Логический элемент на переключении тока

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1723670 А ф)5 Н 03 К 19/086 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ сной мен-. льснои лемент быть интегинаВ ряде ссхемы, выполключения токакциюР(х 1, х 2, хзпричем задерпеременной имальна. К еГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(46) 30.03.92. Бюл. Из 124 (71) Ленинградское объединение электронного приборостроения "Светлана"(56) 1. Алексеенко А.Г. и Шагурин И,И. Микросхемотехника, М.: Радио и связь, 1982, с. 115-118;2. Микросхемы интегральные, Кристалл К 1520 ХМ 2, Исходные данные по проектированию заказных матричных БИС на базовом матричном кристалле И 60.734,106, 1984, с. 43-44, 54.3. Руководящий документ. Микросхемы интегральные матричные на основе базово го матричного кристалла С - 200. Правила проектирования РДбМ 194 - 88, 1988, с. 97.(54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ НА. ПЕРЕКЛЮЧЕНИИ ТОКА(57) Изобретение относится к импуль технике, в частности, к логическим эле Изобретение относится к имптехнике, в частности к логическимтам на переключении тока, и можиспользовано в сверхскоростныхральных схемах для построения комонной части логических схем. учаев при построении ЭСЛ енной на двух уровнях пере- , требуется реализовать фун= Х 1 Х 2 ХЗ+ Х 1 Х 2 ХЗ,жка переключения от любойри этом должна быть мини 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 переключени тока содержит семь транзисторов, резистор, два источника тока, две шины опорного напряжения, три входа, выход, шесть дополнительных транзисторов и дополнительный. источник тока, Введение шести дополнительных транзисторов, дополнител ього источника тока и третьего входа позволяет расширить функциональныеа возможности логического элемента за счет реализации функции трех переменных Р=х 1 х 2 хз + х 1 х 2 хз при обеспечении максимального быстродействия и сохранении стабильности уровня логического "0" на выходе Я без использования диодного фиксатора потенциалов. 1 ил 1 табл,Известен метод построения функций трех переменных на одном переключаемом токе при трех ярусах его переключения Ц. Однако при стандартном пороге насыщения Окб-Л Ол/21, где ЬОл - логический перепад на выходе, в схемепостроенной этим методом, происходит насыщение переключающего транзистора при комбинации х 1= х 2 =О, хз. Кроме того, задержка прохождения сигнала, подаваемого на нижний ярус, оказывается значительно больше задержки прохождения сигнала, подаваемого на верхний ярус,Кроме того, значительное число БМ ЭСЛ-типа ориентировано на два уровня преключения тока, что также заставляет ограничиваться двумя уровнями,Известны элементы (2), выполненныена двух и более токовых ключах, с двумяуровнями переключения тока, причем максимальная задержка таких элементов примерно равна задержке одного токовогоключа.Однако в элементе, построенном данным образом, через резистор, формирующийлогический перепад, может одновременнопротекать 0,1, 2 и более токов токовых ключей, Для стабилизации уровня логическогонуля в элемент введен параллельно этомурезистору ограничительный диод, что, однако, не позволяет сохранять достаточно стабильный уровень логического нуля иприводит к увеличению задержки.Наиболее близким по технической сущности является элемент (31, реализующийфункцию В(х 1, х 2) = х 1 х 2 + х 1 х 2 на двухуровнях переключения тока, т,е, он формирует функцию, являющуюся частным случаем требуемой, при хз = О.Недостатком этого элемента являетсяневозможность реализации функции Г(х 1,х 2, хз) =.х 1 х 2 хз + х 1 х 2 хз от трех пере. менных, каждая из которых отлична от сопя.