Динамический логический элемент

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 110379. (21) 2733868/18-21с присоединением заявки Иф -(51)М, Кл,з Н 03 К 19/20 Государственный иОмнтет СССР ио делам нзобретеннй н открытийДата опубликования описания 15.0481(72) Авторы изобретеви Л.К. Самойлов, Ю.И. Рогозов и В.В. о ч, ,"са аганрогский радиотехнический инстит им. В.Д, Калмыкова(71) 3 тель 4) динАмический лОГический элеме Изобретение относится к вычисли-. тельной технике и предназначено для построения динамических устройств, в частности микроэлектронных.Известно устройство, содержащее два и-р-п транзистора, образующих триггер, и два р-п-р-транзистора, являющихся управляемыми источник;ми тока )1.Недостаток данного устройства - ограниченные функциональные возможности, так как дополнительные возможности. элемента памяти исчерпываются одновходовой операцией сдвига.Известно также устройство, содержащее триггер с непосредственными связями на двух многоколлекторных транзисторах, тактируемый и-р-и-транзистор, позволяющий совместно с фиксирующим диодом, диодом с малым прямым падением напряжения (например диодом Шоттки) и токозадающим двухколлекторным транзистором обеспечи- вать нормальную работу элемента как в режиме хранения, так и в режиме установки 121.Недостатком этого устройства является, во-первых, то, что он не может работать на ему подобные элементы без дополнительных схем согласования, что требует дополнительных аппаратурныхзатрат при проектировании вычислительных структур, а последнее ведетза собой увеличение габаритов, возрастание потребляемых мощностей и времени обработки информации. Во-вторых,использование коллекторов в качествевходных цепей приводит в режиме установки к значительному повыаеньо потребляемой мощности.Цель изобретения - уменьшение мащ"ности, потребляемой элементом от Источника питания.Для этого в устройство, содержа" 15 щее два многоколлекторных транзистора типа и-р-и с перекрестными коллекторнобазовыми связями, базы которыхподключены к коллекторам токозадающеего транзистора р-и-р-типа, 5 аза кото рого соединена с эмиттерами многоколлекторных транзисторов, коллектором ключевого транзистора п-р-и-типаи анодом фиксирующего диода, катодкоторого подключен к общей шине, эмит" 5 теру ключевого транзистора и катодудиода с малым прямым падением напряжения, анод которого подключен кколлектору первого многоколлекторного транзистора, базаключевого тран" 30 .зистора подключена к пеовой тактовойшине, введены два инжектирующих транзистора р-п-р-типа, базы которыхподключены к аноду фиксирующего диода,а эмиттеры ко второй тактовой шине,коллектор второго инжектирующего транзистора подключен к входам устройст 5ва и эмиттеру перехватывающего инжекторного транзистора р-п-р-типа, базакоторого подключена к аноду Фиксирующего диода, а коллектор - к базе первого многоколлекторного транзистора,эмиттер токозадающего транзистораподключен к базе ключевого транзистора, а незадействованные коллекторымногоколлекторных транзисторов подключены к выходам устройства.На фиг. 1 дана принципиальная 15электрическая схема элемента, наФиг. 2 - топология элемента,Динамический логический элемент(ДЛЭ) содержит два перекрестно соединенных многоколлекторных транзистора 201 и 2, образующие триггер, токозадающий транзистор 3, ключевой транзистор 4, Фиксирующий диод 5, диод б смалым прямым падением напряжения, инжектирующие транзисторы 7 и 8 и перехватывающий инжекторный транзис -тор 9 еПервые тактовые импульсы подаются на эмйттер токозадающего транзисто.ра 3 и базу ключевого транзистора 4,вторые в противоФазе подаются наобъединенные эмиттеры инжектирующихтранзисторов 7 и 8. Входные логические сигналы подаются на коллекторинспектирующего транзистора 8 и эмиттер перехватывающего инжекторноготранзистора 9, а выходные снимаютсяс незадействованных коллекторов многЬколлекторных транзисторов 1 и 2.Элемент может работать в режимехранения (ключевой транзистор 4 насыщен при подаче импульса на первуютактовую шину и отсутствии импульсана второй тактовой шине) и в режимеустановки (ключевой транзистор 4 закрыт). 45 В режиме хранения ключевой транзистор 4 насыщен и потенциал объединенных эмиттеров многоколлекторныхтранзисторов 1 и 2 Равен Оиэлц д 2, 50 что исключает влияние диода с мальл прямым падением напряжения на режим хранения динамического логического элемента. Присутствие же в этом режиме нулевого потенциала на второй тактовой шине отключает инжектирующие транзисторы 7 и 8, исключая инжекцию тока в базы многоколлекторных транзисторов 1 и 2, следовательно исключается влияние входных сигналов, В этом режиме триггер на многоколлек-б 0 торных транзисторах 1 и 2 питается от токозадающего транзистора 3.