Мультиплексор

(ыД НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИЮЛЬ ТЕПЬСТ АВТОРСКОМ еснь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Мзуапава Н Копа 1 са Я , Хашапю 1 о Х, апй Яа 1 са 1, А 0,85 пз 1 К В 5, - ро 1 аг ЕСЬ ВАМ, Ехепйей АЬз 1 гас 1 з оЕ еЬе 6 еЬ ( 984 1 п 1 егпай 1 опа 1) Соп 1 егепсе о 1 Яо 1 Ы ЯаСе Эечсез, КоЬе, 1984, р. 226, Ия. 3.Муапака,Н., Халашоо Х., КаЬауазЬ 1 Х, апй Яаны . А 1,5 пз 1 К Вхро 1 аг ВАМ 1 з 1 п 8 11 оче 1 СхгсцИ Пезкп апй ЯЯТТесЬпо 1 оцу, - 1 ЕЕЕ оцгпа 1 оГ Яо 1 Ы-Яа 1 е Схгсц 3.1 з, дцпе 1984, чо 3 ЯС, М 3, р. 296, Гхя. 18.(57 ) Изобретение относится к импульсной технике. Мультиплексор содержитпереключатели 1 тока, каждый из которых включает транзисторы 5-7, генераторы 2, 3 тока, дешифратор 4 иинФормационные входы 8, 9 и адр евходы 10. Генератор 2 тока включаетв себя транзисторы 13, 14, 16, 19,резисторы 15, 17, 8, 20, шины 21 и22 первого и второго опорного напряжения соответственно, выход 23 и шину 24 напряжения питания. Генератор 3 тока включает транзистор 11,резистор 12, шину 22 второго опорного напряжения и шину 24 напряженияпитания. Мультиплексор надежен в работе за счет обеспечения соответствия выходных логических уровней стандертньи дле ЭСЛ-схем с полной номпенсацией в случае использования стандартных термостабилизиреванных опорных напряжений. 1 ил.30 Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в логических устройствах ЭСЛ-типа.Целью изобретения является увеличение надежности работы путем обеспечения соответствия выходных логических уровней стандартным для ЭСЛ- схем с полной компенсацией в случае использования стандартньж термостабилизированных опорных напряжений.На чертеже изображена принципи" альная электрическая схема мультиплексора. 15Мультиплексор содержит переключатели тока 1, второй генератор тока 2, первый генератор тока 3 и дешифратор 4, каждый переключатель тока 1 состоит иэ первого, второго и третьего транзисторов 5, 6 и 7 соответственно, эмиттеры первого и второго транзисторов 5 и 6 подключены к коллектору третьего транзистора 7, а коллектор первого транзистора 5 соединен с шиной нулевого потенциала, базы первых и вторых транзисторов 5 и б переключателей тока 1 являются информационными входами 8 и 9 мультиплексора, базы третьих транзисторов 7 через дешифратор соединены с адресными входами 10 мультиплексора, первый генератор тока 3 состоит из седьмого транзистора 11 и третьего резистора 12, коллектор транзистора 11 подключен к эмиттерам третьих 35 транзисторов 7 переключателей тока 1, коллектор четвертого транзистора 13 и база пятого транзистора 14 через первый резистор 15 соединены с шиной нулевого потенциала, второй генератор тока 2 выполнен на восьмом транзисторе 16 и четвертом резисторе 17, коллектор транзистора 16 подключен к эмиттеру транзистора 13, первый вывод второго резистора 18 45 соединен с шиной нулевого потенциала, а второй - с базой и коллектором шестого транзистора 19, эмиттер которого подключен к базе транзистора 14, коллектор транзистора 14 сое динен с шиной нулевого потенциала, первый и второй выводы пятого резистора 20 подключены соответственно к базе и эмнттеру транзистора 16, база транзистора 13 подключена к шине 21 55 первого опорного напряжения, а базы транзисторов 11 и 16 подключены к шине 22 второго опорного напряжения, эмиттер транзистора 13 подключен к коллекторам транзисторов 6 переключателей тока 1, а эмиттер транзистора14 является выходом 23 мультиплексора, эмиттеры транзисторов 11 и 16соответственно через резисторы 12и 1 соединены с шиной 24 напряженияпитания,Мультиплексор работает следующимобразом.