Быстродействующий логический элемент или-и-не

ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социал истиц вских Республиксвнд-ву - 1893731/2 и Ю единением за ударстееннын комнтетавта Ннннетроа СССРю делам нзебретеннйн аткрытнй бюллетень2 исания 20,06,7 2) Авторизобретения Е, М ганрогский радиотехнический инстит) Заявител СТВУЮШАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМИЛИ-И-НЕ(54) БЫСТР е, о щ риггер на туннельно "вход - выход" кот подключена к источ синусоидального нап лительный диод подс рого через ренику управляюяжения и черсчк зист щего разд рому подк тор к единена к втоНа фиг. 1 при электрическая схе Я Я 0 (Положительн 5 ный выходной сиги элемента ИЛИ-Ительный входной,ной сигналы); на ных элементов, к 0 вход 4 основных для расширения и тей; на фиг, 5 импульсов устано(45) Дата опубликования Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.Известно устройство, содержащее диод с накоплением заряда, один вывод которого соединен с выходом двухступенчатого диодного элемента ИЛИ-И .и с входным диодом туннельно-транзисторного триггера, а второй вывод через дополнительный диод подключен к источнику синхронизируюших импульсов.Однако известное устройство имеет недостаточную помехозащищенность, обусловленнук полутактом сброса в "нуль", а также недостаточное быстродействие, обусловленное тем, что даже самые высокочастотные транзисторь ( Г,1 ГГц) позволяют строить простые источники тока с частотой переключения не более 50100 МГц.Таким образом, быстродействие логической схемы ограничивается быстродействием управляемого источника тока.Белью изобретения является повышение быстродействия, надежности и расширение логических возможностей элемента,Для этого в элемент введен бистабиль выводу диода с накоплением зарядалюченному через токозадаюший резис шине источника питания,реждение поясненс чертежами ведена принципиальнаяма элемента ИЛИ-И-НЕ,ый входной, отрицатчьалы); на фиг,2-схем НЕ М 1 РО (отгицаположительный выходфиг, 3, 4 - схемы ди-ч,- оторые подключаютс наэлементов ИЛ 1 1-И-;1х логических возможноссхема формирователявки и сброса на диодахряда (ДНЗ); на фиг. 6 -мма формирователя; нафиг. 7 - временная диаграмма работы элемента ИЛИ-И-НЕ Р 1 ЬООдин формирователь импульсов обеспечивает работу двух элементов - одного элемента ИМО и одного М 1 РО . - и позволяет осуществлять синхронизацию работы схем одним источником синусоидального напряжения.Элемент ИЛИ-И-НЕ Р 11 ЧО содержит(см. фиг. 1) входы 1, 2, 3, 4, 5, эльмента Р 1 Я входные диоды 6, резис 7тор 7 и источник напряжения Я . Компоненты 1 - 7 вместе с источником напряжения Е образуют элемент сборки единичных сигналов. При подключении на вход4 двухступенчатого диодного элементаИЛИ-И 8, (см. фиг. 3), диод 9 элемента .Р 1 МО и диод 10 элемента 8 составляют элемент совпадения для единичных(положительных) сигналов.Диод с накоплением заряда 11, резистор 12 (см. фиг. 1 и 2), обеспечивающийсовместно с источником напряжения +Е2ток прямого смешения на ДНЗ 11, и диод13, через который подаются отрицательные импульсы установки, образуют диодный усилитель тока,Резисторы 14, 15, туннельный диод(ТД) 16 и транзистор 17 составляютбистабильный триггер логическогс элемента. Диод 18 является входным диодом туннельно-транзисторного триггера,а резистор 19 и транзистор 20 обеспечивают сброс этого триггера в "нуль.Выход 21 туннельно-транзисторного триггера является выходом логического элемента.