В режиме установки потенциал объединенных змиттеров многоколлекторных транзистооов 1 и 2 равен Од, 65 инжектирующие транзисторы 7 и 8 начинают инжектировать ток в базы многоколлекторнь 1 х транзисторов 1 и 2, атокозадающий транзистор 3 отключается, В дальнейшем при описании работыэлемента, предположим, что в режиме.хранения многоколлекторный транзистор 1 включен, а многоколлекторныйтранзистор 2 выключен. Тогда при наличии хотя бы одного нулевого входного сигнала ток инжектирующего транзистора 8 полностью отбирается и таким образом ток в базу многоколлектор.ного транзистора 2 втекать не будети триггер сохранит свое предыдущеесостояние. В случае же, если нулевойвходной сигнал отсутствует, ток от инжектирующего транзистора 8 отбираться не будет и в базы многоэмиттерных транзисторов 1 и 2 потекут одинаковые токи (в базу многоколлекторного транзистора 1 от инжектирующеготранзистора 7), Однако за счет наличия в коллекторе многоколлекторноготранзистора 2 диода б с малыл прямы.лпадением напряжения О+ Оэ ) Опереход база-коллектор многоколлекторного транзистора. 2 будет смещен впрямом направлении, а следовательноне весь ток инжектирующего транзистора 8 будет втекать в коллектор многоколлекторного транзистора 1, что приведет к появлению тока в базе многоколлекторного транзистора 2, который,усиленный в )3 ) 1 раз, потечет через.многоколлекторный транзистор 2, чтоповлечет к уменьшению базового токамногоколлекторного транзистора 1, авпоследствии к его полному отключению, при этом многоколлекторный транзистор 2 включается,Из приведенной на фиг.2 топологииДЛЭ видно, что схема элемента позволяет вь:полнить все элементы однойфазы в общей изолированной области,причем подложка (Р -область) является эмиттером токозадающего транзистора 3, обслуживающего многоколлекторные транзисторы 1 и 2 в одной фазе. Ключевой транзистор 4, фиксирующий диод 5, база токозадающего транзистора 3 общие для элементов одной фазы, Коллекторы токозадающего транзистора 3 являются базами многоэмиттерных транзисторов 1 и 2 и коллекторами инжектирующих транзисторов 7 и 9. База токозадающего транзистора 3 является эмиттером многоколлекторных транзисторов 1 и .2, коллектором ключевого транзистора 4 и базой инжектирующих транзисторов 7, 8 и .9. Эмиттер перехватывающего инжекторного транзистора 9 является коллектором инжектирующего транзистора 8.Используя принцип управления инжекции путем введения дополнительных Р-областей, удалось, незначительно усложнив топологию схемы, значительно уменьшить входной ток,а следовательно, и значительно уменьшить мощность, потребляемую ДЛЭ по входной цепи. Кроме того, применение предлагаемого ДЛЭ для создания интегральных цифровых устройств позволяет увеличить степень интеграции элементов на кристалле при полученной потребляемой мощности. Кроме то)го, . предлагаемое устройство работает на ему подобные, что упрощает про ектируемые вычислительные структуры, уменьшает их габариты, увеличивает их общее быстродействие.О 10 Формула изобретения Динамический логический элемент, содержащий два многоколлекторных транзистора типа и - р-и с перекрестными коллекторнобазовыми связями, базы которых подключены к коллекторам токо Задающего транзистора р-п-р-типа, база которого соединена с эмиттерами многоколлекторных транзисторов, коллектором ключевого транзистора и-р-птипа и анодом фиксирующего диода, д 5 катод которого подключен к общей шине, эмиттеру ключевого транзистора и катоду диода с малым прямым падением напряжения, анод которого подключен.к колллектору первого многоколлекторного транзистора, база ключевого тран-,зистора подключена к первой тактовой шине, .о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, в него введены дваинжектирующих транзистора р-п-р-типа,базы которых подключены к анодуфиксирующего диода, а эмиттеры, ковторой тактовой шине, коллектор второго инжектирующего транзистора .подключен к входам устройства и эмиттеру перехватывающего инжекторного транзистора п.-р-п-типа, база которогоподключена к аноду фиксирующего диода, а коллектор - к базе первогомногоколлекторного транзистора, эмиттер токозадающего транзистора подключен к базе ключевого транзистора,а незадействованные коллекторы многоколлекторных транзисторов подключенык выходам устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 513391, кл. С 11 С 11/40, 1974.2. Авторское свидетельство СССР9 573881, кл. Н 03 К 19/22, 1976822370 Юых Составитель А. Ян Техред Т,Маточка каз 1894/ 84 ТиражВНИИПИ Государствпо делам изобр 113035 у Москвау юХ 3 дпис но тета СССРкрытийнаб., д. 4/ Ужгород, ул. Проектная, 4 ент",ал П Редактор О. Петрук 988нного комтений и отРаушская орректор С.Шекмар