Трёхпроводная троичка

[AndrejKulikov]

Исследование трёхбитного троичного счётного триггера (Т-триггера) в трёх симуляторах. Часть II.

CSVIEWER.rar

В архиве:
Ternary T-trigger.atanua - модель трёхбитного троичного Т-триггера с логическим пробником LogicProbe для логического симулятора Atanua/Win32 1.2.130617,
Ternary T-trigger - модель трёхбитного троичного Т-триггера для симулятора электронных схем Circuit Simulator v1.6i,
TTTRIGGR - модель трёхбитного троичного Т-триггера для логического симулятора Viewer-Simulator,
CSVIEWER.EXE - логический симулятор Viewer-Simulator (настроен только для симуляции файла TTTRIGGR).

[AndrejKulikov]

Круговые амплитудно-фазовые диаграммы константы и выходных сигналов одного периода в счётных триггерах: в двоичной однофазной ("однопроводной") системе, в двоичной двухфазной (парафазной, "двухпроводной) системе, в троичной 3-х уровневой системе с возрастанием амплитуды, в троичной 3-х уровневой системе с убыванием амплитуды, в троичной трёхбитной системе, в четверичной 4-х уровневой системе с возрастанием амплитуды и в четверичной 4-х битной системе. Для равной помехоустойчивости размах сигналов в троичных 3-уровневых системах увеличен в 2 раза, а в четверичной 4-х уровневой системе в 3 раза.

Амплитуднофазовые круговые диаграммы3.JPG

По диаграммам видно, что для циклических процессов (типа вращения) более подходят двоичная 2-х битная, троичная 3-х битная и четверичная 4-х битная системы.
Большие перепады амплитуд и несбалансированность (неуравновешенность) двоичной 2-х уровневой (1-но битной,"однопроводной"), троичной 3-х уровневой ("однопроводной") и четверичной 4-х уровневой ("однопроводной") систем менее подходят для циклических процессов (типа вращения).

В механике, как в исторически более старшей науке, эта несбалансированность и меньшая пригодность для циклических процессов (типа вращения) более очевидна, чем в исторически более младшей электронике, но в электротехнике, при передаче больших мощностей сбалансированная и позволяющая передавать бОльшую мощность (о чём есть соответствующая теорема) 3-х фазная система переменного тока, не смотря на бОльшее количество проводов, вытеснила и однофазную и несбалансированную двухфазную системы переменного тока с мЕньшим количеством проводов. Очвидно, что эта же теорема справедлива и при передаче информационных сигналов и при 3-х фазной (3-х битной) системе сигнал можно передать на бОльшие расстояния с меньшими потерями мощности.

[AndrejKulikov]

Многие пишут о "перекосе" длительностей импульсов в TRIMUX'е. Ниже приведена модель с "выравниванием" длительностей импульсов в TRIMUX'е. По ходу выяснилось, что TRIMUX, приведённый в посте, - это трёхуровневый ("однопроводный") псевдовариант известной унарной троичной логической функции "инвертор Лукасевича" (InvL, NOTL, FT1N5).
Эквивалентная схема 1/2 DG403 и 1/4 TRIMUX'а с "выравниванием":

TRIMUX1.JPG

Загрузить Circuit Simulator с моделью.

[AndrejKulikov]

Дальнейшее "выравнивание" TRIMUX'а
В TRIMUX'е очень высокое выходное сопротивление в среднем состоянии (среднее состояние слабенькое), из-за чего нагрузочная способность при низком и высоком уровнях сильно отличается от нагрузочной способности в среднем состоянии, которое, в итоге, и определяет нагрузочную способность всей схемы.

Для устранения этого недостатка необходим третий аналоговый ключ для соединения выхода в среднем состоянии со средней точкой источников напряжения питания. Для этого в схему добавлены два компаратора и небольшая дополнительная логика, а спаренные аналоговые ключи DG403 заменены на отдельные аналоговые ключи DG401:

F1TN5 Lucasevich invertor NOTL.JPG

Загрузить Circuit Simulator с моделью.

[AndrejKulikov]

Дальнейшее "выравнивание" TRIMUX'а
Более точная эквивалентная схема псевдоинвертора Лукасевича на 4-х полевых CMOS транзисторах с разными напряжениями включения:

FT1N5.JPG

Загрузить Circuit Simulator с моделью.
На эквивалентной схеме два компаратора инвертирующие и два компаратора неинвертирующие.