Бистабильный триггер на ТД 22, рьзисторах 23, 24 и диоде 25 предназначендля предотвращения накопления заряда вбазе ДНЗ 11 в полутакте сброса в "нуль"управляющего (предыдущего) элемента.Элемент ИЛИ-И-НЕ Р 1 Щ О работает следующим образом.Входные сигналы элементов М 1 РО (см, фиг. 2) поступают на входы 1 - 3 элемента РАМО (см, фиг. 1) и принимают два уровня: нулевой минус 0,3 В и единичный плюс 0,6 В, Сигналы с выхода 21 элемента Р 1 МО поступают на входы 1 - 3 элемента 51 РО и принимают два уровня: нулевой плюс 0,3 В и единичный минус 0,6 В.На фиг, 7, Ц показано синхронизирук. шее синусоидальное напряжение, поступаю 4шее на вход 5 элемента РТМ О и вход формирователя 26 на ДНЗ (м, фиг, 5), На фиг. 7, б, в, показаны сформированные из этого напряжения импульсы установки5 и сброса, На фиг. 7, г показаны клапанирующие импульсы, сформированные на ТД 22. На фиг. 7 д, е, ж приведены диаграммы входного сигнала, тока ДНЗ 11 ивыходного сигнала соответственно.Особенность работы триггера на ТД22, обеспечивающего предотвращениенакопления заряда помехи в базе ДНЗ 11путем клапанировки тока прямого смещьния ДНЗ 11, заключается в следующем.15Управление переключением этого триггера осуществляется через резистор 23синусоидальным напряжением синхронизации, поступающим иа вход 5. Положительная полуволна переключает триггер на ТД20 22 в высоковольтное состояние, а отрицательная полуволна - в низковольтное.Дщтельность сформированных на ТД 22импульсов (см. фиг. 7, г) равна половинетакта и практически совпадает по временис приходом входного сигнала.Таким образом, ток прямого смешения,задаваемый резистором 12 может протекать через ДНЗ 11 только в полутактепоступления входных сигналов. При этом30единичные входные сигналы не разрешаютпротекание тока через ДНЗ 11, а нулевые- разрешают.В начале каждого такта на базу тран 35зистора 20 поступает положительный импульс сброса. Эмиттерный ток этого транзистора через резистор 19 устанавливаетТД 16 в низковольтное (нулевое) состояние,Из фиг, 7 а, г. видно, что с приходомположительной полуводны синхронизирующей синусоиды (по достижении примерно3/4 амплитуды) триггер на ТД 22 перьключается в высоковольтное состояние345 что приводит к повышению положительногонапряжения в точке 27. Это являетсянеобходимым, но недостаточным условиемотпирания ДНЗ 11 и переключения в неготока, определяемого токовым истоком+Е - резистор 12. Для отпирания ДНЗ11, а следовательно и диода 9, необходимо, чтобы разность потенциалов в точках 27 и 28 превышала суммарный пороготпирания диодов 9 и 11.А это возможно при достаточно большом отрицательном потенциале в точке28 (не менее - 0,6 В) при высоковольтном состоянии ТД 22.Если в первом полутакте хотя бы наодном из входов 1 - 3 (см. фиг. 1) присутствует единичный (положнтельный)уровень (см. фиг. 7, д,1-й такт), тосоответствующий входной диод 6 .будетоткрыт и через него будет протекать ток,задаваемый токовым стэкэм минус Е1резистор 7. В точке 28 будет действоватьположительное напряжение, которое будетдержать в закрытом состоянии диоды 9 иДНЗ 11,Ток, задаваемый резистором 12, протекает через диод 25 и находящийся ввысоковольтном состоянии ТД 22, Пээтому в базе ДНЗ 11 заряд неравновесныхносителей не накапливается. Поступающийна ДНЗ 11 в начале второго полутактачерез диод 13 отрицательный импульсустановки вызывает протекание через ДНЗ1 1 небольшого тока помехи, обусловленного зарядом емкости перехода (см. фиг.7, е). Этот ток недостаточен для переключения ТД 16, в результате чеготуннельно-транзисторный триггер остается в нулевом состоянии (см. фиг, 7, ж).