Логический элемент на переключении тока

(5 й)5 Н 03 К ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКР ЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ(71) Ленинградское объединение электронного приборостроения "Светлана"(56) Алексенко А, ГШагурин И,И, Микросхемотехника. М,: Радио и связь, 1982, с,115118,Микросхемы интегральные. КристаллК 1520 ХМ 2, Исходные данные по проектированию заказных матричных БИС на базовом.матричном кристалле И 60,734,106. 1984,с,43 - 44, 54.Руководящий документ. Микросхемыинтегральные матричные на основе базового матричного кристалла С. Правилапроектирования РДЕЕМ 194 - 88, 1988, с,100,(54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ НА ПЕРЕКЛЮЧЕНИИ ТОКА(57) Изобретение относится к импульснойтехнике, в частности к логическим элеменИзобретение относится к импульсной технике, в частности к логическим элементам на переключении тока, и может быть использовано в сврехскоростных интегральных схемах для построения комбинационной части логических схем,В ряде случаев при построении ЭСЛ-элемента, выполненного на двух уровнях переключения тока, требуется реализовать функцию У = Х 1 Х 2 Хз, причем задержка переключения от любой переменной при этом должна быть минимальна,Известен метод построения функций трех переменных на одном переключаемом токе при трех ярусах его переключения, однако, задержка сигнала, подаваемого на там на переключении тока, и.может быть использовано в сверхскоростных интегральных схемах для построения комбинационной части логических схем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей логического элемента на переключении тока, путем реализации функции трех переменных, Логический элемент на переключении тока содержит пять транзисторов, резистор, два источника тока, две шины опорного напряжения, три входа, выход, десять дополнительных транзисторов и два источника тока. Введение десяти дополнительных транзисторов, двух,дополнительных источников тока и третьего входа позволяет расширить функциональные возможности логического элемента за счет реализации функции трех переменных т = Х 1 х у) хХ 2 Хз, при обеспечении максимального быстродействия и сохранении стабильности уровня логического нуля на выходе без использования диодного фиксатора потенциалов, 1 ил,нижний ярус, оказывается значительно больше задержки прохождения сигнала, подаваемого на верхний ярус. ЬКроме того, значительное число БМК ЭСЛ-типа ориентировано на два уровня переключения тока, что также заставляет ограничиваться двумя уровнями.,Известны элементы, выполненные на двух и более токовых ключах, с двумя уровнями переключения тока, причем максимальная задержка таких элементов примерно равна задержке одного токового ключа.Однако в элементе, построенном данным образом, через резистор, формирующий логический перепад, можетодновременнопротекать О, 1, 2 и более токов токовых ключей. Для стабилизации уровня логического нуля в элемент введен параллельно этому резистору ограничительныр диод, что, однако, не позволяет сохранять достаточно стабильный уровень логического нуля в элементе и приводит к увеличению задержки,Наиболее близким по технической сущности является элемент, реализующий фун 5 10 кцию У = Х 1Х 2 на двух уровнях переключения тока, т,е. он формирует функцию, являющуюся частным случаем требуемой при Хз = 1.Недостатком этого элемента является 15 невозможность реализации функции У = Х 1 х Х 2 ХЗ от.трех переменных, каждая из которых отлична от сопз 1.Целью изобретения является расширение функциональнйх возможностей логиче ского элемента при переключении тока путем реализации функции трех переменных.Поставленная цель достигается тем, что в логический элемент на переключении то ка, содержащий пять транзисторов, резистор, два источника тока, две шины опорного напряжения, два входа и выход, причем первый и второй транзисторы выполнены с объединенными эмиттерами, кото рые подключены к первому источнику тока, коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов, база первого транзистора соединена .