Универсальный логический элемент на @ входов Советский патент 1983 года по МПК H03K19/00 

(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ НА П ВХОДОВ

1 Устройство относится к импульсной

технике, а именно к логическим устройствам, используемым в различных облас-тях техники, например, в узлах вычисли- . тельных машин.

Известш 1 программируемые заранее s логические устройства, так называемые пороговые элементы, содержащие выходной операционный усилитель и входные логические или аналоговые функциональные элементы Cl .- О

Недостатками пороговых элементов являются функциональная неполнота при отсутствии функциональньгё преобразователей и недостаточная надежность и чрез мерная сложность, вытекакицая из нео6хо-15 днмости реализации многопороговости.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является универсальный логический элемент, содержащий усилитель-формирователь и настраиваемую диодную матрицу, в котором фактически объединены в одном корпусе микросхемы, входная матрица и часть выходной матрицы, необходимая для реализации одной функции п логических переменных С2 3 .

Недостатком указанного элемента 5шляется большое количество информационных выводов, равное 2п 4-1.

Цель устройства - расширение функциональных возможностей, что позволит j в одинаковых с прототипом корпусах микросхем изготавливать логические схемы с большим значением п .

Указанная цель достигается тем, что в универсальном логическом элементе на п входов, содержащем программируемую диодную логическую матрицу, входы которой соединены с входами логического элемента, содержащую входные и выходные шииы, соединенные в местах перекрещивания с помощью диодов, выходные шины логической матрицы объединены в две группы, в каждой из которых выходные щины соединены через резисторы соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциал - ного операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с инвертирующим входом и с выходной шиной неинвертирующий вход усилителя соединен через резистор с общей шиной. За счет специального представления Логической, функции число входных шин пр этом сокращается до п , а общее число информационных вьтодов - п -2, На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, которое реализует произвольную логическую функцию на п входных переменных; на фиг. 2 - пример конкретной реализации функции 3-х переweHHbts. Устройство содержит входную диодную программируемую матрицу 1 е п входными шинами 2, на которые поданы входные переменные х- , Х2 ... i и С|, выходными шинами 3. Первые концы шкн через одинаковые резисторы 4 соединены в общий узел и присоединены к источнику питания, а вторые концы разделены на две одинаковые (при четном с) группы и через одинаковые резисторы 5 соединен в два общих узла а и Ъ . Указанные узлы присоединены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального операционного усилителя 6 с резисторами обратной связи 7 и 8 Выход усилителя 6 является выходом все го устройства. Входные шины 2 соединены с выходными шинами 3 с помощью диодов 9, при чем наличие или отсутствие диодного сое динения шин определяет ту или иную логическую функцию предлагаемого элемента. Соединение шин может вьтолняться при изготовлении элемента или использователем известными методами используемыми при программировании логических матриц. Устройство работает следующим образом.. Для реализации на нем произвольной логической функции .от п переменных, последняя должна быть представлена в так назьгеаемой алгебраической форме. Известно, что все логические операции могут быть заменены некоторыми алгебраическими операциями. В частности, для двух нулевых фушший f.U) fi(Mvf2U)fiUHf2 bf U)f2(x); (1 f.(X)4f2(X)-E(x;f2U).(2) В этих выражениях справа от знака равенства имеет место обычное (алгебраическое) суммирование и умножение. Известны также аналогичные выражения и для других логических операций. Таким образом, любую логическую функцию переменных можно представить в виде алгебраического выражения следук щего бида: f(,)2- n V« f 2V-- n n С,,Х,,...С,Х,,+ .Коэффициенты С в выражении (З), как правило, принимают значения 0,1 и различные варианты коэффициентов полностью задают ту или иную, фуйкцию. Если исходная функция задана в ДНФ, то для получения алгебраической формы достаточно формул (1) и (2) .После полу „ения алгебраической формы реализуемой функции f 1 , ) необходимо внутри матрицы 1 соединить шины 2 с шинами 3 диодами 9 так, чтобы от источника питания через резисторы 4 на шинах 3 формировались необходимые конъюнкции или, ,что то же самое, произведения входных логических nepeMeHHBod с соответствующим знаком. Суммирования произведений с соответствующим знаком осуществляется на резисторах 5 с помоШЬЮ дифференциального усилителя 6, который имеет резисторы 7 и 8 в обратной связи для обеспечения необходимых уровней сигналов. В качестве примера рассмотрим реализацию логической функции ,,23)% «S 2V Преобразуем ее в алгебраическую форму в соответствии с выражениями (1) и (2) l,.b) J3)- 2 S3-V3 -X,X2(, х.х,+ х„х,,х. 2(lV2Vl 3 Z -V23 S Xyj Xjj X 1 (-l) Х -Х Х2+Хз-Х Хз+Х2/Хз-Х2/Х5+ (X +X2-fX X2X5)-( Реализация указанной функции представлена на фиг. 2. Исполькзование алгебраической формы представления логических функций позволяет уменьшить число внешних информационных вьгоодов MUKpocxcNfi. до п + 2 или до п + 1, если совместить логическую матрицу 1 и усилитель 6 в одном корпусе. Кроме того, при этом отпадает необходимость в формировании инверсных значений входных переменных, которое необходимо при использовании прототипа. В стандартном лсорпусе на 14 вьтодов можно реализовать любую функцию на 11 входных переменных, Формула изобретения Универсальный логический элемент на П входов, содержащий программированную диодную логическую матрицу, входы которой соединены с входами логического элемента, содержащую входные и выходные шины, соединенные в местах перекрещивания с помощью диодов, о т л и .100 12 чающийся тем, что, с целью расширения функиисжальных возможностей, выход){ые шишы логической матрицы обБ динены в две группы, в каждой яз рых выходные шшпл соединены через резисторы соответственно с инвертирующим и неинвертирующщл входами дифференциального операционного усилителя, выход которого соединен через резистор с инвертирующим входом п с вз 1х6дяой щиной, неинвертируюодий вход усилители соединен через резистор с общей шиной матрицы. Источники инфо1я ацш1, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 321952, кл. Н 03 К 19/О2, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 44695О, кл, Н 03 К 19/2О, 1974 (прототип).

Xl Xi X

f(Xt.)

fui.Z