• Объявления

    • admin

      Просьба всем принять участие!   24.11.2017

      На форуме разыгрывается спектроанализатор Arinst SSA-TG LC (цена 18500 руб). Просьба всем перейти по ссылке ниже и принять участие!
Vendein_RaZoR

Троичная логика vs двоичной в кремнии

47 сообщений в этой теме

Едем дальше. Дальше - геморнее, но зато интереснее в чем-то
Вот схема-аналог двоичного, троичный XOR
GxeSl730TTk.jpg

Появились новые компоненты-функции, такие как ВЫБОР В 0 и ВЫБОР В -1

ВЫБОР В -1 (выдает -1, когда на сигналы на обеих входах совпадают)

Pr9nBbC6Q44.jpg

ВЫБОР В 0 (выдает 0, когда на сигналы на обеих входах совпадают)

lEXlwtd5Avs.jpg

Модификация (МОД) уже была таблица истинности выше, здесь INC МОД, то есть модификация с инкрементированием.

Что интересно, полный сумматор + вычитатель будет такой же почти как и в двоичном виде, но с некоторым отличием

8JofXCsfB9I.jpg

Здесь есть ещё новые функции S и P, замены которым стандартной логикой я не нашел :(

Для P функции (повторитель совпадающих сигналов на обеих входах)

Le6xiZCrzI4.jpg&key=b159e2eacce8f8fd9eef

Для S функции (S - потому что таблица получилась такая прям как буква S) функция принимает 0 на выходе только тогда когда на обеих входах 0, в остальных случаях как по таблице

xcKFbKC9bgg.jpg

Конечно, XOR по-хорошему надо реализовывать на транзисторах и двунаправленных ключах, все такое как в двоичной логике, но пока и так сойдет.
Теперь буду пытаться реализовывать D триггер - это, думаю, последнее...
Реализовывать в троичном виде мультиплексоры, дешифраторы и прочую комбинационную фигню пока смысла не вижу, ибо там все равно многое на двунаправленных ключах наверное будет....
Так что на триггере думаю закончить, дальше уже точно в железе хотя бы инвертор замутить :)

 

Изменено пользователем Vendein_RaZoR

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Быстрый заказ печатных плат

Полный цикл производства PCB по низким ценам!

  • x
    мм
Заказать Получить купон на $5.00

Короче, все, я сдался на RS триггере :wacko:
D триггер я так и не понял какой он будет в троичной логике, так как с синхронизацией непойми как её строить чтоб информации передавалось больше, а не также как при двоичном тактировании двухуровневом.
RS триггер получается такой же как и в двоичном случае только с троичными вентилями 2ИЛИ-НЕ или 2И-НЕ, но таблица истинности расширяется значительно, много всяких, возможно, бесполезных и запрещенных состояний.
rsitrig.gif

Вот таблица истинности для троичного случая RS триггера (троичный сигнал на входах R и S)
EWIdbaWItgQ.jpg

Видно, что при 

(R = - | S = -) хранение

(R = + | S = -) сброс в -

(R = - | S = +) установка в +

(R = + | S = +) запрещенное

(R = 0| S = 0) установка в 0

И ещё всякие разные установки, но основные функции отрабатывает вроде верно. Так толком подробно не рассматривал все функции такого триггера.

Ну что ж, думаю что на этом хватит уж точно ... Пора за деталями для инвертора .... B)

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

И вот я вернулся !

Теперь все в железе )))

Инвертор

Для начала вручную дергал на входе инветора из 0 в + и вот какую картину получил (красный - вход, желтый - выход)

EB6QRa8RL2g.jpg

На входе инветора стоит резистор 150 Ом. По моим скромным подсчетам входная емкость достигает 1 мкФ :D
Не знаю так ли это, просто монтаж проводов тоже пока не очень
uvarGXKxalw.jpg

 

Использовал 5 пар транзисторов IRF9952PBF
http://www.chipdip.ru/product/irf9952/

Да и вообще инветор получился какой то не пороговый, а "аналоговый" :D
Чуть позже буду тестировать ещё...