с эмиттером пятого и с вторым 35 источником тока, база второго - с первой шиной опорного напряжения, база четвертого транзистора подключена к второй шине опорного напряжения, база пятого транзистора соединена-с первым входом 40 элемента, база третьего транзистора соединена с вторым входом элемента, коллектор четвертого транзистора подключен к первому выводу резистора и к выходу элемента, коллектор третьего транзистора подключен 45 к коллектору пятого транзистора и второму вывоцу резистора, согласно изобретению, введены десять дополнительных транзисторов, два дополнительных источника тока, третий вход элемента, причем эмиттеры первого и второго дополнительных тран , зисторов объединены с первым дополнительным источником тока, коллектор первого дополнительного транзистора соединен с объединенными эмиттерами третьего и.четвертого дополнительных 55 транзисторов, база первого дополнительного транзистора соединена с эмиттером пятого дополнительного транзистора и вторым дополнительным источником тока, база второго дополнительного транзистора - с первой шиной опорного напряжения, база третьего дополнительного транзистора - с базами шестого и седьмого дополнительных транзисторов и с третьим входом элемента, а коллектор - с коллекторами шестого, восьмого, пятого, десятого дополнительных и третьего транзисторов, базы четвертого, девятого и десятогодополнительных транзисторов соединены с. второй шиной опорного напряжения, а коллектор четвертого дополнительного транзистора - с коллекторами седьмого и девятого дополнительных и четвертого транзисторов, эмиттеры шестого, восьмого и девятого дополнительных транзисторов соединены с коллекторами второго дополнительного транзистора, а эмиттеры седьмого и десятого дополнительных транзисторов - с коллектором второго транзистора, база пятого дополнительного транзистора соединена с вторым входом элемента, а база восьмого дополнительного транзистора - с первым входом элемента.Введение дополнительных элементов позволяет реализовать функЦию У = Х 1 Х 2 Хз, причем через резистор протекает одновременно не более одного тока первого источника тока или первого дополнительного источника тока, и поэтому не требуется подключения ограничительного диода, а задержка практически равна задержке схемы, реализующей функциюЕ(Х 1, Х 2) = Х 1 Х 2,На чертеже представлена электрическая схема предложенного логического элемента на переключении тока, реализующего функциюУ = Х 1 Х 2 ХЗ,Логический элемент на переключении тока содержит пять транзисторов 1-5, резистор 6, два источника тока 7, 8, две шины опорного напряжения 9, 10, два входа 11, 12и выход 13, причем первый и второй транзисторы 1, 2 выполнены с обвединенными эмиттерами, которые подключены к первому источнику тока 7, коллектор первого транзистора 1 соединен с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов 3, 4, база первого транзистора 1 соединена с эмиттером пятого транзистора 5 и с вторым источником тока 8, база второго транзистора 2 - с первой шиной опорного напряжения 9, база четвертого транзистора 4 подключена к второй шине опорного напряжения 10, база пятого транзистора 5 соединена с первым входом 11 элемента, база третьего транзистора 3 соединена с вторым входом30 и коллектором третьего транзистора 3, базы четвертого, девятого и десятого дополнительных транзисторов 17, 22, 23 соединены с второй шиной опорного напряжения 1 Оа коллектор четвертого дополнительного транзистора 17 - с коллекторами седьмого и девятого дополнительных транзисторов 20, 22 и коллектором четвертого транзистора 4, эмиттеры шестого, восьмого и девятого дополнительных транзисторов 19, 21, 22,со 40 единены с коллектором второго дополнительного транзистора 15, а эмиттеры седьмого и десятого дополнительных тран-. зисторов 20, 23 - с коллектором второго транзистора 2, база пятого дополнительного транзистора 18 соединена с вторым вхо дом 12 элемента, а база восьмого дополнительйого транзистора 21 - с первым входом 11 элемента,Предложенный логический элемент на переключении тока функционирует следую-,50 щим образом.На входы 11, 12, 26 подаются сигналы, соответствующие уровню логического нуля или единицы, В таблице представлены пути протекания токов первого источникатока 7 55( 1) и дополнительного источника тока 24 (12) при различных комбинациях 1 входных сигналов (всего комбинаций 2 = 8), а также зна- з чение на выходе 13 (в случае, когда один из токов протекает через резистор 6, на выхо 12 элемента, коллектор четвертого транзистора 4 подключен к первому выводу резистора 6 и к выходу 13 элемента, коллектор третьего транзистора 3 подключен к коллектору пятого транзистора 5 и второму выводу 5 резистора 6.