Регистр сдвига

 

< п 550678

Всессюзнатт

%отеч 1 н1:» 3 г cYPg! ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 18.02.75 (21) 2107129/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03,77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 30.03.77 (51) М. Кл.2 С IIС 19/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 628.327.6 (088.8) (72) Авторы изобретения П. Н. Зуб, В. А. Маленцов, Е. И. Семенович и В. П. Сидоренко (71) Заявитель (54) РЕГИСТР СДВИГА

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к запоминающим элементам цифровых устройств.

Известны регистры сдвига на полевых транзисторах с изолированным затвором (1). Эти регистры характеризуются низким быстродействием, большой потребляемой мощностью и низкой надежностью. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регистр сдвига, содержащий в каждом разряде две ячейки, каждая из которых состоит из управляющего и передаточного МДПтранзисторов, соединенных последовательно, причем затвор управляющего транзистора подключен к информационному входу регистра и к первой обкладке двоичного МДП-конденсатора, вторая обкладка конденсатора подключена к стоку управляющего транзистора и к первой тактовой шине, к которой подключен затвор передаточного транзистора, исток которого подключен к информационному выходу (2). Однако и этот регистр имеет невысокое быстродействие. Объясняется это тем, что для предотвращения передачи ложной логической «1», когда логический «О» следует за логической «1», емкости истоков управляющих транзисторов значительно увеличены, по сравнению с емкостями истоков передаточных транзисторов, что приводит к увеличению времени заряда этих емкостей, а следовательно к снижению быстродействия.

Цель изобретения — увеличение быстродействия. В предлагаемом регистре это достигается тем, что в нем каждая ячейка содержит вспомогательный МДП-транзистор и конден5 сатор, первая обкладка которого подключена к стоку вспомогательного транзистора, вторая — к затвору и ко второй тактовой шине, исток вспомогательного транзистора соединен с первой тактовой шиной.

10 На фиг. 1 приведена электрическая схема одного разряда в предлагаемом регистре сдвига; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Разряд содержит две ячейки. Управляющий транзистор 1, передаточный транзистор 2, 15 вспомогательный транзистор 3, двоичный

МДП-конденсатор 4 и конденсатор 5 образуют первую ячейку; управляющий транзистор б, передаточный транзистор 7, вспомогательный транзистор 8, двоичный МДП-конденса20 тор 9 и конденсатор 10 образуют вторую ячейку, Информационный вход 11 подключен к затвору транзистора 1 и к первой обкладке двоичного МДП-конденсатора 4, а информационный выход 12 соединен с истоком тран25 зистора 7. Первая тактовая шина 13 подключена ко второй обкладке двоичного МДП-конденсатора 4, к стоку транзистора 1, к истоку транзистора 3, к затворам транзисторов 2 и 8 и к первой обкладке конденсатора 10, вторая

30 обкладка которого соединена со стоком транзистора 8; вторая тактовая шина 14 подклю550678

60 чена ко второй обкладке двоичного МДП-конденсатора 9, к стоку транзистора 6, к затворам транзисторов 3 и 7, к стоку транзистора 8 и к первой обкладке конденсатора 5, вторая обкладка которого соединена со стоком транзистора 3. На чертеже поз. 15 — 18 — узловые емкости.

При подаче на информационный вход 11 логической «1» под затвором двоичного МДПконденсатора 4 индуцируется канал, служащий одной из обкладок этого конденсатора.

С появлением на шине 13 тактового импульса двоичный МДП-конденсатор 4 передает дополнительное напряжение на затвор транзистора 1, в результате чего затворное напряжение транзистора превышает напряжение тактового импульса. При этом открываются транзисторы 1 и 2 и происходит заряд узловой емкости 16, т. е. на выход первой ячейки передается логическая «1». По окончании тактового импульса на шине 13 транзистор 2 закрывается, и на узловой емкости 16 хранится логическая «1». Так как выход первой ячейки соединен со входом второй ячейки, то с появлением на шине 14 тактового импульса аналогично происходит передача логической «1» на выход второй ячейки, который является информационным выходом разряда. После этого необходимо «стереть» логическую «1», хранящуюся на выходе первой ячейки, т. е. разрядить узловую емкость 16 до потенциала общей шины питания. Для этого используются вспомогательный транзистор 3 и конденсатор

5. Во время нарастания тактового импульса на шине 14 через конденсатор 5 происходит заряд узловой емкости 15. По достижении на затворе транзистора 3 напряжения порога он открывается и происходит разряд узловой емкости 15 через открытый транзистор 3 на шину 13, которая в это время находится под потенциалом общей шины питания. Во время спада тактового импульса на шине 14 узловая емкость 15 заряжается положительно. При этом сток транзистора 3 становится положительным по отношению к подложке.

Сток транзистора 3 топологически расположен по отношению к истоку транзистора 2 так, что неосновные носители, инжектированные стоковой областью транзистора 3 в подложку, устремляются в направлении истоковой области транзистора 2. Возникает, так называемый, «биполярный» ток, который разряжает узловую емкость 16 до потенциала общей шины питания. После передачи логической «1» с выхода 12 разряда в следующий разряд аналогично происходит «стирание» логической «1» на выходе разряда.

При поступлении на информационный вход

11 логического «0» МДП-конденсатор 4 имеет минимальное значение емкости, из-за отсутствия канала под его затвором. Транзистор 1 с приходом тактового импульса на шину 13 не открывается, и узловая емкость остается под потенциалом общей шины питания, т. е. на выходе первой ячейки хранится логической

«0». Так же происходит передача логического

«0» на выход второй ячейки.

Для надежного функционирования устройства спад тактового импульса на шине 13 должен опережать во времени нарастание тактового импульса на шине 14. Кроме того, топологически область стока транзистора 3 необходимо располагать как можно ближе к области истока транзистора 2 (минимальное расстояние определяется удвоенной шириной обедненной области р-и-перехода истока при наибольшем обратном напряжении) и как можно дальше от области истока транзистора

7. Соответственно, область стока транзистора

8 должна быть максимально приближена к области истока транзистора 7 и максимально удалена от области истока транзистора 2.

Таким образом, введение вспомогательного

МДП-транзистора и конденсатора в каждую ячейку разряда предлагаемого регистра сдвига существенно увеличивает, по сравнению с известными, его быстродействие, так как отпадает необходимость увеличения емкостей истоков управляющих транзисторов, а следовательно, время, необходимое для разряда этих емкостей уменьшается.

На фиг. 2 показаны диаграммы а и б— тактовых импульсов соответственно на шинах

13 и 14; в — входного сигнала; г — сигналов на узловой емкости 15; д — сигналов на узловой емкости 16; е — сигналов на узловой емкости 17; яс — сигнала на выходе разряда.

Формула изобретения

Регистр сдвига, содержащий в каждом разряде две ячейки, каждая из которых состоит из управляющего и передаточного МДП-транзисторов, соединенных последовательно, причем затвор управляющего транзистора подключен к информационному входу регистра и к первой обкладке двоичного МДП-конденсатора, вторая обкладка которого подключена к стоку управляющего транзистора и к первой тактовой шине, к которой подключен затвор передаточного транзистора, исток которого подключен к информационному выходу, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в нем каждая ячейка содержит вспомогательный МДП-транзистор и конденсатор, первая обкладка которого подключена к стоку вспомогательного транзистора, вторая — к затвору и ко второй тактовой шине, исток вспомогательного транзистора соединен с первой тактовой шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США Ко 3395292, кл. 340 — 173, 1968.

2. Патент США Ко 3678290, кл. 340 — 173, 1972,