  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Чего-то действительно инвертор работает не так хорошо как хотелось бы :(

jwuRR5B1qJ8.jpg

Qronyr6Agvk.jpg

mOxT34-YhMQ.jpg

vX-cfI4DZmI.jpg

Как и во время симуляции изначально...
На частоте каких-то 12-13 Гц !!!

  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

На осциллограммах выше просто не подключался общий провод через транзисторы средней точки. А сейчас, у инвертора такое вот быстродействие пока что

GGID5R4CyYw.jpg

Входное сопротивление так себе, так как на входе стоит каскад с общим затвором. Поэтому далее я упростил схему
zkZmnmPBs_0.jpg

"Технологии будущего" тоже мне :D:D:D (как всегда все провально)

Резисторы очень снижают быстродействие, происходят завалы фронтов, не знаю как будет тут, но пока думаю чем заменить

Изменено пользователем Vendein_RaZoR

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Итак, транзисторов меньше, но проблемы те же ....
1PzPa-q-kfY.jpg

Как и в предыдущей схеме....
Вся загвоздка на входе. Каскад с общим затвором...

  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Что-то, я смотрю, тема вообще перестала интересовать кого-либо :)
Может из-за сложности, может из-за скептических взглядов и бесперспективность :wacko:

Но, тем не менее, я сдался

Вот что мне удалось "высосать" из моей схемы инветора на IRF9952PBF

zkZmnmPBs_0.jpg&key=8d9a75c5286c4347f4e9

Кстати, на вход можно вполне приделать двухтактный повторитель, но это если питания не жалко :)

Вся суть не столько во входном сопротивлении, сколько в резисторах R1, R2. Заменить их на источник тока ничем особо не поможет.
Я думаю эта схема является самым "максимумом" что можно было сделать, вряд ли кто-то сможет предложить что-нибудь лучше :unknw:

Полевики попались, конечно, с большой затворной емкостью, целых 200 пФ. Можно взять и по-меньше емкость и быстродействие немного подрастет, но основной завал фронтов приходится из-за резисторов в схеме с общим затвором и другого решения я пока и не нашел :(

Пришлось поднимать питание до 6 В и вот что вышло
vfDbDUqcQCg.jpg

fM8gW4tVvfM.jpg

5ccaP6vC7ZE.jpg

Самое обидное, что при питании меньше 4-5 В работать отказывается :(

В следующий раз, может быть, попробую плату развести с транзисторами дискретными типа bss

Если кто-то предложит что-нибудь лучше, чем использовать общий затвор с резистором или источником тока, то предлагайте, а так, потребление тока все равно для общего затвора приходится поднимать :wacko: так что сдаюсь на время, возможно ....

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
  • Одобряю 2

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 часа назад, Falconist сказал:

Дерзайте! Дорогу осилит идущий.

Хотелось бы надеяться :)
Короче, но пока я сдаюсь ))) Вот это основа инвертора, другой, думаю, быть не может.

Моя версия вместо схемы управления была использовать общий затвор, но идея провалилась .... Может ваша схема управления будет достойна троичного инвертора ;)

mQb8dfAk5KQ.jpg

Все промежуточные, входные и выходные сигналы отмечены какие должны быть для троичного инвертора B)

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

тоже интересовался троичной логикой)
жаль что сейчас из-за учебы времени нет заниматься хобби:(

ТС, имхо молодец.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
kotosob    1 050

@Vendein_RaZoR ,,дойстойная любознательность.Сменил свой отзыв в первом вашем посте на ++,,удачи! :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Короче, чтобы увеличить быстродействие инвертора при одинаковом энергопотреблении его надо делать, что интересно, "дифференциальным"

Но, опять-таки, условно дифференциальным, просто нужно добавить вместо того резистора в схеме с общим затвором 2 транзистора комплиментарных и на них подавать уже сигнал, но дифференциальный.

