Логический элемент

(21) 4459430/2 (22) 12,07.88 (46) 30.03.90. (71) Винницкий юл. Р 12олитехнический ин и ходамифункции:табл,двумяически1 ил,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР тут(56) Авторское свидетельство СССРУ 1261105, кл, Н 03 К 19/088, 198Авторское свидетельство СССР(54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕИЕН Изобретение относится к импульсной технике и предназначено дляпостроения цифровых устройств.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей логическогоэлемента путем. реализации логическихФункций ИЛИ-НЕ, И-НЕ И, ИЛИ,На чертеже представлена принципиальная электрическая схема логического элемента.Логический элемент содержит первый1 и второй 2 входные транзисторы,эмиттеры которых подключены к первому. 3 и второму 4 входам устройства,базы которых через первый 5 и второй6 резисторы соответственно подключены к шине 7 питания и соединены с ано;дами седьмого 8 и восьмого 9 диодов,катоды которых соединены с базами соответственно первого 10 и второго 11промежуточных транзисторов, эмиттеры которых через третий резистор 12подключены к общей шине 13 и соединет.(57) Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для по-.- строения цифровых устройств. Цель 1 изобретения расширение функциональных возможностей логического элемента. Ло гический элемент содержит два входных транзистора, пять промежуточных транзисторов, восемь. диодов, одиннадцать резисторов, инвертирующий и трп пеинЬвертирующих выходных каскада. Введение новых элементов и связей позволяет логическомуэлементу реализовать четыре л И. НЕ ИпИ Н И ИЛИ ны с входом 14 инвертирующего выходного каскада 15, Выход каскада 15 является первым выходом 16 устройства, а коллекторы через четвертый 17 и пятый 18 резисторы соответственно подключены к шине 7 питания и соеди" иены с анодами соответственно первого 19 и второго 20 диодов, катоды которыхх соединены с. входом 21 первого неинвертирующего выходного каскада 22, выход которого является вторым выходом 23 устройства. Коллекторы пер вого 1 и второго 2 входных. транзисторов совдинены с катодами третьего 24 и четвертого 25 диодов, аноды которых соединены с первыми выводами соответственно шестого 26 и седьмого 27 резисторов и базами третьего 28 и четвертого 29 промежуточныхтранзисторов, коллекторы которых соединены с вторыми выводами соответст - венно шестого 26 и седьмого 27 резисторов и подключены к шине 7 пита 1554136ния через восьмой 30 и девятый 31 ре-, зисторы соответственно, а эмиттеры соединены с входом 32 второго неинвертирующего выходного каскада 33, выход которого является третьим выхо 5 дом 34 устройства, Коллекторы первого 1 и второго 2 входных транзисторов соединены с катодами соответственно пятого 35 и шестого 36 диодов, аноды которых соединены с первым выводом десятого резистора 37 и базой пятого промежуточного транзистора 38, коллектор которого соединен с вторым выводом десятого резистора 37, а эмиттер соединен с входом 39 третьего неинвертирующего выходного каскада 40, выход которого являетая четвертым выходом 41 устройства. Коллек, тор транзистора 38 через одиннадцатый резистор .42 подключен к шине 7питания.Логический элемент работает следующим образом.Пусть в исходном состоянии на 25входах 3 и 4 низкий уровень, что соответствует подаче логических "О" навходы 3 и 4, В этом случае первый 1и второй 2 входные транзисторы открыты на их базах и анодах седьмого 8 ивосьмого 9 диодов низкие потенциалы,что обусловливает закрытое состоя" ние первого 10 и второго 11 промежу ,точных транзисторов, Вход 14 инверти рующего выходного каскада 15 оказывается соединенным с общей шиной 13.