Логический вентиль

(71) Заявител осковский ордена Трудового Красног физико-гехнический институт ВЕНТИЛЬ,(84) ЛОГИЧ ых, спожность,дов у трап в интеграпьотноси азначе льсной испопьзоваента при. Фаст о йкнх вых апиэации оцьзоипов 20 Изобретение тся к импутехнике и предн но дпяния в качестве базового элемпроектировании маломощных и р дествукщих схем И-ИЛИ-НЕ.Известен логическийжащий токозадакщий эпечающий п-р-п транзисторого соединен с первойбаза соединена с первэадакщего элемента,рого соединен с второйОсобенностью рассмотявляется то, что повышествия в них достигаетсяв качестве перекпючающШоттки 111 .Недостатками таких вентилей явпяайцся; во-первых, необходимость испватьв них диоды Шотии двух т(с высоким барьером в качестверукицих диодов и с низким барьером вкачестве раэвяэывакзцих), что сужаеттемпературный диапазон работы и помеэлемент, содермент и переклюР эмиттер котошиной питания,ым выводом токе- овторой вывод котошиной питании,ренного вентиляние быстродейиспользованиемего транзистора хоустойчивость, и, во-вторреализации несколь озистора при его реном исполнении.Известен вентиль, предназначенный для реализации функций И-ИЛИ-НЕ и содержащий. токоэадаюший элемент, входные (раэвяэывакщие базовые) диоды Шоттки и многокоппекторный транзистор типа п-р-п, коппекторы которого соединены с выходами вентиля, эмиттер соединен с первой шиной питания, база соединена с первым выводом токозадакщего элемента и с анодами упомянутых диодов Штеттин, катоды которых соединены с входами вентиля, второй вывод токозадающего элемента соединен с второй шиной питания 2, .Недостатком известного вентиля является невысокое быстродействие, обусловленное насыщенным режимом работыперекпючакйцего транзистора, Подкпючать жэ в вентиле шунтирукщие диоды Шоттки известным образом между базоймногоколлекторного транзистора и каждым из коллекторов нецелесообразно -это резко усложнит схему (нужно большое количество диодов другого, по сравнению с развязывакцтими диодами, типа)и, как было указано выше, снизит еепомехоустойчивость, Кроме того, вентильбудет чрезвычайно сложно реализоватьв виде интегральной схемы,Цель изобретения - повышение быстродействия венгилк 1 без его усложнеДля достижения поставленной цели влогическом вентиле, содержащем токоэадакхций элемент, входныедиоды Шотткии многоколлекторный транзистор типа п-рпколлекторы которого соединены с выходами вентиля, эмиттер соединен с первойшиной питания, база соединена с анодамивходных диодов Шоттки, катоды которыхсоединены со входами вентиля, токозадающий элемент включен между базой многоколлекторного транзистора и второй шиной питания, в качестве токозадакюцегоэлемента использован диод Шоттки, катодкоторого соединен с базой многоколлекторного транзистора, а анод - с второйшиной питания.На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого вентиля,Логический вентиль содержит 1 диод 1Шоттки в качестве токозадакзцего элемента, входные диоды 2 Шоттки, многоколлекторный транзистор типа п-р-п 3,входы 4, выходы 5, первую и вторуюшины 6 и 7 питания соответственно,Коллекторы многоколлекторного транзистора 3 соединены с выхоаами 5 вентиля,эмиттер соединен с первой шиной питания 6, база соединена с катодом 1 диода Шоттки и с анодами 2 входного диодов Шоттки, катоды которых соединены со входами 4 вентиля. Анод диода1 Шоттки соединен со второй шиной 7питания, При интегральной реализациипредлагаемого вентиля входные диоды2 Шоттки создаются, например, в р-баземногоколлекторного транзистора или вобщей дпя транзистора 3 п-области, ичто является опним из важных постоянствустройства, имеюг одинаковую высотубарьера диода 1 Шоттки.Логический вентиль работает следующим образомПри наличии высокого потенциала навсех входах 4 (т.