Получается что-то такое вот

Логический "-" и энергопотребление
iy_4D0qx-Gc.jpg

Логический "0" и энергопотребление

UV3nZO1Ot-g.jpg

Логический "+" и энергопотребление

v6WdDhNKUNA.jpg

По-другому никак ((((

Что я пытался:

1)Поставить как и раньше по 2 транзистора в на выход как в схеме буфера с 3-мя состояниями и уже управлять ими

image223.jpg

Ничего хорошего не вышло, отключать самый верхний и самый нижний транзисторы когда на входе 0 и открывать при + и - при этом довольно затруднительно, схема сильно разрастается

2) Когда я стал пытаться управлять "столбом" транзисторов на подобие схемы с 3-мя состояниями, пришла в голову схема с общим затвором и все упростилось. Но как бы не так, ведь есть резистор в нагрузке от которого надо избавиться, так как он является "балластом" для быстродействия схемы :)

_58dLcLvgYA.jpg
 

3) Пытался опять мудрить со схемотехникой, но ничего хорошего в голову не приходило: использовать другие типы транзисторов (JFET, биполярные, со встроенным каналом), использовать что-то более подходящее вместо общей базы, например как-нибудь управлять транзисторами в затворах комплиментарной пары как тут
ubh5uMyjZrY.jpg

Но опять-таки управлять такой махиной не просто, слишком затратно будет по элементам и не факт, что управлять получится ещё без затрат на энергопотребление. И тут тоже по разным типам транзисторов прошелся - и ничего :mellow:
 

4) В очередной раз думал сдаться и подумал что троичная логика на КМОП это слишком затратно в плане энергопотребления и быстродействия. Короче думал что троичная логика - не для КМОП.
И, все таки, продолжил махинации со схемотехникой. Других вариантов кроме как с общим затвором уже не оставалось, так как самая простая схемотехника. Да, низкое входное сопротивление, но для выхода-инвертора с низким сопротивлением канала - вполне неплохо.

Оставалось только одно - быстродействие. С ним надо было что-то делать и всему виной - резисторы. Менять их на источники тока - тоже самое будет. Нужен был нелинейный элемент с такой вот ВАХ примерно
LIxLuV2ckPE.jpg

Нет, это не резистор в нагрузке. Идеальными кандидатами были только p и n канальные транзисторы по схемам с общим истоком, а вот как ими управлять это был большой вопрос, однако он разрешился с добавлением одного противоположного дифференциального сигнала :)
И, мне кажется, по-другому уже и не придумаешь ...

Вот как в динамике на 10 пФ нагрузки уже по-лучше (2 инвертора)

74NxFtmBHHQ.jpg

IBEHWfrBhzs.jpg

Уже по-лучше, чем раньше
ЗЫ дальше на практике посмотрим как будет ....

  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Итак, практика ! :)

Подал для начала на инвертор дифференциальные сигналы.(желтый - на вход, красный - на транзисторы которые вместо резисторов)
Ep1g3kIWFxY.jpg

И вот что на выходе

ilKoHA0Lro8.jpg

Фронт примерно одинаковый при различных напряжениях питания. Импульсы однополярные пока, то есть из - в + и из + в -, так как возиться с периодами и суммой 2х импульсов уже не хотелось...

Как видно фронт составляет где-то 1.5 мкс и вполне так тянет на максимальную частоту в пол-МГц, что уже значительно больше, чем с резисторами.

