Синхронный логический элемент

Союэ Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 26.10.77Гасудврстввнный ноинтет Совета 1 йнннстроа СССР на делам нзнбретаннй н аткрытнй(72) Авторы изобретения Таганрогский рвдиотехнический институт им, И, ДКалмыкова(54) СИНХРОННЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Изобретение предназначено для построения синхронных (динамических) устройств вычислительной техники, в частности микроэлектронныхИзвестен синхронный логический элемент (СЛЭ), представляющий собой триггер с н посредственнымн связямн нв двух многоэмиттерных транзисторах, причем свободные от триггерных связей эмиттеры одного из транзисторов испопьэуютса как входные ц пи СЛЭ. Для обеспечения установки в определенное состояние при отсутствии на входе сигналов с низким уровнем напряжения один из свободных от триггерных свизей эмиттеров второго транзистора триггера соединен через резистор с обшей шиной, Тактирование осуществляется с помощью транзисторного ключа .1 .Недостатками этого элемента являются использование в схеме резисторов и необходимость создания изолированных областей дпя размещения резисторов и транзисторов при изготовлении элемента в виде микросхемы, Все это приводит к увеличению плошади, занимаемой рлементом иа поверхности 2кристалла, к снижению быстродействаи вследствие влияния значительных емкостей, реэисторов и изолирующих структур,11 ель изобретения - уменьшение мощности,потребляемой элементом от источника питания.Для этого в синхронный логический елемент введены двухколлекторный транзистор,фиксирующий диод и диод с малым прямымпадением напряжения (например, диод Шоттки), причем эмкттер,двухколлекторноготранзистора соединен с источником питания,база . с, объединенными эмиттерами многоэмиттериых транзисторов, коллекторы - ссоответствующими баэамк многоэмиттерпыхтранзисторов, анод фиксирующего диода соединен с объединенными эмиттерами миогоэмиттерных транзисторов, анод диода с малым прямым падением напряжения соединен20 с одним нз свободных эмиттеров второгомногоэмиттерного транзистора, а катоды диодов соединены с общей шиной,- На фиг, 1 дана принципиальная ааектрическая схема элементами на фиг 3 - топюйО25 гия элемента, 573 мМ 1Синхронный логи иц:кий элемент содержитдва перекрестно соединенные мноа оэмиттерные транзисторы 1 и 2, образующие триггер,токозадающий транзистор В, ключевой транзистор 4, фиксируЬщий диод 5 ( Ю ) и дод 6 с малым прямым падением напряжения( О).Источник питающего напряжения включается между эмиттером транзистора В и общей шиной. Тактовые импульсы подаются набазу транзистора 4. Входные логические сигналы подаются на свободные от триггерныхсвязей эмиттера транзистора 1, а выходныеснимаются с коллекторов транзисторов 1 и25Элемент может работать в режиме хранения (транзистор 4 насыщен при подаче импульса.Тя ) и в режиме установки (транзистор 4 закрыт),И режиме хранения, потнцив а на входных эмиттерах элемента, соединенного с аналогичными элементами второй фазы тактовыхимпульсоь, могут изменяться от Удо ЕГ4напряжение на диоде ,э при закрытом транзисторе 4, Так как потенциал объединенных эмиттеров транзисторов 1 и 2 равенДэ, изменение логических состоям.этч,нлсний элементов второй фазы ТИ не изменяетсостояние рассматриваемого. элемента, такКах 23, .,и р" П - переходы 30входных эмиттеров заперты ( ), . -напряжение насыщения транзистора 4),В режиме установки потенциал объединенных эмиттеров равен У, а потенциалывходных эмиттеров могут изменяться от 35Цдо ЕЕсли хотя бы один из входных эмиттеров.имеет потенциал У, тс р - и переход этого эмиттера открыт и базовый токотводится от транзистора 1 на общую шину, 0траазистор . выключается, транзистор 2включаетсяе,Если все входные эмиттеры имеют потекциал Е, то транзистор Х включается, а транзистор 2 выключается, так как базовый токотводится от транзистора 2 через диод 6на общую шину, условие работоспособностиэлемента запишется в видесЦк.втч. ндс п 2 пИз приведенного выше ясно, что элементреализует логическую функшпо И/ИЕ,Из приведенной на фиг, 2 топологии СЛЭьпдпо, что схема элемента позволяет выполнить ьое элементы одной фазы ТИ в общей изоли оапной области, причем подложка является .каттером транзистора 3, обслуживаюшего элементы обеих фаз. Ключевой тра 1 зистор 4, диод 5, база транзистора В - общие для элементов одной фазы ТИ, Коллекторы транзистора В являются базами транзисторов 1 и 2. База транзистора Э является эмиттером транзисторов 1 и 2 и коллектором транзистора 4,Отсутствие резисторов, совмещение функций нескольких компонентов в одной полупроводниковой области обеспечивает высокую степень интеграции при изготовленииэлемента в составе И, дает выигрыш вбыстродействии при равной с известным элементом потребляемой мощности,Применение предлагаемого синхронногологического элемента СПЭ для создания интегральных цифровых устройств позволит увеличить степень интеграции элементов накристалле, увеличить быстродействие и Уменьшить потребляемую элементом мощность.Формула изобретенияСинхронный логический элемент, содержащий два многоэмиттерных транзистора, коллекторы которых перекрестно соединены сбазами, один из эмиттеров каждого многоэмиттерного транзистора соединен с коллектором биполярного транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база - стактовым входом элемента, свободные эмичътеры первого многоэмиттерного транзисторасоединены с входными шинами элемента,о т л и ч а ю щ и й с я тем, Что, с цельюуменьшения потребляемой мощности, в неговведены двухколлектсрный транзистор, фиксирующий диод с малым прямым падениемнапряжения (например, диод Шоттки), причем эмиттер, двухколлекторного транзисторасоединен с источником питания, база - собъединенными эмиттерами многоэмиттерныхтранзисторов, коллекторы - с соответствующими базами многоэмиттерных транзисторов,анод фиксирующего диода соединен с объединенными эмиттерами многоэмиттерных транзисторов, анод диода с малым прямым падением напряжения соединен с одним из свободных эмиттерсв второго многоэмиттерноготранзистора, а катоды диодов соединены собшей шиной,Источники информации, принятые во вн- манпе при экспертизе;Л., Микроэлектроника, Под,ред, Л, А, Васе кк оп а, вып, Й, М , "С оветск ое радио", 1975, с. 3,50,