Дешифратор 4 предназначен для выборки мультиплексируемых линий. Всоответствии с адресом, установленным на адресных входах 10, на одномиэ выходов дешифратора 4 формируется высокий логический уровень, Коллекторный ток транзистора 11 генератора тока 3 включается в эмиттертранзистора 7 и затем протекает вузел эмиттеров транзисторов 5 и 6переключателя тока,соответствующеговыбранной линии. Информация на информационные входы 8, 9 мультиплексора поступает в парафазном виде, ввыбранном переключателе тока 1 коллекторный ток транзистора 7 протекает в эмиттер того из транзисторов5 и 6, на базе которого более высокий потенциал. Если более высокий по"тенциал на базе транзистора 5, ток1коллектора транзистора 7 протекаетв шину нулевого потенциала, а еслипотенциал выше на базе транзистора6, этот ток течет в эмиттере транзистора 3, Высокий логический уровеньна выходе 23 мультиплексора формируется в том случае, когда в эмиттеретранзистора 13 протекает только токколлектора транзистора 16, при этомпадение напряжения на резисторе 15минимально, если в эмиттер транзистора 13 включается ток транзистора6 выбранного переключателя тока 1,падение напряжения на резисторе 15максимально и на выходе 23 мультиплексора формируется низкий логический уровень. В соответствии с этимбазы транзисторов 5 переключателейтока 1 являются прямыми информационными входами 8, а базы транзисторов 6 являются инверсными информационными входами.Номинальные сопротивления резистора 12 генератора тока 3, резисторов 15, 17, 18 и 20 формирователявыходных уровней 2 относятся междусобой соответственно как 1, 2, 3,2 и 6.В стандартных ЭСЛ-устройствах используются два опорных напряжения,Первое опорное напряжение, стабили, зированное по температуре и относительно нулевого потенциала, предназначено для идентификации входных логических уровней. Номинальное значение уровня этого опорного напряжения равно полусумме пороговых значений напряжений уровней логического нуля и единицы. Например, пороговые напряжения и уровень первого опорного напряжения соответственно равны 1,465 В -1,175 В и -1,32 В.Второе опорное напряжение предназначено для питания генераторов тока, уровень этого напряжения стабнлиэирован относительно напряжения питания, а его номинальное значение равно напряжению питания минус номинальное значение первого опорного напряжения"оп 2=1)п -Ч)п 1Принцип формирования выходных логических уровней в стабилизированных 25 ЭСЛ"устройствах выбран таким образом, что первое опорное напряжение и идеальные значения выходных напряжений логического нуля -00 и логической единицы -111, определенные в усло" виях пренебрежения базовыми токами транзисторов и зависимостью напряжения на открытых р-л-переходах от тока, связаны уравнениями: оп 12110= - 0 1.43(3) В генераторе тока 3 разность потенциалов между базой транзистора 11 40 и первым выводом резистора 12 складывается из напряжения между базовым и эмиттерным выводами транзистора 11, которое слабо зависит от тока эмиттера и напряжения на резисторе, 45 сопротивление которого определяет ток в этой цепи. Транзистор 16 и резистор 17 формирователя выходных уровней 2 выполняют те же функции, что и компоненты 11, 12 генератора 3 - вырабатывают ток. Подключение резистора 20 к базовому и эмиттерному выводам транзистора 16 предназначено для ответвления части тока резистора 17. Таким образом, коллекторные токи транзистора 11 - 1 11 генератора тока 3 и транзистора 16 - 1 16 формирователя выходных уровней 2 описываются следующими выражениями:(4) Цп 2-оп16 Ц 161 пп и- э э (5) г 17 г 201 где 11 11 и Б 16 - разности потенцибЭалов между базовыми измиттерными выводами транзисторов 11 и 16;111, Ы 16 - коэффициенты передачиэмиттерного тока в схемеОБ транзисторов 11 и 16,в случае интегральногоисполнения устройства этипараметры можно считатьодинаковыми для всех транзисторов и обозначить Ы; г 12, г 17 иг 20 - сопротивления резисторов12, 17 и,20 соответственно.