устройства при других комбинациях входных сигналов.

Таким образом, путем организации новых связей и введением двух р-и-ртранзисторов сокращается на 207 число используемых и-р-и-транзисторов, уменьшается íà 26Х число контактных окон, сокращается число межэлементных и, следовательно, металлизированных связей, что уменьшает. на 301 площадь, занимаемую умножителем на кристалле. Сокращение числа зеркальных отражателей тока, а также связей между ними позволяет уменьшить величину накопления ошибки суммирования значений тока. Кроме того, (также как и в схеме прототипа) после отражателей тока стоятпороговые детекторы, которые ликвидируют накапливание погрешности оставшихся зеркальных отражателей тока.

Для схемы не нужен выходной преобразователь четырехуровневого сигнала в двоичный код, так как выходной сигнал выражен в двоичных числах.

Таким образом схема предлагаеУ мого умножителя является более технологичной.

1150626

Составитель Е. Захарченко

Редактор Ю. Ковач Техред З.Палий Корректор О. Тигор

Заказ 2144/37 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., r. Ужгород, ул. Проектная, 4 б