[Shaos]

Вышеприведённые картинки ни к тримуксу, ни к аналоговым ключам не имеют никакого отношения, поэтому я перенёс их сюда

[AndrejKulikov]

На рисунке представлены графы состояний и переходов в физических реализациях многозначных систем: в обычной двухуровневой двоичной системе (Bynary), в многобитных ("многопроводных") системах: трёхбитной ("трёхпроводной") троичной системе (3B BCT), в четырёхбитной ("четырёхпроводной") четверичной (Quadro) системе (4B BCQ), в пятибитной ("пятипроводной") пятиричной (Penta) системе (5B BCP) и в многоуровневых ("однопроводных") системах: в трёхуровневой ("однопроводной") системе (3LCT), в четырёхуровневой ("однопроводной") системе (4LCQ) и в пятиуровневой ("однопроводной") системе (5LCP):

system.JPG

По графам видно, что хотя "однопроводные" физические реализации многозначных систем (3LCT, 4LCQ и 5LCP) и являются многозначными (трёхзначной, четырёхзначной и пятизначной), но, из-за отсутствия некоторых очень важных переходов, они не являются полноценными троичной, четверичной и пятиричной системами. Полноценными же физическими реализациями многозначных систем (троичной, четверичной и пятиричной) являются многобитные физические реализации многобитных систем (3B BCT, 4B BCQ, 5B BCP) и их "младшие сёстры" (2B BCT, 3B BCQ и 4B BCP).

[Shaos]

Ненужно растекаться мыслию по древу - "трёхпроводная троичка" живёт только в пределах этого топика...

[AndrejKulikov]

На рисунке представлены графы состояний и переходов в физических реализациях многозначных систем: в обычной двухуровневой двоичной системе (Bynary), в многобитных ("многопроводных") системах: трёхбитной ("трёхпроводной") троичной системе (3B BCT), в четырёхбитной ("четырёхпроводной") четверичной (Quadro) системе (4B BCQ), в пятибитной ("пятипроводной") пятиричной (Penta) системе (5B BCP) и немного изменённые графы состояний и переходов в многоуровневых ("однопроводных") системах: в трёхуровневой ("однопроводной") системе (3LCT), в четырёхуровневой ("однопроводной") системе (4LCQ) и в пятиуровневой ("однопроводной") системе (5LCP):

system2.JPG

По графам видно, что хотя "однопроводные" системы (3LCT, 4LCQ и 5LCP) и являются многозначными (трёхзначной, четырёхзначной и пятизначной), но они не являются полноценными троичной, четверичной и пятиричной системами, так как в них отсутствуют некоторые очень важные переходы, а полноценными многозначными системами (троичной, четверичной и пятиричной) являются многобитные системы (3B BCT, 4B BCQ, 5B BCP) и их "младшие сёстры" (2B BCT, 3B BCQ и 4B BCP).

[AndrejKulikov]

Трёхуровневый ("однопроводный") псевдоинвертор Лукасевича
Снимок эквивалентной модели 4-х транзисторного трёхуровневого (3-Level LevelCodetTernary, 3L LCT, "однопроводного") псевдоинвертора Лукасевича на котором видно, что при переключениях из состояния +1 в состояние -1 и из состояния -1 в состояние +1 на самом деле происходят два последовательных переключения:
1. из состояния +1 в состояние 0 и
2. из состояния 0 в состояние -1
и
1. из состояния -1 в состояние 0 и
2. из состояния 0 в состояние +1.
В обоих случаях схема находится в состоянии 0 приблизительно 1/3 от длительности фронта импульса переключения - tf.

Psevdo FT1N5 InvL NOTL.JPG

Загрузить онлайн HTML5-версию симулятора Circuit Simulator с моделью.

Граф, на котором видно, что при переключениях из состояния +1 в состояние -1 и из состояния -1 в состояние +1 на самом деле происходят два последовательных переключения:
1. из состояния +1 в состояние 0 и
2. из состояния 0 в состояние -1
и
1. из состояния -1 в состояние 0 и
2. из состояния 0 в состояние +1,
а прямых переключений из состояния +1 в состояние -1 и из состояния -1 в состояние +1 не происходит.