через третий резистор 12, что соответствует подаче логического "О" навход 14. Инвертирующий выходной каскад инвертирует сигнал, поданный наего вход 14, и на первом выходе 1640устройства присутствует логическая 11 11вНа коллекторах закрытых первого10 и второго 11 промежуточных транзисторов высокий потецциал и на вход4521 первого неинвертирующего выходногокаскада 22 поступает ток от шины 7питания через четвертый 17, пятый 8резисторы и прямо включенные первый19 и второй 20 диоды, что соответ 50ствует подаче логической "1" на вход21, Первый неинвертирующий выходнойкаскад 22 повторяет сигнал, поданныйна его вход 21, и на втором выходе23 устройства присутствует логическая11 И1 . На коллекторах первого 1 и второго 2 входных транзисторов и катодахтретьего 24, четвертого 25, пятого 35, шестого 36 диодов низкие потенци-алы, что обусловливает открытое состояние третьего 24, четвертого 25,пятого 35, шестого 36 диодов. На анодах третьего 24, четвертого 25, пятого 35, шестого Зб диодов и базахтретьего 28, четвертого 29, пятого38 промежуточных транзисторов низкийпотенциал 0+1=0,9 В, где Бу=0,7 В;Б д=0,2 В - падения напряжения на открытом диоде и между коллектором иэмиттером открытого транзистора, чтообуславливает закрытое состояние третьего 28, четвертого 29 и пятого 38промежуточных транзисторов. На входы32 и 39 второго 33 и третьего 40неинвертирующего выходных каскадовток от шины 7 питания не поступает,что соответствует подаче логических"О" на входы 32 и 39. Второй 33 и третий 40 неинвертирующие выходные каскады повторяют сигналы, поданные наих входы 32 и 39, и на третьем 34 ичетвертом 41 выходах устройства прис,.сутствуют логические "0",Если на входе 3 логический "0", ана входе 4 - логическая "1", в этомслучае первый входной транзистор 1открыт, на его базе и аноде седьмогодиода низкий потенциал, что обусловливает закрытое состояние первого промежуточного транзистора 10, Второйвходной транзистор 2 закрыт, так какна его эмиттер подан высокий потенциал (Зб В), а база имеет меньшийпотенциал за счет открытых восьмогодиода 9, второго промежуточного транзистора 11 и инвертирующего выходногокаскада 15. Эмиттерный ток открытоговторого промежуточного транзистора11 создает на третьем резисторе 12 ивходе 14 инвертирующего выходного каскада 15 падение напряжения (0,7 В),достаточное для открывания иывертирующего выходного каскада 15, что соответствует подаче логической "1" навход 14. Инвертирующий выходной каскад 15 инвертирует сигнал, поданныйна его вход 14, и на первом выходе16 устройства присутствует логичес 11 Икий 0 , На коллекторе закрытого первого промежуточного транзистора 1 О =высокий потенциал и на вход 21 первого,неинвертирующего выходного каскада 22поступает тсж от шины 7 питания черезчетвертыйрезистор 17, прямовключен"ный первый диод 19, что соответствуетподаче логической "1" на вход 21,4136 6 510 15 20 25 30 5 155 Первый неинвертирующий выходной каскад 22 повторяет сигнал, поданный на его вход 21, и на втором выходе 23 устройства присутствует логическая "1".На коллекторе открытого первого входного транзистора 1 и катодах третьего 24, пятого 35 диодов низкий потенциал, что обусловливает закрытое состояние третьего 24 и пятого 35 диодов. На анодах третьего 24, пятого 35 диодов и базах третьего 28 и пятого 38 промежуточных транзисторов низкий потенциал (09 В), что обусловливает закрытое состояние третьего 28 и пятого 38 промежуточных транзисторов. На коллекторе закрытого второго входного транзистсра 2 и катодах четвертого 25, шестого 36 диодов высокглч потенциал, что обусловливает закрытое состояние четг вертого 25 и шестого 36 диодов, На аноде закрытого четвертого диода 25 и базе четвертого промежуточного транзистора 29 высокий потенциал и в Ьазу четвертого промежуточного трачэистора 29 поступает ток от шины 7 . питания через девятый 31 и седьмой 27 резисторы, что оЬусловливает открытое состояние четвертого