Универсальный логический элемент

;","тон:. ИБд,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и 1 446950 Союэ Советских Социалистических Реслублик(51) Ч, Кл. Н 031 192 влено 15.02.73 рисоединением аявкиГосударственный комитет Совета 11 инистрав СССР ло ленам изобретенийи открытий(54) УНИВЕРСАЛЬНЪ 1 Й ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Изобретение относится к области радиоэлектроники и вычислительной техники и может быть использовано в ЗВМ и устройствах дискретной автоматики.Известен универсальный логический элемент, содержащий усилитель-формирователь и настраиваемую диодную матрицу, шины объединения положительных электродов диодов которой, кроме одной шины, соединены с входными шинами, а шины объединения отрицательных электродов диодов этой матрицы соединены через резисторы с источником напряжен,ия.Современные технологические методы позволяют упаковать большое количество логических элементов в одном корпусе микросхемы, что приводит к резкому возрастанию числа типов микросхем, что, в свою очередь, существенно усложняет их производство и использование; кроме того, логические схемы в сочетании с известными усилителями-формирователями требуют для своего переключения сигналов с относительно большой амплитудой. Это существенно усложняет разработку наиболее быстродействующих схем, приводя к резкому увеличению рассеиваемой мощности.С целью сокращения типов элементов, уменьшения рассеиваемой мощности и увеличения нагрузочной способности элемента в предлагаемом логическом элементе свободная шина объединения положительных электродов диодной матрицы подключена к базе транзистора, которая соединена через один резистор с источником напряжения, а через другой 5 резистор - с коллектором этого же транзистора, эмиттер транзистора подключен к обшей шине, а коллектор соединен с токозадающим резистором и с базой другого транзистора, включенного по схеме с общим коллекто ром, эмиттер этого транзистора соединен сбазой переключателя тока на двух транзисторах, эмиттеры которых объединены и через резистор соединены с источником напряжения, а коллекторы соединены с выходными 15 эмиттерными повторителями усилителя-формирователя и через резисторы с источником напряжения.На фиг, 1 дан пример настройки матрицыдля реализации заданной функции ; на 20 фиг. 2 - полная схема предлагаемого универсального логического элемента; на фиг. 3 - диодная матрица, настраиваемая путем пережигания топкой перемычки, включенной последовательно с диодом; на фиг. 4 - пример 25 настроенной матрицы; иа фиг, 5 - ее условное изображение.Если одну из систем шин (фиг, 1), капример систему отрицательных шин 1 - 4, подключить через резисторы 5 к источнику напряже ния 6, то каждая из этих отрицательных шинс подключенными диодами образует схему И в отрицательной логике (низкий уровень соответствует коду 1),Одна из положительных шин 7, подключенные к ней диоды и сопротивление 8 утечки, соединенное с источником 9 реализуют схему ИЛИ, и остальные положительные шины а; б 1, в, а, б, вз; гз являются входами схем И.Матрица (фиг. 1) реализует функцию= а,бв+ а,б, + абвзг+ в,г,.Таким образом, настроенная и включеннаясоответствующим образом матрица представляет собой диодную логическую схему И -ИЛИ, аналогичную используемой в схемахтипа ДТЛ.Вид реализуемой функции полностью определяется настройкой диодной матрицы.При помощи матрицы необходимого размера можно реализовать одновременно несколько различных функций, каждая из которыхимеет свою выходную шину,Логический элемент состоит из диоднойматрицы, токозадающих резисторов и усилителя-формирователя,Входы логического элемента соединены сшинами 10 (фиг, 2), шины 11 через токозадающие резисторы 12 - с источником постоянного напряжения 13, а выходная шина 14 -с базой транзистора 15, эмиттер которого заземлен. База транзистора 15 соединена черезрезистор 16 с источником напряжения 17 и через,резистор 18 обратной связи - с коллектором того же транзистора.Коллектор транзистора 15 соединен черезтокозадающий резистор 19 с источником напряжения 17 и с базой транзистора 20, эмиттер которого через резистор 21 соединен с источником напряжения 13; этот же эмиттерсоединен с базой переключателя тока на транзисторах 22 и 23 и резисторах 24 - 26, причембаза транзистора заземлена.