Согласно изобретению в логический элемент на переключении тока введены десять дополнительных транзисторов 14-23 два дополнительных источника тока 24, 25, 10 третий вход элемента 26, причем эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов 14, 15 объединены с первым дополнительным источником тока 24, коллектор первого дополнительного транзистора 14 15 соединен с эмиттерами третьего и четвертого дополнительных транзисторов 16, 17, база первого дополнительного транзистора 14 соединена с эмиттером пятого дополнительного транзистора 18 и вторым дополни.- 20 тельным источником тока 25, база второго дополнительного транзистора 15 - с первой шиной опорного напряжения 9, база третьего.дополнительного транзистора 16 - с базами шестого и седьмого дополнительных 25 транзисторов 19, 20 и с третьим входом элемента 26, а коллектор - с коллекторами шестого 19, восьмого 21, пятого 18, десятого 23 дополнительных транзисторов 19, 21, 18, 23 де 13 формируется уровень логического нуля, в противном случае- уровень логической единицы),Как следует из таблицы, схема действительно реализует функцию У = Х 1 Хг Хз, причем одновременно через резистор 6 протекает не более. одного тока (или 11 или 12), т.е. уровень логического нуля остается постоянным,Таким образом, предложенный логический элемент на переключении тока по сравнению с известным позволяет реализовать функцию от трех переменных, т.е. расширить и функциональные возможности и при этом задержка остается практически равной задержке элемента, реализующего функцию от двух переменных,Формула изобретения Логический элемент на переключении тока, содержащий пять транзисторов, резистор, два источника тока, две шины опорного напряжения, два входа и выход, причем первый и второй транзисторы выполнены с объединенными эмиттерами, которые подключены к шине, первому источнику тока, коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов.,база первого транзистора соединена с эмиттером пятого транзистора и с вторым источником тока, база второго транзистора - с первой шиной опорного напряжения, база четвертого транзистора подключена к второй шине опорного напряжения, база пятого транзистора соединена с первым входом элемента, база третьего транзистора соединена с вторым входом элемента, коллектор четвертого транзистора подключен к первому выводу резистора и к выходу элемента, коллектор третьего транзистора подключен к коллектору пятого транзистора и второму выводу резистора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены десять дополнительных транзисторов, два дополнительных источника тока, третий вход элемента, причем эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов объединены с первым дополнительным источником тока, коллектор первого дополнительного транзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого дополнительных транзисторов, база первого дополнительного транзистора соединена с эмиттером пятого дополнительного транзистора и вторым дополнительным источником тока, база второго дополнительного транзистора - с первой шиной опорного напряжения, база третьего дополнительного транзистора - с базами1716600 Пути протекания токов источников 1 и 2 е ч а н и е . Протекание тока по пути коллектор - эмиттер транзисторов с номероо как Ть а протекание тока через резистор 6 - как В. Запись - (Т+ Т) - означаетекает параллельно через оба транзистора (после них он вновь складывается). При 1 обознач что ток иавитель А. Янов ед М,Моргентал Редактор Н. Коля оррект евку каз 617 ВНИИ Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 льский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 оизводственно-и шестого и седьмого дог 1 олнительных транзисторов и с третьим входом элемента, а коллектор - с коллекторами шестого, восьмого, пятого, десятого дополнительных транзисторов и коллектором третьего тран зистора, базы четвертого, девятого и десятого дополнительных транзисторов соединены с второй шиной опорного напряжения, а коллектор четвертогодополнительного транзистора - с коллекторами 10 седьмого и девятого дополнительных транзисторов и коллектором четвертого транзистора, эмиттеры шестого, восьмого и девятого дополнительных транзисторов соединены с коллекторами второго дополнительного транзистора, а эмиттеры седьмого и десятого дополнительных транзисторов - с коллектором второго транзистора, база пятого дополнительного транзистора соединена с вторым входом элемента, а база восьмого дополнительного. транзистора - с первым входом элемента.