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей логического элемента на переключении тока путемреализацйи функции трех переменных,Цель достигается тем, что в логическийэлемент на переключении тока, содержащий семь транзисторов, резистор, два источника газа, две шины опорного напряжения,два входа и выход, причем первый и второй транзисторы выполнены с объединенными эмиттерами, которые подключены кпервому источнику тока, коллектор первого транзистора соединен с эмиттерамитретьего и четвертого транзисторов, коллектор второго - с эмиттерами пятого ишестого транзисторов, а база - с первой шиной опорного напряжения, базы четвертогои пятого транзисторов объединены и подключены к второй шине опорного напряжения, база первого транзистора соединенас эмиттером седьмого и с вторым источником тока, база седьмого транзистора соединена с первым входом, базы третьего ишестого транзисторов соединены с вторым входом, коллекторы четвертого и шестого транзисторов подключены к первомувыводу резистора и к выходу, коллекторытретьего и пятого транзисторов подключены к коллектору седьмого транзистора ивторому выводу резистора, согласно изобретению, введены шесть дополнительных транзисторов, дополнительный источник тока, третий вход, причем эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов соединены с дополнительным источником то ка, коллектор первого дополнительноготранзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого дополнительных транзисторов, база первого дополнительного транзистора соединена с эмиттером седь мого транзистора, база второго дополнительного транзистора - с первой шиной опорного напряжения, база третьего дополнительного транзистора - с базами пятого и шестого дополнительных тран зисторов и с третьим входом, а коллектор -с коллекторами пятого дополнительного и шестого транзисторов, база четвертого дополнительного транзистора соединена с второй шиной опорного напряжения, а 20 коллектор - с коллекторами второго и шестого дополнительных и третьего транзисторов, эмиттер пятого дополнительного транзистора соединен с эмиттером пятого транзистора, эмиттер шестого дополнитель ного транзистора - с эмиттером третьеготранзистора.Предложенный элемент обладает новизной и существенными отличиями, Введение дополнительных элементов, указанных в 30 формуле изобретения, позволяет реализоватьфункциюе(х 1, х 2,хз)=х 1 х 2 хз+х 1 х 2 хз, причем через резистор протекает одновременно не более одного тока первого источника тока или первого дополнительного 35 источника тока, и поэтому не требуется подключения ограничительного диода, э задержка практически равна задержке схемы, реализующей функцию В(х 1, х 2).Ни одного известного элемента, позво ляющего реализовать аналогичную функцию аналогичным образом, не обнаружено,Нэ чертеже представлена электрическая схема логического элемента на переключении тока, реализующего функцию: 45 Г(х 1, х 2, хз) = х 1 х 2 хз+ х 1 х 2 хзЛогический элемент на переключениитока содержит семь транзисторов 1-7, резистор 8, два источника 9, 10 тока, две шины 11, 12 опорного напряжения, два входа 13 и 50 14 и выход 15, причем первый и второй транзисторы 1 2 выполнены с объединенными эмиттерами, которые подключены к первому источнику 9 тока, коллектор первого транзистора 1 соединен с эмиттерами 55 третьего и четвертого транзисторов 3, 4,коллектор второго транзистора 2 - с эмиттерами пятого и шестого транзисторов 5, 6, а база - с первой шиной 11 опорного напряжения, базы четвертого и пятого транзисторов 4, 5 подключены к второй шине 12 опорного напряжения, база первого транзистора 1 соединена с эмиттером седьмого транзистора 7 и с вторым источником 10 тока, база седьмого транзистора 7 соединена с первым входом 13, базы третьего и шестого транзисторов 3, 4 соединены с вторым входом 14, коллекторы четвертого и шестого транзисторов 4, 6 подключены к.первому выводу резистора 8 и к выходу 15, коллекторы третьего и пятого транзисторов 3, 5 подключены к коллектору седьмого транзистора 7 и второму выводу резистора 8.В элемент введены шесть дополнительных транзисторов 16 - 21, дополнительный источник 22 тока, третий вход 23, причем эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов 16, 17 соединены с дополнительным источником 22 тока, коллектор первого дополнительного траНзистора 16 соединен с эмиттерами третьего и четвертого дополнительных транзисторов 18, 19; база первого дополнительного транзистора 16 соединена с эмиттером седьмого транзистора 7, база второго дополнительного транзистора 17 - с первой шиной 11 опорного напряжения, база третьего дополнительного транзистора 18 - с базами пятого и шестого дополнительных транзисторов 20, 21 и с третьим входом 23, а коллектор - с коллекторами пятого дополнительного транзистора 20 и коллектором шестого транзистора 6, база четвертого дополнительного транзистора 19 соединена с вто-.