Graf Psevdo FT1N5 InvL NOTL.JPG

Из этого следует, что трёхуровневые (3L LCT, "однопроводные") физические реализации троичных логических элементов выполняют не все троичные логические функции, а только усечённые подмножества троичных логических функций, в которых не происходит прямых переходов из состояния +1 в состояние -1 и из состояния -1 в состояние +1.

[petrenko]

Cие является не столь великим затруднением, чтоб перестать разсматривать и однопроводные решения наряду с другими.

Ведь никто не запрещает на время переходных процессов держать выход в (так называемом)Z-состоянии (высокоимпедансном).
Да, это по ещё одному элементу ( например мдп-транзистору ) на лог.блок
, вероятно тактируемому от некоего общего генератора, так, что схема должна стать синхронной.
Окончательно однозначно ещё не определено, что экономичнее ( в смысле площади кристалла ) - три провода или же доп. транзисторы и др. схемы .

Так что ежели у Вас получится хотя бы приблизительно нарисовать (в "кремне-пред-рисовалке" какой-нибудь) топологию
( не обязательно как хозяин данного сайта заказывать в реальном кремнии , ибо дороговато )
, то можно будет посравнивать уже не на словах.

[AndrejKulikov]

Ведь никто не запрещает на время переходных процессов держать выход в (так называемом)Z-состоянии (высокоимпедансном).

Высокоимпедансное состояние (Hi-Z-состояние) является четвёртым состоянием к трём уже имеющимся состояниям, поэтому такая система имеет четыре состояния, является четырёхзначной и относится уже не к трёхзначной (троичной) логике, а к четырёхзначной (четверичной) логике, а обычная четырёхбитная четверичная физическая система (4B BCQ) и даже её "младшая сестра" - трёхбитная четверичная физическая система (3B BCQ) включают в себя полностью все троичные логические функции, как усечённое подмножество, и без использования высокоимпедансного состояния (Hi-Z-состояния), а обычная трёхбитная троичная физическая система (3B BCT, "трёхпроводная") включает в себя все троичные логические функции и без четвёртого состояния.

Graf 4.JPG

Окончательно однозначно ещё не определено, что экономичнее ( в смысле площади кристалла ) - три провода или же доп. транзисторы и др. схемы.

Если "трёхпроводные" линии делать пятислойными (металл-диэлектрик-металл-диэлектрик-металл, МДМДМ), то они займут на кристалле почти такую же площадь, как и "однопроводные" линии.

[petrenko]

Cударь, "гран-пардон", но Вы неверно изобразили "барона>*>герцога" перехода - на Вашей диаграмме нету двунаправленной "графочки" "0"<->Z ..

Насчёт пяти слоёв Вы тож слегка недосчитали : даже ежели подложку не учитывать
( или обозвать "нулевым слоем" )
, то всё равно меж подложкой и металлом надо бы "ыщчё" первый слой диэлектрика .

И будет ли работать эдакая линия в реале ??????

Кроме того мало кто ( "не только лишь все"(с) .. ) считает двоичную с Z-состоянием "троичной"
, так с чего бы вдруг троичную с Z-состоянием считать "четверичной" ?????

Ну Вы в общем попробуйте " ( в "кремне-пред-рисовалке" какой-нибудь ) " нарисовать топологию, а там уж и поговорим по существу. Ok ?

[TernarySystem]

Если "трёхпроводные" линии делать пятислойными (металл-диэлектрик-металл-диэлектрик-металл, МДМДМ), то они займут на кристалле почти такую же площадь, как и "однопроводные" линии.

... я думаю здесь в пользу реализации троичной однопроводной против трёхпроводных, вступает Закон Джоуля - Ленца: Q = I^2*R*t. А именно ток в квадрате - то есть тепла в таком проводнике будет выделятся на порядок больше...

[petrenko]

Ну вот "ышчо" один мечтатель ....

Сударь "тролль"~"Ternary"System (fake,logistered,non-balanced) , а будьте столь любезны
, поведайте нам, каков диапазон значений токов, "гуляющих" по металлизациям криcталлов
ну скажем топо-норм от "древних" 5микрон до современных 45нм ???

( Ну чтоб не было очередного безпредметного "тро-ло-ло-ло" на ~30 страниц про нашу "безграмотность", Вашу "осведомлённость" и знакомство с Джоулем и Ленцем лично и прочая и прочая .. )