Правда из-за звонов трудно понять насколько велико быстродействие, нужны несколько другие транзисторы, менее мощные с меньшей емкостью и тд

Вот те же импульсы только на 500 кГц
UOIzl4uXQcU.jpg

Как видно, то ли из-за емкостей транзисторов, то ли ещё из-за чего, быстродействие страдает (амплитуда на выходе меньше). Сигнал снимался осциллом относительно -, а не общего 0, поэтому немного сдвинуто выше получилось ;)Питание 4...5 В

А вот что происходит на почти 1 МГц

DBVwqMqMBuY.jpg

Точно уже теперь входная емкость 200-400 пФ у IRF9952PBF все портит :mellow: и потребление растет, так как дополнительные транзисторы, которые вместо тех резисторов, переключаются не одновременно со входным сигналом, то есть имеем кратковременный сквозной ток :wacko:

Ну и, напоследок, возьмем частоту 100 кГц (как раньше брали вроде, а может и нет)SYNQ-_rSod0.jpg

Монтаж и емкости входные транзисторов опять не дают ничего толком оценить, но мы заценили все подав большую частоту, несмотря на искажения фронтов.

Вывод: пока однозначно ясно, что даже с емкостью затвора 200-400 пФ, троичный инвертор вполне сможет работать на частоте 1 МГц (к тому же, если учесть ещё кривой монтаж) и выше (может и до 10 МГц сможет, почему бы и нет? :)).

А так, пока на этом можно закончить, дальше только плату с дискретными транзисторами в sot23 готовить ;), а то на макетке тут уже срач
0d3C89sEWgs.jpg

Так вот, частота хоть и меньше, транзисторов больше (подумаешь в 4 раза), входов и выходов тоже теперь по паре, но зато и количество информации увеличивается с ростом разрядности по экспоненте ! B)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Ну и, напоследок, пока что, приведу пример работы уже на нормальный генератор троичного сигнала (желтый - вход, красный - выход) B)

(частота 100 кГц)

bQMCiHiwAGE.jpg

При питании 6...6.5 В
soBpAfLEJQQ.jpg

А вот тут резисторы на входе чуть по-меньше номинала поставил (теперь питание 4...5 В) для имитации выходного сопротивления предыдущего каскада, резисторы - 150 Ом

94Z1VrAwnb4.jpg

70lnRTbdddc.jpg

2OimHiVeCJY.jpg

Дифференциальный входной сигнал можно посмотреть тут
X-FvIi0slBU.jpg

То есть инвертор для троичной логики теперь выглядит так:

6SMuN32lp9I.jpg

Довольно интересно все получилось :), правда транзисторы не очень подходящие для логики, но уже не суть, на 100 кГц и выше вроде нормально, хоть и со звонами и фронтами работает и ладно...:wacko:

Информационный вход - это сам, непосредственно, троичный сигнал, а вспомогательный - это сигнал - инверсия информационного для 2х дополнительных транзисторов, которые мы поставили вместо резисторов тех в схеме (R1,R2).

Так что, думаю, теперь уже точно все, за троичную логику пока можно быть спокойным! B)

ЗЫ единственный недостаток - малое входное сопротивление логического элемента, но это должно решаться

1) хорошим буфером на входе (вроде двухтактного каскада с общим стоком или че-то вроде того)

2) использованием транзисторов с малым сопротивлением канала в открытом состоянии и динамическим сопротивлением тоже

 

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

ЗЫ Кстати, вот что будет если подать простые импульсы на обычный инвертор

OSt4Bc28aYY.jpg

Так что можно считать, скорее всего, что быстродействие обычного инвертора в 3-4 раза выше, чем у троичного при одинаковых условиях (то есть те же транзисторы, емкости, сопротивления и тд), хотя из-за звонов не совсем понятно :)

Изменено пользователем Vendein_RaZoR

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Для тех кто в танке, зацените топологию троичного инвертора по сравнению с двоичным B) это жесть конечно
zwsPJJmmH78.jpg

Площадь в кристалле где то в 3-5 раз больше чем у двоичного аналога. Из-за того что принципиальная схема не симметрична, получается такая вот топология корявая. Нужно что-то делать с шинами -, + и 0, как нибудь их располагать по другому и транзисторы тоже, как нибудь параллельно может | | |  

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Пока народ в данном разделе пытает генераторы Бредини и всякие вечные двигатели на вентиляторах от кулеров с помощью магнитов и строит электростанции, у меня назрела ещё одна идея. 