В режиме формирования высокого логического уровня на выходе 2 мультиплексора транзистор 19 закрыт, так как напряжения на резисторе 15, возникающего за счет протекания в нем тока коллектора транзистора 13, состоящего только из тока коллектора транзистора 16, определенного выражением (5), недостаточно (сопротивление резистора 15 меньше сопротивления резистора 17, напряжение на котором, согласно выражениям (5 ) и (1 ) меньше порогового значения Пб 19 ).6 Э Таким образом, высокий выходной логический уровень формируется в соответствии с формулой-об,1 4, (6) или с учетом выражения (1 ) и отношения сопротивлений резисторов 12, 17 и 20, эквивалентного отношению 2, Зиб,111= -(Црп 1+ Ц 6,16)+ 6 16,16-11 б,14. (7) 2 2 Соотношения электрических параметров транзисторов 14 и 16 выбраны та" ким образом, что Бб,16 "-116,14, и Фбрмула (7), если пренебречь отклонениями Ы от единицы, приводится в соответствие с Формулой (2 ),В режиме Формирования низкого выходного логического уровня к коллекторному току транзистора 16, протекающего в транзисторе 13, прибавля 1378048(12) 55 ется ток коллектора транзистора 11 генератора тока 3 и сумма этих токовраспределяется между резистором 15 и эмиттером транзистора 19. С целью обеспечения соотнетствия выходного напряжения выражению (3 ) электрические параметры компонентов выбраны таким образом, что ток, протекающий в цепи, состоящей иэ транзистора 19 и резистора 18, равен удвоенному току коллектора транзистора 16, а ток в резисторе 15 соответственно равен коллекторному току транзистора 11 генератора тока 3 за вычетом коллекторного тока транзистора 16 формирователя выходных уровней 2, .Таким образом, для выходного напряжения низкого логического уровня - цО можно привести два уравнения: О= -2 г 181,16-)Б, 9-11 Б, 4)О= -г 15(111-1 к 16)-314 (9)25При учете выражения (1 ) и выражения для 116 (5 ), учете отношения сопротивлений резисторов 17 и 18, равного 3/2, в допущении равенства единице и предположении равенства напряжений )Б,14, )Б 16 и 1 Б,19 формула30 (8 ) преобразуется следующим образом:)О= - - -(- 1)Б 14-)од )-211 Б,14 (10) 4 3 и становится тождественной формуле(3,). Для достижения такого же тождества для формулы (9 ) необходимо дополнительно допустить равенство напряжений ),11 и ).,14 и учесть отношение сопротивления резистора 12 генератора тока 3 и сопротивлений .других резисторов 110= -2(-ОБ 14-1 оп 1) 4 з1)оп2 45-1)Б,16. (11)Транзисторы 1 1, 13, 14, 16, 19работают в нормальном активном режиме, при этом напряжения между ихбазовыми и эмиттерными выводами оп )ределяются суммой падений напряже-ний на эмиттерных р-и-переходах и.на сопротивлениях базовых областей 1 Э=г 1 +Т" 1 п( - +1 )Б Б 6 130 где г - сопротивление базовой обласБти; 1 - ток базы;бчТ - термодинамический потенциал делений на величину заряда электрона;1 Э, 130- соответственно ток эмиттераи тепловой ток эмиттерногор-п-перехода.