промежуточного транзистора 29, так как его коллектор подключен к шине 7 питания через девятый транзистор 31. На вход 32 второго неинвертирующего выходного каскада 33 поступает эмиттерный ток открытого четвертого промежуточного транзистора 29, что соответствует подаче логичес- кой "1" на вход 32, Второй неинвертирующий выходной каскад ЗЗ повторяет сигнал,поданный на его вход 32 и на третьем выходе 34 устройства присутствует логическая "1", На вход 39 третьего неинвертирующего выходного каскада 40 ток от шины 7 питания через закрытый пятый промежуточный транзистор 38 не поступает, что соответствует подаче логического "О" на вход. 39, Третий неинвертирующий вы" ходной каскад повторяет сигнал, поданный на его вход 39, и на четвертом выходе 41 устройства присутствует логический "0".Если на входе 3 присутствует логи-. ческая ".", а на входе 4 - логический "0", в этом случае второй входной транзистор 2 открыт, на его коллекторе и базе низкие потенциалы, что обусловливает закрытое состояние восьмого диода 9, второго промежуточного транзистора 11 и открытоесостояние четвертого 25, шестого 36диодов, которые в свою очередь, закрывают четвертый 29 и пятый 38промежуточные транзисторы, Первыйвходной транзисторзакрыт,таккак на его эмиттер подан высокийпотенциал (3,6 Б), а база имеет меньший потенциал вследствие открытыхседьмого диода 8, первого промежуточного транзистора 10 и инвертирующего выходного каскада 15 На коллекторе закрытого первого входного тран"зистора и катодах третьего 24 и пятого 35 диодов высокий потенциал, чтообусловливает закрытое состояние тре"тьего 24 и пятого диодов 35 и открытое состояние третьего промежуточного транзистора 28, Состояние входов 14,21, 32, 39 инвертирующего 15, первого22, второго 33, третьего 40 неинвер-:.тирующих выходных каскадов и первого16, второго 23, третьего 34, четвертого 41 выходов устройства аналогичны рассмотренному случаю, когда навход 3 подается логический "0", а навход 4 - логическая "1",Если на входах 3 и 4 присутствуют логические ", в этом случае первый1 и второй 2 входные транзисторы закрыты так как на их эмиттеры поданвысокий потенциал (3,6 В), а базыимеют меньший потенциал (2,1 В) вследствие открытых седьмого 8 и восьмо-го 9 диодов, первого 10 и второго 11промежуточных транзисторЬв, инвертирующего выходного каскада 15. На тре"тьем резисторе 12 и входе 14 инвертирующего выходного каскада 15 в результате токов змиттеров открытых первого 10 и второго 11 промежуточных транзисторов создается падение напряжения (0,7 В), достаточное для открывания инвертирующего выходногокаскада 5, что соответствует подаче логической "1" на вход 14. Инвертирующий выходной каскад 15 инверти рует сигнал, поданный на его вход,14, и на первом выходе 16 устройства присутствует логический "0", На коллекторах открытых первого 10 и второго 11 промежуточных транзисторов и анодах первого 19 и второго 20 диодов низкий потенциал, что обусловливает закрытое состояние первого 19 и второго 20 диодов, На вход 21 первого неинвертирующего выходного каскада 22ток от шины 7 питания через четвер 1 ый 17, пятый 18 резисторы и закрытые первый 19, второй 20 диоды не поступает, что соответствует подаче на . вход 21 логического "0". Первый неинвертирующий выходной каскад 22 повторяет сигнал, поданный на его вход 21 и на втором выходе 23 устройства црисутствует логический "0", На коллекторах закрытых первого 1 и второго 3 входных транзисторов и катодах третьего 24 четвертого 25, пятого 35, Шестого 36 диодов высокий потенциал, Что обусловливает закрытое состояние третьего 24, четвертого 25, пятого 35, шестого 36 диодов,В базы третьего 28, четвертого 29, цятого 38 промежуточных транзисторов поступает ток от шины 7 питания через восьмой 30 и шестой 26 резисторы, девятый 31 и седьмой 27 резисторы, одиннадцатый 42.