Логический элемент Советский патент 1983 года по МПК H03K19/00 

Изобретение относится к микроэлекронике и импульсной технике и может быть использовано в вычислительной технике и в системах дискретной автоматики.

Известен логический элемент, в ко тором повыиение быстродействия обусловлено .тем, что крутизна фронтов выходного импульса сохраняется, а гилплитуда перепада уменьшается за счет введения цепи, состоящей из нескольких диодов и транзисторов 1

Недостатки указанной схемы - повьшенное потребление мощности от источника питания в состоянии логической 1 и пониженное значение логической 1.

Наиболее близкой к предлагаемой является интегральная логическая схема, содержащая входной многоэмиттерный транзистор, база которого через резистор соединена с шиной питания, коллектор с базой фазоразделительного транзистора, коллектор которого через резистор соединен с шиной питалия и базой транзистора ускоряющей цепи, коллектор которого через резистор соединен с шиной питания, эми тер через диод - с коллектором выходного транзистрра и выходом, эмиттер выходного транзистора соединен с общей шиной, коллектор дополнительного транзистора соединен с ишной питания, база - с эмиттером фазоразделительного транзистора, через дополнительный диод с коллектором выходного транзистора и через последовательно соединенные диод и резистор - с обще шиной, эмиттер дополнительного транзистора соединен через соответствующие резисторы с общей шиной и базой выходного транзистора. При этом коллектор входного многоэмиттерного транзистора подключен к его базеС23.

Недостатками известной схемы являются повышенная величина напряжения логического О на выходе равная 0,7В, что делает невозможным применение ее для работы совместно с ТТЛ-схемами, напряжение логического О для которых нормировано и не долно превышать 0,4в в диапазоне температур, а также сильная зависимость напряжения логического нуля на выходе от температуры окружающей среды. Температурный коэффициент равен -2 мВ/°С.

Цель изобретения - снижение напряжения логического нуля на выходе элемента, повышение его температурной, стабильности при сохранении быстродействия , нагрузочной способности и потребляемой мощности. .

Указанная цель достигается тем, что в логический элемент, содержащий входной многоэмиттерный транзистор , коллектор которого соединен с базой, база через резистор соединена с шиной питания и с базой фазоразделительного транзистора, эмиттеры подключены к входным ыинам, коллектор которого через резистор соединен с шиной питания и с базой-первого выходного транзистора, коллектор которого через резистор соединен с шиной питания, змиттер через диод с коллектором второго выходного транзистрра и выходной шиной, .эмиттер второго вьпсодного транзистора соединен с общей шиной, его база соединена через резистор с эмиттером первог дополнительного транзистора, коллектор которого соединен с шиной питания, его база - с эмиттером фазоразделительного транзистора, эмиттер певого дополнительного транзистора соединен через рез.истор с общей шиной, последовательно включенные первый дополнител)ьный резистор и диод, катод которого подключен к общей шине, введены второй дополнительный резистор и второй дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен с коллектором второго выходного транзистора , коллектор - с эмиттером фазоразделительного трэ нзистора и вторым дополнительным резистором, второй вывод которого соединен с базой второго дополнительного транзистора и выводом первого дополнительного резистора.

На чертеже представлена принципиальная схема логического элемента |( пример вы:г1олнения входной цепи из многоэмиттерного транзистора .