Соответствие принятому равенству напряжений )и, транэисторон 14, 16 и 19 и транзистора 11 генератора тока 3 достигается за счет выполнения соотношений параметров этих компонентов, определенных на основе конкретных вольт-амперных характеристик, обеспечиваемых выбранным технологическим процессом с учетом конкретных режимов работы компонентов. Однако отношение эмиттерных токов транзисторон 16 и 19 можно считать независимой константой, равной /2, и требование равенства двум отношения величин базовых сопротивлений г 16 и г 19 и равенства 1/2 отношения тепловых токов эмиттерных р-и-переходов 13016/13019 этих транзисторов очевидно следует иэ принятой формулы для 1) (12), Отклонение реальной величийы коэффициента Ы от единицы, наличие тока в базе транзистора 14, которыми пренебрегли при выведении формулы, и изменение 1 Б,14 транзистора 14, вызванное различием выходных токов мультиплексора при формировании разных выходных уровней, приводят к отклонению значений уровней логических напряжений на выходе мультиплексора от идеальных, однако при соблюдении определенных требований к параметрам компонентов эти отклонения не будут превьппать заданных в ТУ допусков.Мультиплексор имеет минимальную задержку в тракте распространения сигналов от информационных входов 8, 9 до выхода 23 благодаря минимальной протяженности этого тракта, который состоит иэ ЭСЛ-переключателя тока на транзисторах 5 н 6, транзистора 13, включенного по схеме ОБ, и эмиттер- ного повторителя на транзисторе 14. Коллекторный ток транзистора 16 кроме формирования высокого логического уровня на резисторе 15 предназначен для Формирования начального падения напряжения на эмиттерном р-и- переходе транзистора 13, что необходимо для уменьшения колебаний напряжения узла коллекторов вторых тран1378048 формула изобретения Составитель А.Янов Редактор О.Спесивых Техред М,Дидык Корректор В.БутягаЗаказ 890/55 Тираж 928 . ПодписноеВНИИПИ Государствейного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 эисторов 6 переключателей тока 1,обладающего большой емкостью, с целью ускорения переходного процессапри смене выходного уровня,5 Мультиплексор, содержащий переключатели тока, каждый из которых содержит первый и второй транзисторы, эмиттеры которых подключены к коллектору третьего транзистора, коллектор первого транзистора соединен с шиной нулевого потенциала, эмиттеры третьих транзисторов переключателей тока через первый генератор тока соединены с шиной напряжения питания, адресные входы мультиплексора подключены к базам третьих транзисторов переключателей тока, коллектор четвертого транзистора подключен к базе пятого транзистора и через первый резистор соединен с коллектором пятого транзистора и шиной нулевого потенциала, эмиттер пятого транзистора подключен к выходу мультиплексора, база четвертого транзистора подключена к шине первого опорного напряжения, а эмиттер через .второй источник тока подключен к ши 30 не напряжения питания и соединен с коллекторами вторых транзисторов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения надежности работы путем обеспечения соответствиявыходных логических напряжений стандартным требованиям для.термостабилизированных ЭСЛ-устройств в условиииспользования стандартных опорныхнапряжений, в него введен шестой транзистор, эмиттер которого подключенк коллектору четвертого транзистора, а коллектор и база через второйрезистор соединены с шиной нулевогопотенциала, при этом первый и второй генераторы тока выполнены соответственно на седьмом и восьмом транзисторах, эмиттеры которых соответственно через третий и четвертый резисторы соединены с шиной напряженияпитания, базы подключены к шине второго опорного напряжения, база восьмого транзистора через пятый резистор соединена с его эмиттером, а номинальные сопротивления первого,второго, третьего, четвертого и пятого резисторов относятся между собойсоответственно как 2, 2, 1, 3 и 6,сопротивления базовых областей восьмого и шестого транзисторов относятся соответственно как 2 и 1, а отношение тепловых токов эмиттерных р-ипереходов восьмого и шестого тран-зисторов равно 1/2.