Многовходовой пзс-сумматор
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей сумматора. Многовходовой ПЗС-сумматор содержит сдвиговые ПЗС-регистры /1.1/-/1.К/, входной барьерный затвор смещения 2, затвор накопления 3, ПЗС - линейку 4, состоящую из барьерных затворов смещения /5.1/-/5.К/ и /6.1/-/6.К/, измерительных затворов /7.1/-/7.К/ и /8.1/-/8.К/ и МОП-транзисторов /9.1/-/9.К/ и /10.1/-/10.К/, барьерные затворы передачи /11.1/-/11.2К/, передающие затворы /12.1/-/12.К/, затворы результата /13.1/-/13.К/, линейку 14 транзисторов /14.1/-/14.К/, регистр результата 15 и диффузионные области /16.1/-/16.К/ и /17.1/-/17.К/. Сумматор выполняет сложение К N-разрядных чисел за /N+LOG 2K/ тактов. 5 ил.
СООЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕа1УБЛИН (5g)g G 06 F 7/50
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и;з
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
j(21) 4481239/24-24 (22) 10.06.88 (46) 23.09.90. Бюл. - 35
-(71) Институт Физики полупроводников .СО АН СССР (72) Х.И. Кляус, Н.Д. Новоселов и Е.И. Черепов (53) 681.325.5 (088.8) (56) Патент CBIA 9 4604723, кл. G 06 P 7/50, опублик. 1986.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1277095, кл. G 06 Р 7/50, 1986 °
Приборы с зарядовой связью./Под ред. Д.Ф. Барба. - M.: Мир, 1982, с. 151, рис. 5.14.
{54) МНОГОВХОДОВОИ ПЗ С-СУММАТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис-
„„SU„, 1594525 А 1
2 пользовано в системах обработки ин- формации. Целью изобретения являет.ся расширение функциональных возможностей сумматора. Многовходовой ПЗСсумматор содержит сдвиговые ПЗС-регистры 1.1-1.К, входной барьерный затвор смещения 2, затвор накопления
3, ПЗС-линейку 4, состоящую из барьерных затворов смещения 5.1-5.К и
6.1-6.К, измерительных затворов 7.17.К и 8 ° 1-8.K u MOII-транзисторов 9.19.К и 10.1-10.К, барьерные затворы передачи 11.1-11.2К, передающие затворы 12.1-12.К, затворы результата !
3.1-13.К, линейку 14 транзисторов
14. 1-14.К, регистр результата 15 и диффузионные области 16.1-16.К и
17.1-17.К. Сумматор выполняет сложе" ние Ên-разрядных чисел за (n+log K) тактов. 5 ил.
f 594525
35
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации.
Цель изобретения — раснирение функциональных возможностей ПЗС-сумматора °
На фиг. 1 представлена функциональная схема многовходового ПЗС- 1ð сумматора; на фиг. 2 — временная диаграмма работы ПЗС-сумматора; на фиг. 3-5 — потенциальные рельефы
ПЗС-линейки сумматора в моменты форМирования уплотненного кода, формиро- 15 эания переносов в следующий разряд и перетекания зарядов переноса под зат.Sop накопления соответственно.
Многовходовой ПЗС-сумматор содерЖит сдвиговые и-разрядные ПЗС-регист- 2р ры 1. 1-1.К, входной барьерный- затвор .
2 смещения, затвор 3 .накопления, ПЗСлинейку 4, состоящую из барьерных . затворов 5.1-5.К и 6.1-6.К смещения, йэмерительных затворов 7.1-7.К и 8. 1- 25
З.К и МОП-транзисторов 9.1-9.К и 0.1-10.К, барьерные затворы 11.111.2К передачи, передающие затворы 12.1-12.К, затворы 13.1-13,К результата линейку 14 транзисторов 3р
14.1-14.К, регистр 15 результата, диффузионные области 16.1-16.К и
17.1-17.К и имеет входы смещения U > Uq, входы питающих фаз U - U и входы импульсного питания Пк,-U „. ПЗС-сумматор работает следующим образом., Сложение К п-разрядных слагаемых Осуществляется последовательно за (и+1ОВ К) тактов, в каждом из котоpbtK формируется один разряд результата. При этом каждый такт включает в себя четыре фазы, В первой фазе 1-го такта (1 =. 1„ 45 2,...,п) на вход U подается активный сигнал в течение времени Т и (фиг. 2). При этом варядовые пакеты ,(наличие заряда в потенциальной яме II s aTB opoM со отве TcTB Qe T JIo FHRe c " кой единице, а отсутствие — логическому нулю), соответствующие 1-м разрядам слагаемых, перетекают из регистров 1.1-1.К под затвором 2 в потенциальную яму под затвором 3. г Во второй фазе сигнал с входа U qt снимается, на затворы 5.1-5.К и 6.I6.К с входов U и U> подается напря- . жение смещения Uo, а на затворы 7.17.К и 8.1-8.К с входов. U и U через открытые транзисторы 10.1-10.К вЂ” напряжение питания E „. При этом суммарный заряд, накопленный в первой фазе под затвором З,распространяется вдоль ПЗС-линейки 4 (фиг.. 3). При этом в потенциальной яме под каждым иэ измерительных затворов 7.1-7.К и 8.1-8.К может накопиться только один зарядовый пакет. В результате заполненными окажутся потенциальные ямы под h измерительными затворами, ближайшими к затвору 3, где h — число зарядовых пакетов, накопленных под затвором 3 в первой фазе. В третьей фазе на затворы 13.113.К с входа U< подается напряжение 2Е„, а на затворы 11.1-11.2К с входа U — напряжение E„ На затвор 12.i поступает сигнал с зарядочувствительного затвора 8.i (i = 1,2,...,K). Если заряд под затвором 8.i отсутствует, то под затвором 1?.i снимается потенциальный барьер, и заряд из-под затвора 7.i протекает под затворами 11.