е, при поступлении наних информационных сигналов, соответствукхцих логическим "1 ") многоколлекторный транзистор 3 "включен", Напряжение питания Е выбирается таким образом, чтобы с учетом падения напряжения на диоде 1 Шоттки Чф в базу втекал бы требуемый (исходя из компромиссных требований к быстродействию ипотребляемой мощности) ток д, привос 5 тщий к падению напряжения на эмигтерномпереходе"и = Е -ЧФл 10 Появление хотя бы на одном иэ входов4 низкого потенциала (т.е. при поступле-.нии на него информационного сигнала,соответствующего логическому О") увеличиваег ток через диод 1 Шогтки до ) 15 величины .) : где 9- нормальный ф коэффициент усиления п-р-п транзисторав схеме с общим эмиттером, и увеличивает падение напряжения Чр. Напряжение на эмиттерном переходе уменьшается, 2 О теперь станет Чр =Е - Чф и (при соответствующем выборе тока через многоколлекгорный транзистор и напряженияпитания) ток через его коллекторы резко уменьшается, транзистор "выключаТаким образом, один рассматриваемый:вентиль реализует функцию И-НЕ.При обьединении коллекторов у различньтх многоколлекторных транзисторов, зо т,е. при объединении выходов 5 у различных предлагаемых логическихвентилей реализуется функция И-ИЛИ-НЕ.Несмотря на отсутствие шунтирующегодиода Шоттки, который в известных вентилях включается для ограничения степени насыщения переключающего транзистора, параллельна его коллекторномупереходу, в предлагаемом вентиле многоколлекторный транзистор 3 всегда 40работает в ненасыщенном режиме. Приналичии логического "О" хотя бы тщ одном из входов вентиля многоколлекторного транзистор 3 "заперт", через него протекает малый ток. При наличиилогической "1 " на всех входах вентиля 45Умногоколлекторного транзистор 3 открыт"., но не насьпцен, так как взаимосвязи между входными диодами Шоттки2 и идентичным диодом Шоттки 1 обеспечивает в этом состоянии падение напряжения на коллекторе Чк,:Е-Чф -Чипри правильном выборе параметров схемы можно обеспечить условие Ч-Ч+О,где Ь, Ч - напряжение логического перепа-да (обычно от нескольких десятков мВ 55 до 0,1-0,2 В), Чн - напряжение насыщения транзистора при коллекторномтоке )г Величина насыщения многоколлекторного транзистора уменьшается с5 9403081 буменьшением величины ЬЧ и с уменьше- тки и многоколлекторный транзистор типа нием прямого падения напряженияна . п-р-п, коллекторы которого соединены с диодах Шоттки при одном и том же токе выходами вентиля, эмиттер соединен с,Ччерез них (т.е. с уменьшением высоты первой шиной питания, база соединена с потенциального барьера контакта металл -анодами входных диодов Шоттки, катоды полупроводник). Малый логический пере- котбрых соединены с входами вентиля пад приводит к дополнительному повы- токоэадаквций элемент включен между шению быстродействия (среднее время базой многоколлекторного транзистора и переключения очень мало и обычно сос- второй шиной питания, о т л и ч а ютавляет 0,5-1 нс). 6 щ и й с я тем, что, с целью цовышенияПредлагаемый логический вентиль мо- быстродействия, в качестве токоэадаюжет работать от низковольтного источ- щего элемента использован диод Шоттки ника питания. (не более 1,2 В), просто катод которого соединен с базой много- возможна реализация в интегральном коллекторного транзистора, а анод - с исполнении по стандартной технологии 35 второй шиной питаниямаломощных ТТЛ-схем с диодами Шоттки. Логический вентиль может Мать ис- Источники информации,пользован в качестве базового элемента принятые во внимание при зжпертиэе субнаносекундных ИС. 1, Орлов Б. В., фурсин Г. И. фЭлекго тронная промышленность, 1977, Ж 3,с. 54-58, рис. 2-.3.Формула и зо бретения 2. Еезбородников Б.А., ОрловБ.В.,Фурсин Г. И., Шетинин Ю. И. "ЭлектронЛогический вентиль, содержащий токо- ная промышленность", 1978, М 3, с. 26; эадакеций элемент, входные диоды Шот. рис. 2 ж (прототип). Составитель А. Якова Техред Т, Фанта нов Корректор А. Дзятка Редактор Е,Заказ 4687/ Подл ого комитетаи открытиЯ Раушская на 8Тираж 959ВНИИПИ Государственнпо деламизобретени 035, Москва, ЖСССР