рой шиной 12 опорного напряжения, а коллектор - с коллекторами второго и шестого дополнительных транзисторов 17; 21 и коллектором третьего транзистора 3, эмиттер пятого дополнительного транзистора 20 соединен с эмиттером пятого транзистора 5, а эмиттер шестого дополнительного транзистора 21 - с эмиттером третьего транзистора 3.Логический элемент на переключении тока функционирует следующим образом,На входы 13, 14, 23 подаются сигналы, . соответствующие уровню логического "О" или "1". В таблице представлены пути протекания токов первого источника тока 9 (11) и дополнительного источника 22 тока(12) при различных комбинациях входных сигналов (всего комбинаций 2" = 8), а также значение на выходе 15(в случае, когда один из токов протекает через резистор 8, на выходе 15 формируется уровень логического "0", в противном случае - уровень логической "1").Как следует из таблицы, логический элемент действительно реализует функцию5 10 Цх 1, х 2, хз) - х 1 х 2 хз + х 1 х 2 хз, причем одновременно через резистор 8 протекает не более одного тока (или 11, или 12), т,е. уровень логического "0" остается постоянным,Таким образом, предложенный логический элемент по сравнению с известным позволяет реализовать функцию от трех переменных, т.е. расширить функциональные воэможности, и при этом задержка остается практически равной задержке элемента, реализующего функцию от двух переменных. 15 Формула изобретенияЛогический элемент на переключениитока, содержащий семь транзисторов, резистор, два источника тока, две шины опор-ного напряжения, два входа и выход, 20 первый и второй транзисторы выполнены собъединенными эмиттерами, которые под-.ключены к первому источнику тока, коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого транзи сторов, коллектор второго - с эмиттерамипятого и шестого транзисторов, а база - с первой шиной опорного Напряжения, базы четвертого и пятого транзисторов подключены к второй шине опорного напряжения.30 база первого транзистора соединена сэмиттером седьмого и с вторым источником тока, база седьмого транзистора соединена с первым входом, базы третьего и шестого транзисторовсоединены с вто рым входом, коллекторы четвертого и шестого транзисторов подключены к первому выводу резистора и к выходу, коллекторы третьего и пятого транзисторов подключены к коллектору седьмого транзистора и 40 второму выводу резистора, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в элемент введены шесть дополнительных транзисторов, дополнительный источник тока, третий 45 вход, причем эмиттеры первого и второгодо пол нител ьн ых транзисторов соединен ы с дополнительным источником тока, коллектор первого дополнительного транзистора соединен с эмиттерами третьего и 50 четвертого дополнительных транзисторов,база первого дополнительного транзистора соединена с эмиттером седьмого транзисторабаза второго дополнительного транзистора - с первой шиной опорного 55 напряжения, база третьего дополнительного транзистора - с базами пятого и шестого дополнительных транзисторов и с третьим входом, а коллектор - с коллекторами пятого дополнительного транзистора и коллектором шестого транзистора, база чет1723670 вертого дополнительного транзистора соединена с второй шиной опорного напряжения, а коллектор - с коллекторами второго и шестого дополнительных транзисторов и коллектором третьего транзиПути протекания токов источников И и 12 текание тока по пути коллектор - ,эмиттер транзикак Ть а протекание тока через резистор 8 как йачает, что ток протекает параллельно через оба тлады вается),ора с нэистора рректор О. Кундрик Составитель А. Яков Техред М.Моргентал актор Т. Лошкарева акаэ 1070 Тираж Подписное В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ ССС зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Г а,10 Примечание, Прномером обозначеноЗапись -(Т+ Т 1) - ,оз (после них он вновь с стора, эмиттер пятого дополнительного транзистора соединен с эмиттером пятого транзистора, а эмиттер шестого дополнительного транзистора - с змиттером третье го транзистора.