Одновременно с поступлением импульсаустановки происходит сброс в "нуль предыдущего элемента. Отрицательная полуволна синхронизируюшего синосоидальногонапряжения переключает ТД 22 в низковольтное состояние (см. фиг, 7, г).В последней четверти такта отрицательный импульс установки отсутствует, авходные диоды 6 закрыты. Ток, задаваемый резистором 7, протекает через дисды 9, 18, 16, Ток, определяемый резистором 12, протекает через диод 25 иТД 22, находящийся в низковольтномсостоянии. Напряжение между точками 27и 29 оказывается меньше порога отпирания ДНЗ 11. Это, собственно говоря ипредотвращает накопление заряда помехиво втором полутакте, характерное дляинвертируюших устройств, в которыхотсутствует клапанировка тока прямогосмешения ДНЗ.Если на входы 1 - 3 (см. фиг. 1)поступают нулевые сигналы (см. фиг. 7,д, 2-й и 3-й такты), тэ диоды 6 будутзакрыты, и ток,задаваемый резистором7, протекает через диод 9, Триггер наГД 22 в первом полутакте находитсяв высоковольтном сэстоянии, поэтомунапряжение Я оказывается боль 27"-29ше порога этпйрапия ДНЗ 11, чтэ приводит к переключению тэка, задаваемогорезистором 12, в ДНЗ 11. Протекание этого тока в течение первого полутактаобеспечивает накопление в базе ДНЗ 1 1достаточно большого заряда неравновесных носителей,Поступающий через диод, 13 в началевторого полутакта отрицательный импульсустановки вызывает протекание через ДНЗ11 короткого импульса большого обратиго тока (см, фиг. 7, а), Через диод 1810 этот импульс переключает ТД 16 в высоковольтное состояние, в результате чегона выходе туннельно-транзисторного триггера появляется единичный сигнал, который существует в течение второго полу 1 б такта до прихода очередного импульсасброса (см. фиг. 7, ж).Состояние диодной логики, ДНЗ 11 иТД 22 и последней четверти 2-гэ тактасовпадает с состоянием этой части схемы20 в последней четверти первого такта (описанного выше).Отсутствие единичного входного сигнала в первой половине 3-го такта аналогичным образом приведет к появлению25 единичного сигнала на выходе элементаво второй половине 3-го такта,В предложенном логическом элементеток накопления ДНЗ 11 практически постоянен, он определяется токовым ист 30 ком плюс Е - резистор 12 и не зависитот тока, протекающего через диод 9, Основное требование, предъявляемое к соотношению этих токов, заключается в том,чтобы ток стока минус Е - резистор 7351был бы больше или по крайней мере равентоку накопления ДНЗ 11. Излишний токстока минус Е - резистор 7 протекает1через диод 18 на ТД 16. Как пока ы 40 вает эксперимент, это обстоятельствопозволяет подключить на вход 4 не менее3 - 4 диодных расширителей,Таким образом, предложенный элементвыполняет логическую операцию ИЛИ-И-НЕ.Предмет изобретенияБыстродействующая логическая схемаИЛИ-И-НЕ, содержащая диод с накоплением заряда, один вывэд которого соединен с выходом двухступенчатогэ диэдного элемента ИЛИ-И и с входным диодс.,1 туннельно-транзисторного триггера, а второй вывод через дэполнительный диод подключен к источнику синхронизируюших импульсов, э т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения быстрэдействия, надежности и расширения лэгических возможностей, в элемент ИЛИ-И-НЕ введен бистабильный триггер на туннель ном диоде обшая точка "вход - выход" которого через резистор подключена к источнику управлявшего синусоидального напряжения и через разделительный диодподсоединена к второму выводу диодас накоплением заряда, подключенномучерез токозадаюший резистор к шине5 источника питания.