Логический элемент «запрет»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нн 42325 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 04.02.72 (21) 1743664/26-9с присоединением заявки031 1900 риоритет Государственный комитеСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий 53) УДК 621.374,32(71) Заявитель Институт электроники и вычислительной техники АН Латвийской С(54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ЗАПРЕ Данный логический элемент предназначен для использования в быстродействующих устройствах дискретной автоматики, вычислительной и измерительной техники, в частности при построении высокоскоростных реверсивных счетных и сдвиговых устройств.Известны логические элементы Запрет, содержащие переключатель тока на транзисторе, база которого соединена с шиной потенциального сигнала, обращенный диод и накопительный диод, соединенный с шиной импульсного сигнала.Предложенное устройство отличается от известных тем, что в него введены усилитель- дискриминатор на дополнительном транзисторе с туннельным диодом в эмиттере и транзистор обратной связи, у которого база подключена к эмиттеру дополнительного транзистора, а коллектор - к точке соединения накопительного диода, базы дополнительного транзистора и коллектора транзистора переключателя тока, эмиттер которого соединен через резистор с шиной питания и через обращенный диод, включенный в обратном направлении, - с общей шиной.Эти отличия позволяют повысить быстродействие и надежность элемента.Приведенная на чертеже принципиальная схема логического элемента Запрет предусматривает работу с отрицательными сигналами, однако при изменении полярности включения диодов и источника смещения, типов проводимости транзисторов она может быть использована в системах положительной ло гики.Логический элемент Запрет содержитбыстродействующий переключатель тока на транзисторе 1, обращенный диод 2, резистор 3, накопительныи диод 4, усилитель-дискри минатор на дополнительном транзисторе 5 итуннельном диоде 6, транзистор обратной связи 7. Управляется элемент по входным шинам 8 от источников напряжения с малым внутренним сопротивлением, причем уровню логи ческого нуля соответствует нулевое напряжение входных сигналов, а уровню логической единицы соответствует некоторый отрицательный уровень напряжения.При отсутствии на шине 8 запрещенного 20 потенциального сигнала отрицательной полярности (нулевое напряжение) через резистор 3, транзистор 1 и накопительный диод 4 протекает ток от источника постоянного смещения Е. Базовым током транзистора 1 при до статочно большом его коэффициенте усиленияпо току можно пренебречь. Вольт-амперную характеристику прямой ветви обращенного диода 2 выбирают такой, чтобы ток, протекающий через этот диод при отсутствии запреща ющего сигнала на шине 8, был пренебрежи60 мо мал по сравнению с током через транзистор 1.1 адениеы нап 1 гяжепия на накопительномдиоде ч дополнительныи транзистор о усилителя-дискриминатора смещается в активнуюооласть раооты, и его эмиттерный ток протекает через туннельныи диод Ь, 1 газовым токомтранзисгора о ьрн досгагочно оольшом его коэффициенте усиления по току могкно пренеоречь,В результате протекания эмигтерпого то"атранзистора 5 через диод 6 порог сраоатывания усилителя-дискриминатора снижается,т. е. создаются благоприятные условия дляего срабатывания с весьма малой задержкой,Изменяя сопротивление резистора 3 и вольтамперную характеристику накопительного диода 4, могкно варьировать величину порогаусилителя-дискриминатора в широких пределах. Вместе с тем при заданной вольт-амперной характеристике диода 4, благодаря егостабилизирующим и термокомпенсиру ющимсвоиствам, обеспечивается неизменность выбранной величины порога сраоатывания усилителя-дискриминатора при значительных разбросах сопротивления резистора 3, значительных изменениях напряжения смещения Еи температуры.1 ак как рабочая точка диода 6 находитсяна туннельной ветви его вольт-амперной характеристики, то напряжение на нем пренебрежимо мало, и транзистор обратной связи 7закрыт.Имеющийся на входной шине 9 отрицательный импульс запирает накопительный диод 4и переключает ток в базу дополнительноготранзистора 5, вызывая срабатывание туннельного диода 6 усилителя-дискриминатора.