Использование стандартных КМОП микросхем и КМОП транзисторов

[Nobody]

Слушайте, товарищи, мне уже надоело самому железяки отыскивать. Задача ведь тривиальная...

[Shaos]

И что же значат NAND и NOR применительно к троичной логике?

Схема троичного инвертора полученная из двоичного мне тоже в голову приходила с годик назад, однако я ее отбросил как неуклюжую - ведь как я понимаю в промежуточном состоянии "ноль" (или 2.5В если брать обозначения на данных схемах) оба транзистора будут частично открыты и через оба будет течь ток, нагружая попусту источник питания.

[Shaos]

Схема троичного инвертора полученная из двоичного мне тоже в голову приходила с годик назад, однако я ее отбросил как неуклюжую - ведь как я понимаю в промежуточном состоянии "ноль" (или 2.5В если брать обозначения на данных схемах) оба транзистора будут частично открыты и через оба будет течь ток, нагружая попусту источник питания.

MULTISIM в районе прохождения сигнала через ноль показывает ток около 50 А, протекающий через оба транзистора! Так что использовать такую сильно упощённую схему троичного инвертора по меньшей мере неразумно...

[Shaos]

Схема троичного инвертора полученная из двоичного мне тоже в голову приходила с годик назад, однако я ее отбросил как неуклюжую - ведь как я понимаю в промежуточном состоянии "ноль" (или 2.5В если брать обозначения на данных схемах) оба транзистора будут частично открыты и через оба будет течь ток, нагружая попусту источник питания.

MULTISIM в районе прохождения сигнала через ноль показывает ток около 50 А, протекающий через оба транзистора! Так что использовать такую сильно упощённую схему троичного инвертора по меньшей мере неразумно...

Эту проблему можно решить путём включения резисторов между мопами:

TernaryInv.jpg

Источник: https://web.archive.org/web/20160426133029/http://jeff.tk/wiki/

Автор такого подхода - некто HUSSEIN MOUFTAH, имеющий патент на это дело в 80-х (возможно оно уже давно просрочено)

[Shaos]

Потестил реальный CMOS-инвертор MC14069UB, который не должен иметь двух инверторов на входе (выходе), которые работают как двоичный буфер (для увеличения помехоустойчивости), как сделано в серии 40xxB - они нам только мешают. В области середины нуля оно действительно выдаёт ноль и ток от батареек вроде бы не сильно страшный бежит (видимо сказывается внутреннее сопротивление транзисторов). Однако при небольшом смещении нашего нуля выход быстро уходит в одну или другую сторону - т.е. надо выяснять в каких пределах ноль питания может "гулять" относительно питающих напряжений, чтобы такая схема могла устойчиво работать как троичный инвертор.

[Shaos]

Эту проблему можно решить путём включения резисторов между мопами
...
Автор такого подхода - некто HUSSEIN MOUFTAH, имеющий патент на это дело в 80-х (возможно оно уже давно просрочено)

А вообще да - на таком КМОП-инверторе с подтяжками и диодах (BLN/BLP и MIN/MAX) можно реализовать любые унарные троичные функции - а значит и любые троичные схемы!

[MPil]

Есть более свежий российский патент, вот тут.
В схеме управления используются инверторы между одной из шин питания и землей, поэтому сквозного тока никогда нет.
В патенте описан троичный инвертор, но можно подавать любые 3 сигнала через КМОП-ключи. Используя две части этого вентиля, можно строить и более сложные троичные устройства.(Д.В.Морозов, М.М.Пилипко, А.С.Коротков. РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ ТРОИЧНОЙ ЛОГИКИ НА ОСНОВЕ СТАНДАРТНОЙ МОП ТЕХНОЛОГИИ, Микроэлектроника - том 38, ¹ 3, Май-Июнь 2009, С. 224-236)

[Mac Buster]

Спасибо за информацию, не знал об этом патенте. Ознакомлюсь как будет возможность.

[Shaos]

Почитал книжки по CMOS-процессам - только путём играния с разницей в размерах n-MOS транзистора и p-MOS транзистора (меняя тем самым сопротивление канала) можно сдвигать границу переключения инвертора влево и вправо от середины, получая тем самым возможность легко и непринуждённо строить троичные схемы управления CMOS-ключами, на которых в свою очередь легко можно построить троичные селекторы (мультиплексоры/демультиплексоры)!

P.S. Вроде бы именно этот метод описан в статье 1984 года Mouftah, H.T. Garba, A.I. VLSI implementation of a 5-trit full adder.
Где бы её бесплатно достать?...

