Современные информационные технологи. Вычислительная техника и программирование.

К.т.н. Лищинская Л.Б., аспирант Барабан М.В., студент Рожкова Я.С.

Винницкий национальный технический университет, Украина

Функциональный синтез информационных устройств на базе однокристальных ОПИ

Практический интерес для ученых и инженеров представляют таблицы преобразования иммитанса, которые упрощают анализ и синтез информационных устройств (ИУ) в диапазоне частот и преобразованных иммитансов [1]. Таблица преобразования иммитанса является формой представления качественных показателей иммитанса и изменения функций преобразования инверсии и конверсии обобщенного преобразователя иммитанса (ОПИ) на базе однопереходной транзисторной структуры (ОТ-структуры). Однако в настоящее время отсутствуют систематические исследования качественных показателей иммитанса однокристальных ОПИ, которые открывают новые возможности реализации ИУ. Поэтому актуальной является задача функционального синтеза ИУ на базе однокристальных ОПИ.

Разработка таблиц преобразования иммитанса

Для построения таблиц преобразования иммитанса в качестве однокристальных ОПИ использовано физические эквивалентные схемы ОТ-структуры включенной с общей первой базой, второй базой, эмиттером (рис. 1).

а) б) в)

Рис. 1. Физические эквивалентные схемы ОПИ на базе ОТ-структуры включенной с общей первой базой (а), с общим эмиттером (б), с общей второй базой (в)

На схемах: і – сопротивление первой и второй базы; – диффузионная емкость первой базы і – емкость и диффузионное сопротивление эмиттерного перехода, – коэффициент передачи ОТ-структуры, – иммитансы генератора и нагрузки ОПИ.

ОТ-структура характеризуется матрицей проводимости:

, (1)

где – полное сопротивление эмиттерного перехода, – емкостное сопротивление первой базы когда , .

Входной и выходной иммитансы ОПИ определяются:

; , (2)

где: , , , – параметры иммитансной W-матрицы ОПИ.

С использованием выше упомянутых формул и схем получаем таблицы преобразования иммитанса ОПИ: с общей первой базой (табл. 1), с общей второй базой (табл. 2) и с общим эмиттером (табл. 3).

Табл. 1. Преобразование иммитанса ОПИ_Б1

Преобразованный иммитанс	Преобразуемый иммитанс	Преобразованный иммитанс
,		,
,		,
,		,

Анализ таблицы преобразования иммитанса ОПИ_Б1 показывает, что в режиме прямого преобразования иммитанса, преобразованный входной иммитанса при имеет положительную действительную составляющую , а мнимая составляющая имеет индуктивный характер, при действительна составляющая может приобретать, как отрицательное так и положительное значение. При обратном преобразовании можно обеспечить преобразование активного сопротивления в емкостное, когда активная составляющая преобразованного сопротивления будет положительной.

Табл. 2. Преобразование иммитанса ОПИ_Б2

Преобразованный иммитанс	Преобразуемый иммитанс	Преобразованный иммитанс
,		,
,		,
,		,

При преобразовании иммитанса ОПИ_Б2, входной иммитанс будет индуктивный с отрицательной активной составляющей при , а выходной иммитанс может быть как индуктивным так и емкостным в зависимости от . Схема ОПИ_Э в режиме обратного преобразования иммитанса обладает индуктивным иммитансом с отрицательной активной составляющей при , а в режиме прямого преобразования иммитанса может приобретать как индуктивный так и емкостной характер.

Табл. 3. Преобразование иммитанса ОПИ_Э

Преобразованный иммитанс	Преобразуемый иммитанс	Преобразованный иммитанс
,		,
,		,
,		,

Функциональный синтез информационных устройств

Рассмотрим использование таблиц преобразования иммитанса для реализации симметрического RS-триггера (рис. 2а).

а) б)

Рис. 2. Иммитансный RS-триггер (а), радиочастотный логический элемент (б)

Триггер реализован на первой VT1 и второй VT2 ОТ-структурах представляет собой двухкаскадный прибор, в котором осуществляется резистивная связь выхода каждого каскада с входом другого. В качестве каскадов используются конверторы иммитанса на основе ОТ-структур, работающих в режиме преобразования иммитанса с общими первыми базами. Триггер работает при . В качестве иммитанса нагрузки использовано активные сопротивления резисторов R5 и R6, при преобразовании которых входной иммитанс будет индуктивным с отрицательным дифференциальным сопротивлением, что соответствует значениям таблицы 1.

С таблицы 1 видно, что, преобразовав емкость нагрузки можно получить индуктивность с положительным дифференциальным сопротивлением, при . Это свойство лежит в основе радиочастотного логического элемента (рис. 2б). При подаче сигнала на ОТ-структуру, она открывается, преобразовывая емкость конденсатора С1 в индуктивность, которая создает совместно с емкостью конденсатора С2 параллельный колебательный контур и на выходе появляется сигнал. Если сигнал отсутствует на первом и втором входах, то на выходе сигнал также отсутствует. Таким образом реализуется логическая функция "ИЛИ".

Заключение

Разработаны таблицы преобразования иммитанса, решающие задачи функционального синтеза информационных устройств.

Преимуществом разработанного метода синтеза является отсутствие необходимости использования дополнительного математического аппарата и работы с количественной оценкой, возможность получения всех возможных вариантов реализации синтезирующих устройств на однокристальных ОПИ.

Литература:

1) Філинюк М.А. Основи негатроніки. Т. 1. Теоретичні і фізичні основи негатроніки. – Вінниця: Універсум-Вінниця, 2006. – 456 с.