Комплементарный логический элемент ии-не

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СфЮЗ СааЕПМНХ Сюцнэннстнчбсннх Распубпни(22) Заявлено 2204.77 (21) 2477873/1 03 К 19/02 с присоединением заявкиГосударственный СССР но делам изо 6 и открыт2 Авто А.Н. Б етения ни Заявитель Московский физико-технический инстит(54) кОмплементАРныИ лОГИческий элемент И/И-НЕное изобретение от ам импульсной и ци частности, к логич ЭВМ.естен логический э ллельно включенным ными повторителям миттерами с базой стора переключателсмещением, относ рно-эмиттерной свя статку данного устройства значительное потребление носится к уст фровой техниеским элеотн мощ лемент (и входным и, соеди входного я тока, ящийся к занно й логимитт е 11 К недостаткам данного элементаследует отнести повышенное напряжениепитания вследствие последовательноговключения как минимум двух прямосмещенных р - и переходов между шинамипитания и общей, а также значительное потребление мощности при стандартных уровнях логических сигналов,что.препятствует воплощению данныхлогического элемента в виде большихинтегральных схем БИС),Наиболее близок к предлагаемомулогический элемент И/И-НЕ, содержащий параллельно включенные входныеэмиттерные повторители и выходнойпереключатель тока на И - р - и транзисторах 123. омнта. х м лючаах 3,б ель 7 ором лемен Дан ройств ки, в ментам Изв с пара эмиттер ными э транзиК недооситсяности.С целью снижения напряжения питания и потребляемой мощности в комплементарный логический элементИ/И-НЕ, содержащий параллельно включенные входные эмиттерные повторители на и - р - и транзисторах и выходной переключатель тока на и - р- птранзисторах, введен эмиттерный повторитель на- и - р транзисторе,вход которого соединен с выходом вхных эмиттерных повторителей, а выход - со входом выходного переключателя тока,На чертеже приведена схема к плементарного логического элемеНа входе логического элемент стоят М параллельно включенных ных эмиттерных повторителей 1- с нагрузочным эмиттерным резист 2, которые используются для вво информации, соединенные с перек телем тока на и -р- и транзистор 4 с коллекторными резисторами 5 через р-и-р эмиттерный повторит ,.с нагрузочным эмиттерным резист 8, Комплементарный логический э5(1 имеет неинвертирующие выходы 9 и 10 и инвертирувяций выход 11.Для повышения быстродействия транзисторы повторителей (, - ( и 7 работают в активном режиме при невысоких логических перепадах.В некоторых специфических режимахвозможно использование этих транзисторов в режиме работы с заходом в область отсечки. Режим ЛЭ по постоянному току может быть выбран из условия оптимального распределения полной мощности между повторителями и перек лючателем тока из расчета минимального времени задержки и заданной мощности потребления логического элемента.Для анализа работы ЛЭ используется отрицательная логика, когда за логический 10 ф принимается положительное напряжение, а за логическую11 - отрицательное.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на все входы П - р - п повторителей 11 - "м поданы сигналы логического фО. На эмиттерах транзисторов повторителейи 7 образуется положительное напряжение. Это напряжение передается на базу транзистора 3, вследствие чего транзистор 3 открыт, а 4 - закрыт. На выходе 11 - отрицательное напряжение, или логическая 1, на выходе 10 - положительное напряже ние, или логический 0, При подаче на все входы сигналов логической 1 на эмиттерах повторителейи 7 образуется отрицательное1 мнапряжение. Это напряжение передает- у; ся на базу входного транзистора 3 переключателя тока, вследствие чего транзистор 3 закрывается, а транзистор 4 открывается. На выходе 11 появляется сигнал логического 0, на выходе 10 - сигнал логической1. В зависимости от кодов, поступающих на входы повторителей на выходе 11 переключателя тока выполняется логическая функция А, А Ам, т.е. функция И-НЕ, а на выходе 10 со стороны опорного транзистора 45 4; а также выходе 9 - логическая функция А АА,т.е. функция И,Комплементарное включение и - р-и и р-п- р повторителей 1-(м и 7 позволяет реализовать элементарню логическую функцию проводного И в отрицательной логике (на чертеже показано пунктиром). Данное включение при современной тенденции значительного повышения быстродействия р - и - р транзисторной структуры при совместном интегральном исполнении п - р - п и р- п - р транзисторов больших интегральныхсхем (например, р-и-р транзистор латеральной конструкции по технологии,обеспечивающий граничные частоты гигагерцевого диапазона) позволяет максимально испольэовать быстродействиесхем на биполярных транзисторах.Выходные логические уровни даннойлогики Ор = ОВ, О - 0,2-0,8 Всовместимы с уровнями других распространенных быстродействующих ЛЭ,применяемых в БИС,Вследствие того, что коэффициентпередачи по напряжению эмиттерныхповторителей К( 1, в длинной цепочке ЛЭ во-первых возможно затуханиеРлогического сигнала, во-вторых, за"пас помехоустойчивости логическогоэлемента на эмиттерных повторителяхневысок, необходимо испольэовать вконце такой цепочки элементов формирователи для восстановления уровнейлогического 0 и логической 1,В качестве такого формирователяэффективно использование переключателя тока,обеспечивающегово-первых,восстановление логических уровней и,во-вторых, получение полного наборалогических функций И/И-ЧЕ для построения разнообразных цифровых вычислительных устройств.Данный ЛЭ обладает малыми напряжением питания и потребляемой мощностью. Он может также играть рольформирователя для восстановленияуровней логического 0 и 1, атакже для полного набора логическихфункций в логике на эмиттерных повторителях,Формула изобретенияКомплементарный логический элемент И/И-ЧЕ, содержащий параллельновключенные входные эмиттерные повто. -рители на п -р-и транзисторах и выходной переключатель тока на Ь - р - Птранзисторах, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения напряженияпитания и потребляемой мощности,в схему введен эмиттерный повторитель на р - и - р транзисторе, вход которого соединен с выходом входныхэмиттерных повторителей, а выход -со входом выходного переключателя тока.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Патент США 9 3509362, кл, 307203, 1970,2, ЕЮСсгоп 1 сь, 1967, у. 40 рр. 194, 641654Составит Техред Е Гохсич каз 7542/56 Тираж 106 осударствам иэобре ва Лная,ате едактор Б. Федотов ЦНИИПИпо де13035 Мосилиал ППП ель Ю Фирстов Гаджега Корректор 9 Подписноеенного комитета СССРтений и открытийРазыская наб. д. 45 г. Ужгород, ул. Прое