Коллекторы транзисторов 22 и 23 черезэмиттеры повторители на транзисторах 27 и28 и резисторах 29 и 30 соединены с выходами 31 и 32 усилителя-формирователя, а черезрезисторы 25 и 26 - с источником напряжения 17,Универсальный логический элемент работает следующим образом.Благодаря наличию глубокой отрицательнойобратной связи через резистор 18 транзистор15 всегда находится в линейном режиме (вактивной области), при этом входное сопротивление схемы в точке а (фиг. 2) мало(порядка нескольких ом), а коэффициент усиления полностью определяется резистором 18обратной связи, следовательно при изменении входного тока (тока в шине 14) потенциал базы транзистора 15 практически не меняется,Ток в выходной шине 14 отображает функцию, реализуемую настроенной диодной матрицей, причем значению О функции соот 6065 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 ветствует практически нулевая величина тока,а значению 1 - ток величины, определяемой резистором 12 и источником напряжения 13.Если ток в шине 14 равен нулю, то ток, задаваемый резистором 16, приводит к понижению потенциала коллектора транзистора 15относительно потенциала его базы.При появлении тока в шине 14 потенциалколлектора транзистора 15 повышается, величина тока выбирается таким образом, что потенциал коллектора становится выше потенциала базы.Переключение диодной матрицы приводитк переключению тока в шине 14, что, в своюочередь, вызывает изменение потенциала коллектора транзистора 15 относительно потенциала его базы.Перепад напряжения на коллекторе транзистора 15, смещенный на эмиттерном переходетранзистора 20, обеспечивает надежное управление переключателем тока,Перепады напряжения на коллекторахтранзисторов 22 и 23 смещаются эмиттернымиповторителями 27 и 28, чем обеспечиваетсяненасыщенный режим работы транзисторов 22и 23 и возможность управления входами аналогичного универсального логического элемента.Таким образом, функция, заданная сигналами на входах диодной матрицы, реализуетсяпарафазными сигналами на выходах логического элемента, причем выход 31 соответствует прямому значению функции, а выход 32 -ее инверсии.Поскольку потенциал базы транзистора 15практически не меняется, амплитуда сигналана выходе логического элемента должна бытьдостаточна лишь для переключения собственно диодной матрицы.Паразитная емкость базы транзистора 15 наземлю слабо влияет на время переключениясхемы, что позволяет при необходимости объединять на входе транзистора 15 несколькодиодных матриц, не вызывая заметного изменения времени переключения логического элемента.Все транзисторы усилителя-формирователяработают в ненасыщенном режиме, обеспечивая при заданной мощности максимально возможную скорость переключения логическогоэлемента.Таким образом, предлагаемая схема универсального логического элемента позволяет сминимальными потерями по времени и мощности рассеивания реализовать сложные логические функции,Предмет изобретенияУниверсальный логический элемент, содержащий усилитель-формирователь и настраиваемую диодную матрицу, шины объединения положительных электродов диодов которой, кроме одной шины, соединены с входными шинами, а шины объединения отрицательныхэлектродов диодов этой матрицы соединены через резисторы с источником напряжения, отличающийся тем, что, с целью сокращения типов элементов, уменьшения рассеиваемой мощности и увеличения нагрузочной способности элемента, свободная шина объединения положительных электродов диодной матрицы подключена к базе транзистора, которая соединена через один резистор с источником напряжения, а через другой резистор - с коллектором этого же транзистора, эмиттер транзистора подключен к общей шине, а коллектор соединен с токозадающим резистором и с базой другого транзистора, включенного по схеме с общим коллектором, эмиттер этого транзистора соединен с базой переключателя тока на двух транзисторах, эмиттеры которых объединены и через резистор соединены с источником напряжения, а коллекторы соединены с выходными эмиттерными повторителями 10 усилителя-формирователя и через резисторы - с источником напряжения.446950 Составитель А, Кузнецов Редактор Т. Морозова Корректор Т. Гревцова Техред Т, Миронова Типография, п р. Сапунова, 2 Заказ 1975/13 Изд.1393 Тираж 811 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5