Благодаря рассасыванию заряда, накопленного за время протекания через диод 4 прямоготока, и уменьшенному порогу срабатыванияусилителя-дискриминатора происходит ускоренное переключение диода 6 эмиттерным током транзистора 5. Вследствие этого выходной импульс на диоде 6 задерживается относительно импульса на входной шине 9 на доли наносекунды.Величина накопленного заряда экспоненциально зависит от длительности протеканияпрямого тока и существенна при длительностях 3 - 5 нсек, что соответствует частоте работы логического элемента 300 - 200 Мгц.За счет индуктивного характера изменениявыходного сопротивления дополнительноготранзистора 5 и благодаря наличию участкаотрицательного сопротивления вольт-амперной характеристики туннельного диода 6 выходной импульс усиливается по напряжению.Нагрузочная способность логического элемента Запрет, определяемая усилением по мощности транзистора 5, работающего в режимеэмиттерного повторителя, достаточно велика.Запираемый накопительный диод 4 в цепиимпульсного сигнала обеспечивает очень широкий диапазон изменения амплитуды им 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пульсного сигнала, что повышает надежность устроиства.Выходной импульс на туннельном диоде 6 включает транзистор обратной связи 7, который с небольшой задергккой шунтирует накопительный диод 4, вызывая ускоренное рассасывание заряда, накопленного в базе этого диода, Это дает возможность повысить частоту повторения импульсного сигнала на шине 9 и, следовательно, повысить быстродействие. В результате шунтирования базы дополнительного транзистора 5 выходной импульс формируется по длительности. Кроме того, отрицательная обратная связь по напрягкению стабилизирует работу этого транзистора в переходном режиме.Формирующие и усилительные свойства логического элемента Запрет позволяют разбить его на практически неограниченное число каскадов,Легко видеть, таким образом, что при нулевом напряжении на шине 8 импульсный сигнал на шине 9 не запрещается, т. е. справедливо логическое соотношение для входных и выходных сигналов С=АВ.При наличии на шине 8 потенциального запрещающего сигнала отрицательной полярности (единичный уровень напрягкения) через резистор 3 и обращенный диод 2 протекает ток. Остальные компоненты схемы обесточены. Амплитуда запрещающего сигнала может изменяться в очень широких пределах, причем от источника этого сигнала потребляется очень небольшая энергия, так как он запирает транзистор 1 переключателя тока и переключает ток транзистора 1 в цепь обращенного диода 2. 1-1 аличие в цепи переключения тока, задаваемого резистором 3, обращенного диода 2 позволяет повысить частоту смены уровней потенциального запрещающего сигнала на шине 8, Кроме того, стибилизирующие свойства обращенного диода 2 обеспечивают некритичность к разбросам номинального сопротивления резистора 3, изменениям напряжения смещения и амплитуды потенциального сигнала на шине 8.Поскольку при наличии на шине 8 запрещенного потенциального сигнала все компоненты схемы за исключением резистора 3 и обращенного диода 2 обесточены, воздействие импульса на шине 9 не вызывает срабатывания неподготовленного усилителя-дискриминатора, порог срабатывания которого в данном случае велик и помеха за счет барьерной емкости накопительного диода 4 легко им дискриминируется. Очевидно, что и в этом случае для входных и выходных сигналов справедливо логическое соотношение С=АВ,Предмет изобретения Логический элемент Запрет, содержащий переключатель тока на транзисторе, база которого соединена с шиной потенциального сигнала, обращенный диод и накопительный ди423251 в)T ставитель Н. Дубровская Редактор Б. Федотов Техред Т Курилко Корректор А, Степанова3 аказ 2213/16ЦНИИ Изд.680 Государственного по делам изо Москва, Ж.зоТираж 811комитета Совета Минисретений и открытийРаушская наб., д. 4/6 ПодписнСССР ипография, пр. Сапунова, 2 од, соединенный с шиной импульсного сигнала, отличающийся тем, что, с цель 1 о повышения его быстродействия и надежности, в него введены усилитель-дискриминатор на дополнительном транзисторе с туннельным диодом в эмиттере и транзистор обратной связи, у которого база подключена к эмиттеру дополнительного транзистора, а коллектор - к точке соединения накопительного диода, базы дополнительного транзистора и коллектора транзистора переключателя тока, эмиттер которого соединен через резистор с шиной питания и через обращенный диод, включенный в обратном направлении, с общей шиной,