Как не усложнять схему троичного элемента ? Просто - использовать низковольную логику !
 

Но это, на самом деле не достижимо так просто. В дополнение нужны КМОП транзисторы со встроенными каналами, но с ними беда :(
В чем суть:

До этого мы строили схемы для, в основном, высоковольной логики (от 3-5 В и выше)

С низковольной все проще, рассмотрим на примере инвертора многострадального

EYo2zMrt-Os.jpg

Сквозняк хлещет через край, аж 100 мА ! С этим мы боролись и усложняли схему. Также мы боролись с КМОП встроенным каналом.

А что если уменьшить питание вплоть до порогового напряжения для BSS ( это где-то 1 В) ???

Та же самая схема
tGbZyQLqHEc.jpg

Чики-брики и в дамки, господа ! всего-то 2 нА B)

Потеряет ли схема функциональность ? В целом нет

xgEe6aZWRy0.jpg

XFy2OQjE-cY.jpg

Все те же наноамперы !
Но вот где достать транзисторы для 0 - не понятно, таких вроде бы не существует в продаже. А так, все дело в пороговых напряжениях, надо чтобы транзистор открывался при полном питании, а при половине был закрыт - вот и вся хитрость троичной логики. B)

Не знаю, что в этом случае будет с быстродействием, но, тем не менее, процессорные ядра питаются тоже от 1-2 В обычно

Изменено пользователем Vendein_RaZoR

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
oldmao    1 285

Меня всё же больше интересует прикладной аспект. Пусть АЛУ и ОЗУ работают с троичной логикой. Но ввод и вывод? Как хранить на стандартной флэшке, к примеру, бинарный код? Преобразовав в двоичный, либо разрабатывать троичную флэш-память. То есть встаёт в полный рост сопряжение с существующей периферией. Ой, не зря Брусенцов триты на основе битов использовал...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
13 часа назад, oldmao сказал:

Меня всё же больше интересует прикладной аспект. Пусть АЛУ и ОЗУ работают с троичной логикой. Но ввод и вывод? Как хранить на стандартной флэшке, к примеру, бинарный код? Преобразовав в двоичный, либо разрабатывать троичную флэш-память. То есть встаёт в полный рост сопряжение с существующей периферией. Ой, не зря Брусенцов триты на основе битов использовал...

Как хранить это ещё пока не ясно. Вообще все покрыто мраком на самом деле в троичной области. Над вводом-выводом тоже думал. Может и преобразователи нужны будут, а может и сам принцип сменится.

В тритах на основе битов результаты операций ИЛИ, И и остальных логических будут отличаться от двоичной, результаты будут не схожи с троичной таблицей истинности.

К примеру, возьмите 2 троичных числа +0+ и -0-, то для ИЛИ (MAX(+0+,-0-)) результат будет +0+. А если взять для двоичной, где 00=0, 01 = -, 10 = +, 11 = 0, то MAX(100010,010001) = 110011, то есть 000 в троичной - не сходится. А менять двоичные операции себе дороже опять таки
Или я чего-то не знаю ? :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
_VN_    20

  Существует класс приборов - параметроны http://stu.scask.ru/book_loga.php?id=36 с фазово - импульсным управлением. 

  http://www.libedu.ru/l_d/pospelov_d_a_/logicheskie_metody_analiza_i_sinteza_shem.html

 

Изменено пользователем _VN_

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Верите ли вы или нет, но, все же, троичный базовый элемент - инвертор будет выглядеть как то так (даже с религиозным подтекстом, как бы странно это не звучало) :wacko:

oEfBDU5q3zE.jpg182844_original.jpg

 

Ну и на что похоже ??? В троичной логике нас ждут кресты :D

Кто б знал, бред конечно, но на размышления наводит тема.... :blink:

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас