Универсальный десятичный эсл элемент

Сфюэ Сфветских Сфциаяистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1799144(51)м, кл,з Н 03 К 19/08 Государственный комитет СССР ао делам изобретений и открытий(71) Заявитель Физико-механический институт АН Украинской ССР(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕСЯТИЧНЫЙ ЭСЛ ЭЛЕМЕНТ Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике, преимущественно .к схемотехнике полупроводниковых интегральных схем.Известен универсальный элемент пороговой логики, выполненный на многокаскадных йереключателях тока 1.Недостатком известного устройства является, в первую очередь, ограниченность функциональных возможностей отдельного элемента - элемент способен реализовать только одну функцию, К недостаткам следует отнести также значительное энергопотребление, обусловленное структурой указанных схем., в которой питание каждого ЭСЛ каскада осуществляется от отдельного генератора тока.Известен многозначный элемент, содержащий генератор тока, выходной каскад, делитель напряжения, входные шины и многокаскадынй одноярусный переключатель тока, опорные транзисторы которого выполнены в виде многоэмиттерного транзистора, коллектор которого соединен с первым входом выходного каскада, второй вход которого соединен с коллекторами входных транзисторов многокаскадного одноярусного переключателя тока, базы входных транзисторов каскадрого соединены с соответст увходными шинами 2.Недостатками известного устройства являются ограниченные Функциональные возможности (элемент может бытьиспользован только как квантовательсигналов), а также большое энерго потребление, зависящее от значностии возрастающее с ее повышением.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей иснижение энергопотребления.Для достижения поставленной целив универсальный десятичный ЭСЛ элемент, содержащий генератор тока, выходной каскад, делитель напряжения,входные, шины и многокаскадный одноярусный переключатель тока, опорные 2 О транзисторы каскадов которого выполнены в виде многоэмиттерного тре.нзистора, коллектор которого соединенс первым входом выходного каскада,второй вход которого соединен с кол.лекторами входных транзисторов многокаскадного одноярусного переключателя тока, базы входных транзисторсвкаскадов которого соединены с соответствующими входными шинами, введены дополнительная входнач шина и799144 многоярусный переключатель тока, выполненный в виде цепочки каскадно соединенных дифференциальных пар, базы опорных транзисторов которых ;оединены с соответствующими выходами делителя напряжения, вход ко торого соединен с первым выходом генератора тока, второй выход которого соединен с объединенными эмиттерами дифференциальной пары первого яруса многоярусного переключателя тока, базы входных транзисторов которого соединены с дополнительной входной шиной, коллекторы входных транзисторов дифференциальных пар и коллектор опорного транзистора последней дифференциальной пары мно гоярусного переключателя тока соединены с соответствующими объединенными эмиттерами каскадов многокаскадного одноярусного переключателя тока, база многоэмиттерного транзистора 20 которого соединена с выходом выходного каскада.На чертеже представлена электрическая схема универсального десятичного ЭСЛ элемента. 25Устройство состоит из генератора 1 тока, делителя 2 напряжения, многокаскадного одноярусного переключателя 3 тока, входных многоэмиттерных транзисторов 3-1 - 3-11 много- каскадного одноярусного переключателя 3 тока, выходного каскада 4, многоярусного переключателя 5 тока, дифФеренциальных пар 5-1 - 5-9 многоДелитель 2 напряжения задает пороги срабатывания каскадов многоярусного переключателя 5 тока. Напряжение 45 порога каскада в первом ярусе составляет -0,7 В, пороги. каскадов в последующих ярусах уменьшаются на 1,2 В в каждом ярусе. Таким образом, пороги срабатывания каскадов многоярус ного переключателя 5 тока расположены точно посередине между номинальными значениями сигналов алфавита, что обеспечивает надежное переключение элемента при поступлении на вход б сигналов из Еф . На входах 8 настройки элемента может иметь место произвольная комбинация сигналов (а 4, а 2, аао), а, б Е, называе)омая вектором изображения функции (ВИФ) и определяющая выполняемую 0 элементом функцию. Пусть на вход б элемента поступает сигнал "О". В этом случае входной транзистор первого яруса (т.е. первой дифференциальной пары 5-1) многоярусного пере ярусного переключателя 5 тока, дополнительной входной шины б, выхода 7 выходного каскада Входной шины 8.Диф)еренциальные пары 5-1 - 5-9 многоярусного переключателя тока соединены каскадно, база опорных транзисторов дифференциальных пар 5-1 - 5-9 соединена с соответствующими выходами делителя 2 напряжения, вход которого соединен с первым выходом генератора 1 тока, второй выход которого соединен с объединенными эмиттерами дифференциальной пары 5-1 многоярусного переключателя 5 тока, базы входных транзисторов дифференциальных пар 5-1 - 5-9 соединены с дополнительной входной шиной б, коллекторы входных транзисторных дифференциальных пар 5-1 - 5-9 и коллектор опорного транзистора дифференциальной пары 5-9 соединены со ответственно с эмиттерами входных транзисторов 3-1 - 3-10 и эмиттерами многоэмиттерного транзистора 3-11, коллектор и база которого соединены соответственно с первым входом и выходом 7 выходного каскада 4, второй вход. которого соединен с коллекторами входных транзисторов 3-1 3-10, базы которых соединены соответственно со входными шинами О.Элемент работает в десятичном алфавите Е ю =-10, 1, 2, 9) Входные и выходные сигналы представляются уровнями постоянного напряжения отрицательной полярности: ключателя 5 тока открыт и пропускает ток генератора 1 в точку объединения эмиттеров первого каскада многокаскадного одноярусного переключателя 3 тока, Опорный транзистор рассматриваемого каскада многоярусного переключателя .5 тока закрыт и тем самым препятствует прохождению тока ко всем остальным каскадам переключателей 3 и 5 тока, вследствие чего эти каскады находятся в выключенном состоянии. Таким образом, при сигнале "0" на входе б элемента активизирован только первый каскад многокаскадного одиоярусиого переключателя 3 тока, который в сочетании с выходным каскадом 4 образует операционный усилитель с коэффициентом передачи, равным единице. В результате выходной сигнал элемеита принимает значение, равное первой компоненте а 4 ВИФ.Предположим теперь, что на вход б элемента поступает сигнал ")", ) Е,В этом случае входные транзисторы первыхярусов (или дифференциаль. ных пар) многоярусного переключателя 5 тока закрыты, а опорные транзисторы открыты. Вследствие этого ток генератора 1 тока поступает к 5 эмиттерам дифференциальной пары ( + 1)-го яруса многоярусного переключателя 5 тока, в котором открыт входной транзистор, а опорный закрыт, В результате активизирован только ( + 1)-й каскад многокаскадного одноярусного переключателя 3 тока, и сигнал на выходе 7 элемента принимает значение, равное ( + 1)-й компоненте аВИФ.При других сигналах элемент работает аналогичным образом, На выходе 7 элемента в зависимости от значений .входных сигналов воспроизводятся соответствующие компоненты ВИФ. Так как в алфавите ЕО можно задать 10 20 различных ВИФа 1, а, а, а О 1, и количество функций одного переменного в десятичной логике также равно 1010, то описываемый элемент является универсальным, т.е. может быть 25 настроен на выполнение любой одновходовой функции десятичной логики. В частности, в нижеприведенной таблице показаны настройки (примеры ВИФ, для реализации трех распространенных на практике логических функций: Е, - циклический сдвиг влево, Е -инверсия, Е- циклический сдвиг вправо. 1 2 3 9 8 7 О 5 Таким образом, предлагаемый уни 4 версальный десятичный ЭСЛ элемент превосходит известный по функциональным возможностям, поскольку может быть настроен на выполнение 10 млд. различных функций. Он весьма экономичен, так как в процессе работы в активном состоянии всегда находится только один каскад, в то время как все остальные каскады обесточены, т.е. по энергопотреблению он экви-валентен однокаскадному одноярусному ЭСЛ элементу. Предлагаемый элемент также воспроизводит сигналы с высокой точностью в связи с тем, что активизированный каскад многокаскадногоодноярусного переключателя тока сов"местно с выходным каскадом представпяют собой операционный усилительсо стопроцентной обратной связью,Формула изобретенияУниверсальный десятичный ЭСЛ элемент, содержащий генератор тока, выходной каскад, делитель напряжения,входные шины и многокаскадный одноярусный переключатель тока, опорныетранзисторы каскадов которого выполнены в виде многоэмиттерного транзистора, коллектор которого соединен с первым входом выходного каскада, второй вход которого соединенс коллекторами входных транзисторовмногокаскадного одноярусного переключателя тока, базы входных транзисторов каскадов которого соединены ссоответствующими входными шинами,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей и снижения мощностипотребления, в него введены дополнительная входная шина и многоярусныйпереключатель тока, выполненный ввиде цепочки каскадно соединенныхдифференциальных пар, базы опорныхтранзисторов которых соединены ссоответствующими выходами делителянапряжения, вход которого соединенс первым выходом генератора тока.,второй выход которого соединен собъединенными эмиттерами дифференциальной пары первого яруса многоярусного переключателя тока, базы входных транзисторов которого соединеныс дополнительной входной шиной, коллекторы входных транзисторов дифференциальных пар и коллектор опорного транзистора последней дифференциальной пары многоярусного переключателя тока соединены с соответствующими объединенными змиттерамикаскадов многокаскадного одноярусногопереключателя тока, база многоэмиттерного транзистора которого соединена с выходом выходного каскада.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мкртчян С.О. Проектированиелогических устройств ЭВМ на нейтрогных элементах, М., "Энергия", 1977,149-189, рис. 5-22.2. Чгапевс Е,С. апд осЬегь.Е 1 ессгоп 1 с 1 вр 1 еаепсас 1 оп оЕ Ио 1 с 1 чацед.одс Месыог 15. Ргосеедп 9оЕ спе 4 1 псегпас 1 опа 1 увроь 1 цв оЕМо 1 с 1 р 1 еча 1 цед 1 о 91 с. Иогдапсои 1,Мау 28-31, 1974, ИУ ЕЕЕ, 1974,рр. 59-77, Е 19 7 (прот тип).99144 Составитель Рановедактор В. Данко Техред М.Табакович Коррект Демчи Заказ 10092/84 илиал ППП фПатент", г. Уагород, ул. Проектная,НИИП по 35, ираж 999 ПодписноеГосударственного комитета СССРделам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д.