(2i-1), 12.i и 11.2i в потенциальную яму под затвором 13.i. При наличии заряда под затвором 8.1 потенциальный барьер под затвором 12.i непоэволяет перетечь заряду из-под затвора 7.i. При этом транзисторы 10.1-. 10 К обеспечивают плавающий режим работы зарядочувствительного прибора 8 — 12. Таким образом, при нечетном значении h в конце третьей фазы под одним из затворов 13.1-13.К (а именh+1 но под затвором 13. () окажется зарядовый пакет. При четном значении h зарядовых пакетов под затворами 1 3. 1-1 3. К не буде т. Независимо от значения h в конце третьей фазы под затворами 7.1-7.K и 8.1-8.К остается четное число зарядовых пакетов. В четвертой фазе сигнал с входа снимается, а сигнал с входа Б „э 1 t открывает транзисторы в линейке 14. При наличии зарядового пакета под одним из затворов 13.i он через соответствующую диффузионную область 17.1. и открытый транзистор 14.i переместится в младпий разряд регистра 15. 0дновременно сигнал с входа U открывает транзисторы 9.1-9.К и зарядовые пакеты иэ-под затворов 7.1-7.К через диффузионные области 16,1-16.К и транзисторы 9.1-9.1(сбрасываются в 94525 5 15 источник сигналов, подключенный к I входу U> . Таким образом, число зарядовых пакетов, находившихся под измерительными затворами линейки 4, уменьшается в два раза (фиг. 4). Остав„шиеся под завторами 8.1-8.K зарядовые пакеты представляют собой переносы в следующий разряд. В первой фазе следующего такта зарядовые пакеты, оставшиеся под затворами 8.1-8.К, переносятся под затвор 3 путем организации стандартного четырехфазного (U, — Б )режима работы ПЗС-линейки 4 (фиг. 5). Это происходит одновременно с передачей в потенциальную яму под затвором 3 зарядовых пакетов из очередного разряда входных регистров 1.1-1.К. В ре. зультате в конце первой фазы под затвором 3 накапливаются все зарядовые пакеты, соответствующие двоичным переменным с одинаковым весовым коэффициентом. Следует отметить, что в log К последних та.-тах зарядовые г пакеты поступают в потенциальную яму под затвором 3 только из-под затворов 8.1-8,К. Формула изобретения Иноговходовой ПЗС-сумматор, содержащий два измерительных затвора, затвор результата, два барьерных затвора смещения, передающий затвор, причем первый буферный затвор смещения зарядно связан с первым измерительным затвором, который. через второй буферный затвор смещения зарядно связан с вторым измерительным затвором, который соединен с передающим затвором, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ПЗС-сумматора, в него введены К сдвиговых и-разрядных ПЗС-регистров, входной барьерный затвор смещения, затвор накопления, 2(К-1) барьерных затворов смещения, 2(К-1) измерительных затворов, К-1 передающих затворов, 2К барьерных затворов передачи, К-1 затворов результата, 2К диффузионных областей, ЗК ИОП-транзисторов и (n+lop>K)-разрядный сдвиговый регистр 50 результата, причем младшие разряды К сдвиговых П 3C-ре гистров чере э в ходной барьерный затвор смещения, который подключен к первому входу смещения ПЗС-сумматора, зарядно связаны с затвором :акопления, который подкгпочен к входу первой управляющей фазы ПЗС-сумматора и через первый барьерный затвор смещения зарядно связан с первым измерительным затвором, 21-й измерительный затвор (i = 1,2, ...,К) соединен с истоком i-го транзистора, сток и затвор которого подключены соответственно к входу первой питающей фазы ПЗС-сумматора и к первому входу импульсного питания ПЗСсумматора, 2i-й барьерный затвор смещения подключен к входу второй питающей фазы ПЗС-сумматора, (2i-1)-й измерительный затвор подключен к входу третьей питающей фазы ПЗС-сумматора и перекрывает i-ю диффузионную область, которая соединена с истоком (K+i)-ro ПЗС-транзистора, сток и затвор которо-, го подключены соответственно к входу третьей питающей фазы ПЗС-сумматора и к второму входу импульсного пита-, ния ПЗС-сумматора, (2i-1)-й барьерный затвор смещения подключен к входу четвертой питающей фазы ПЗС-сумматора„ )-й измерительный затвор (j 2,3,...,2K-1) через (j+1)-й барьерный затвор смещения эарядно связан с (j+1)-м измерительным затвором, 2m-й измерительный затвор (m = 2, З,...,К) соединен с ш-м передающим затвором (2i-1)-й измерительный затвор через (2i-1)-й барьерный затвор передачи эарядно связан с i-м передающим затвором, который через 2i-й барьерный затвор передачи зарядно связан с i-м затвором результата, который подключен к входу второй управляющей фазы ПЗС-сумматора и перекрывает (K+i)-ю диффузионную область, которая соединена с истоком (2K+i)-ro транзистора, сток и затвор которого подключены соответственно к входу регистра результата и третьему входу импульсного питания ПЗС-сумматора, барьерные затворы передачи объединены и подключены к второму входу.смещения ПЗС-сумматора. 1594525 м ФФ\ 4O . ФФ ФФЪ -юЬ Э М е ц 3 > > з 4 » юв :3 --> Ч ::Ъ t 5945? $ eg Составитель В. Черников Техред М.Ходапнч Редактор К. Папп Корректор М. Максимишинец Заказ 2829 Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж»35, Раушская неб., д.. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10) 