и десятый 37 резисторы соответственно, что обусг Ловливает открытое состояние третье го 28, четвертого 29, пятого 38 промежуточных транзисторов, На вход 32 второго неинвертирующего выходного каскада ЗЗ поступают эмиттерные токи открытых третьего 28, четвертого 29 промежуточных транзисторов, а на вход 39 третьего неинвертирующего выодного каскада 40 поступает эмиттерный ток открытого пятого промежуточного транзистора 38, что соответствует подаче логических "1" на входы 32 и 39, Второй 33 и третий 40 неинвертирующие выходные каскады повторяют сигналь, поданные на их входы 32.н 39 и на третьем 34 и четвертом 41 выходах устройства присутствуют логические "1",Состояния входов и выходов логи ческого элемента сведены в таблицу. ВходыВыходы0 О, 1 1 0 0 0 1 О 1 1 О1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 Иэ таблицы видно что на первом выходе 16 устройства реализуется логическая функция ИЛИ-НЕ, на втором выходе 23 устройства - логическаяфункция И-НЕ, на третьем выходе 34устройства - логическая функция И,на четвертом выходе 41 устройствалогическая функция ИЛИ,Таким образом, предлагаемое устройство с двумя входами позволяетреализовать кроме инверсных логических функций И-НЕ, ИЛИ-НЕ их прямыефункции И, ИЛИ на третьем 34 и четвертом 41 выходах устройства,Формула изобретенияЛогический элемент, содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых через первый и второй резисторы подключены к шине питания, эмиттеры которых подключены к первому и второму входам элемента, а также первый и второй промежуточные транзисторы, эмиттеры которых через третий резистор подключены к общей шине и соединены с входом инвертирующего выходного каскада, выход которого является первым выходом элемента, а коллекторы через четвертый и пятый резисторы соответственно подключены к шине питания и соединены с анодами соответственно первого и второго диодов, катоды которых соединены с входом первого неинвертирующего выходного каскада, выход которого является вторым выходом элемента, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены с третьего по восьмой диоды, третий, четвертый и пятый промежуточные транзисторы с шестого по одиннадцатый резисторы, второй и третий неинвертирующие выходные каскады, причем катоды третьего и четвертого диодов соединены с коллекторами соответственно первого и второго входных транзисторов, аноды соединены с первыми выводами соответственно шестого и седьмого резисторов и с базами соответственно третьего и четвертого промежуточньг транзисторов, коллекторы которых соединены с вторыми выводами соответственно шестого и седьмого резисторов и через восьмой и девятый реаисторы соответственно подключены к шине питания, эмиттеры соединены с входом второго неинвертирующего выходного каскада, выход которого является третьим выходом элемента, какатоды пятого и шестого диодов под10 155413 б эисторов,А,Яно окова орректор М.Самборская ставител хред Л. Се Редактор С. Лисина Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 465 Тир чИИПИ Государственного 113035, омитет сква,Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,ключены к коллекторам соответственно первого и второго входных транзисторов, аноды которых соединены с пер" вым выводом десятого резистора и ба 5 зой пятого промежуточного транзистора, коллектор которого соединен с вторым выводом десятого резистора и через одиннадцатый резистор подключен к шине питания, эмиттер соединен с входом третьего неинвертирующего выходного каскада, выход которого является четвертым выходом элемента,катоды седьмого и восьмого диодов соединены с базами соответственно первого и второго промежуточных транзисторов, а аноды - с базами соответственно первого и второго входных тран