[Shaos]

Ещё интересный момент выудил из книжки про CMOS - если использовать CMOS элемент 2ИЛИ-НЕ как инвертор (т.е. объединив его входы вместе), то порог срабатывания должен сдвинуться влево (ближе к нулю), а если использовать элемент 2И-НЕ как инвертор, то вправо (ближе к напряжению питания), т.е. теоретически из одного 2ИЛИ-НЕ и одного 2И-НЕ можно построить преобразователь троичного сигнала в два двоичных, которые можно отправить на управление CMOS-ключём...

[Shaos]

Есть более свежий российский патент, вот тут.
В схеме управления используются инверторы между одной из шин питания и землей, поэтому сквозного тока никогда нет.
В патенте описан троичный инвертор, но можно подавать любые 3 сигнала через КМОП-ключи. Используя две части этого вентиля, можно строить и более сложные троичные устройства.(Д.В.Морозов, М.М.Пилипко, А.С.Коротков. РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ ТРОИЧНОЙ ЛОГИКИ НА ОСНОВЕ СТАНДАРТНОЙ МОП ТЕХНОЛОГИИ, Микроэлектроника - том 38, ¹ 3, Май-Июнь 2009, С. 224-236)

MPil добавляет на старом форуме (25 октября 2012 года):

Статья 1984 года вот. Проблема таких инверторов со сдвинутым порогом в том, что среднее логическое состояние не запирает канал ни в одном из транзисторов. В результате льётся статический ток в десятки микроампер вместо тех пикоампер, которые бывают в режиме отсечки в двух других состояниях.

В патенте, который я упоминал, эта проблема решена. Но беда в том, что троичность искусственная: внутри этого троичного устройства сигнал расщепляется на двоичные сигналы, а потом собирается обратно. Поэтому троичный инвертор требует 24 транзистора вместо 2 в двоичном. Сумматор А+В+С=S+Co требует около 140 транзисторов, тогда как двоичный КМОП сумматор - 28 (сейчас есть схемы и на 8 транзисторах).

Я пробовал строить умножители - двоичный 8*8 разрядов и троичный 5*5 (близкие по числу комбинаций). В троичном использовались полные троичные сумматоры A+B+C+D=S+Co. Там проигрыш по числу транзисторов примерно в 2 раза.

[Lavr]

В патенте, который я упоминал, эта проблема решена. Но беда в том, что троичность искусственная: внутри этого троичного устройства сигнал расщепляется на двоичные сигналы, а потом собирается обратно.

А так примерно и получается и в самой простой схеме на КМОП-вентилях,
которую я уже пару раз тут приводил:



Выбором порогов включения КМОП-ключей по сути вводятся две двоичности:
в положительной полярности и в отрицательной.

И этого, на мой взгляд, никак не избежать, пока мы реализуем троичность
на элементах с двумя естественными состояниями "открыто"-"закрыто".

Для реализации минимальной троичной схемотехники нужен элемент с тремя
естественными состояниями.

У Брусенцова удачно подвернулись кольца. Мы же пока такого подходящего
электронного компонента не нашли...

[HardWareMan]

И этого, на мой взгляд, никак не избежать, пока мы реализуем троичность на элементах с двумя естественными состояниями "открыто"-"закрыто". Для реализации минимальной троичной схемотехники нужен элемент с тремя естественными состояниями.

У Брусенцова удачно подвернулись кольца. Мы же пока такого подходящего электронного компонента не нашли...

Начните с реле. Среди них есть такие.

[Lavr]

Для реализации минимальной троичной схемотехники нужен элемент с тремя естественными состояниями.

У Брусенцова удачно подвернулись кольца. Мы же пока такого подходящего электронного компонента не нашли...

Начните с реле. Среди них есть такие.

Ну тогда можно и кольцами попользоваться... Они по быстродействию
пошибче, чем реле будут...

Я всё же так понимаю, что мы хотим электронный компонент без намоточных
изделий...

Кстати говоря... в нано-исследованиях вроде бы тристабильные эффекты попадались.

А если на доступной элементной базе, то самый минимальный элемент с естественными
тремя состояниями - это схема на туннельных диодах:



Я об ней уже говорил вот здесь... Но в таких элементах неудобно,
что входы и выходы не разделены.

[HardWareMan]

Ну тогда можно и кольцами попользоваться... Они по быстродействию пошибче, чем реле будут...

Я же сказал: начните. Первые компьютеры тоже были большими и неповоротливыми, правильно?