Логический элемент содержит входной многоэмиттерный транзистор i, коллектор и база которого соединены между собой и через резистор 2 соединены с шиной питания(+ик Коллектор фазоразделительнего транзистора 3 через резистор 4 подключен к шине питания ,U и.п. и к базе первого выхол юго транзистора 5, коллектор которого через резистор б соединен с питания (-U и.п.), а эмиттер через диод 7 - с коллектором второго выходного транзистора 8 и ВЫХОДНОЙ шиной 9. Эмиттер транзистора 3 соединен с общей шиной (-U и.п а его база через ограничительный резистор 10 - с эмиттером первого дополнительного транзистора -11, коллектор которого подключен к шине питания U и.п.), а эмиттер через резистор 12 со€;дин.ен с общей шиной(-ии.п J База первого дополнительного транзистора 11 соединена с эмиттерсж фазо разделительного транзистора 3. Катод диода 13 подключен к общей шине :(-и и.п.) , анод Через первый дополнительный p J3HCTOp 14 - к базе второго дополнительного транзистора 15, эмиттер которого соединен с коллектором второго выходного транзистора 8, коллектор - с базой первого дополнйтелького транзистрра 11 и через второй .дополнительный резистор 16 с резисторе 14 и сеоей базой. Эг-едттеры тра зистора 1 подключены к входам 17 эле мента. Логический элемент работает еледующим образом. Бели на часть входов 17 (или на все ) подан низкий уровень напряжения Фазоразделительный транзистор 3 закр ваетояг следовательно закрывается и выходной транзистор 8, так как в его базу не втекает ток и на шине 9 сфор мирован высокий уровень напряжения резистором 4 и ускоряющей цепью. Если на все входы 17 подан высокий уровень напряжения, фазоразделительный транзистор 3 откроется, его эмйттерный ток потечет в цепь из резисторов 14 и 16 и диода 13, а также в базу транзистора 11, который включен по схеме эмиттерного повторителя. При этом в базу транзистора 8 задается избыточный ток;, обеспечиваю щий быстрое его включение. Величина того тока может быть значительной и ограничивается лишь сопротивлением резистора 10, которое выполняется ма лой величины. После включения транзистора 8, на пряжение на вы}{оде элемента становит ся равным. eWx B13- Rl4 65Ti5. где Ug, - напряжение на выходе гюгкчсеского элемента) А13 прямое падение напряжения на диоде 13; .падение напряжения на резисторе 14,UL.- падение напряжения на пере ходе база-эмиттер транзистора 15. При таком уровне напряжения на ши не 9 через коллектор транзистора 15 протекает ток в коллектор транзистора 8 , ответвляющий часть тока из базы дополнительного транзистора 11. Следовательно, через транзистор 11 протекает ток лишь резистора 12 и базовый ток транзистора 8. При этом-базовый ток транзистора 8 мал и его величина определяется только коэффициентом усиления транзистора 8 и током нагрузки на шине 9 (не показана), а весь избыточный ток протекает через транзистор 15 в коллектор транзистора 8. образом, обеспечивается ограничение степени насыщения транзистора 8, а величина напряжения на его коллекторе определяется соотношением сопротивлений резисторов 14 и 16 и равна 16 t4 сопротивление резисторов 14 и 16; падение напряжения на база-эмиттерном перехо де транзистора 8. Из приведенного выражения видно, что напряжение логического О на шине 9 элемента связано с падением напряжения на его база-эмиттерном переходе через коэффициент, значение которого меньше 1 и выбирается соотношением сопротивлений резисторов 14 и 6. Таким образом, технико-экономический эффект заключается в снижении напряжения логического нуля на выходе элемента и повышении его температурной стабильности. Если теперь на части входов 17 (или на все)снова подан низкий уровень напряжения, транзистор 3 выключается. При этом прекращается и ток в базу выходного транзистора 8, а так как в его базе отсутствует избыточный заряд неосновных носителей, то процесс его выключения - быстрый.

ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий входной многоэмиттерный тран- зистор, -коллектор которого соединен с базой, база через резистор соединена с ишной питания и с базой фазоразлелительного транзистора, эыит:те зъ( подключены к входным шинам, коллектор которого через резистор соединен с шиной питания и с базой первого выходного транзистора, коллектор которого через резистор соединен с шиной питания, э.миттер через диод с коллектором второго выходного транзистора и выходной шиной, эмиттер второго выходного транзистора соединен с общей шиной, его база соединена через резистор с эмиттером первого дополнительного транзистора, крллектор которого соединен с шиной питания, его .- .с эмиттером фазораз- делительного транзистора, эмиттер первого дополни-свльного транзистора соединен через резистор с общей шиной, последовательно включенные первый дополнитель) резистор к даод, катод которого подключен к общей шине,.о тл и ч а ю зд и и -С я тем, что, с целью снижения нап)Яже|1ия логического . НУЛЯ наmxoj e элемента, повышения еего температурной стабильности при сохранении быстродействия, нагрузоч-. ной способности и потребляемой мощ- 3 ности, введены второй дополнитель- i ный резистор и второй дополнительный wf транзистор, эмиттер которого соединеи г с коллектором второго выходного тран-1 зистора и вторым дополнительным резистором, второй вывод которого сое- а динен с базой второго дополнительного транзистора и выводом первого дополнительного резистора.