Логический элемент @ -не Советский патент 1985 года по МПК H03K19/14 

11 Изобретение относится к импульсной технике и может быть иснользовано 8 различных устройствах дискретной автоматики. Целью изобретения является упрощение устройства за счет исключения из его состава генератора однополярных импульсов, двух триггеров, двух трансформаторов и двух выпрямителей. На чертеже представлена принципиальная схема логического элемента И-НЕ. В логическом элементе И-НЕ, содер жащем первую 1 и вторую 2 входные шины, выходную шину 3, первую 4 и вторую 5 шины питания, общую шину 6, четыре входных вентиля 7-10, включен ных попарно встречно-параллельно между каждой из входных шин и общей шиной 6, в качестве входных вентилей 7-10 используются светодиоды первого 11,второго 12, третьего 13 и четвер того 14 оптронов с двумя выходными фототранзисторами 11.1 и 11.2,. 12.1 и 12.2, .13.1 и 13.2, 14.1 и 14.2, эмиттер первого фототранзистора 11.1 первого оптрона 11 подключен к выход ной шине 3, коллектор -.к эмиттеру первого фототранзистора 14.1 четвертого оптрона 14, коллектор которого подключен к первой шине 4 питания, к которой подключен коллектор втопог фототранзистора 14.2 четвертого оптро на 14, .эмиттер которого подключен к коллектору второго фототранзистора 12.2 второго оптрона 12, эмиттер которого подключен к выходной шине 3, к которой подключен коллектор второг фототранзистора 13.2 третьего оптрона 13, эмиттер которого подключен к коллектору второго фототранзистора 11.2 первого оптрона 11, эмиттер которого подключен к второй шине 5 питания, коллектор первого фототранзистора.13.1 третьего оптрона 13 подключен к первой шине 4 питания, эмиттер - к коллектору первого фототранзистора 12.1 второго оптрона 12,эмиттер которого подключен к выходной шине 3. Устройство работает следующим образом. Для работы логического элемента И-НЕ используются разнополярные уров ни двоичных логических сигналов U и и и сигнал об отказе в самом элементе или в цепях, связанных с входами данного элемента, уровень которого и . 9Н2 Питание логического элемента осуществляется положительным напряжением -t-E (шина 4) и отрицательным напряжением -Е (шина 5) относительно общей шины 6. Допустим, что све.тодиоды оптронов начинают светиться при приложении отпирающего напряжения с уровнем Upg. Тогда сигнал с уровнем, большим UjNg и меньшим +Е, считается логическим сигналом с уровнем U, , т.е. +Uc6 и i +Е;аналогично -Е . Uo :й -Uc6 ; -Uce U-. табл.1 приведено соответствие выходного сигнала логического элемента И-НЕ всем.возможным комбинациям входных сигналов. Таблица 1 Из табл.1 видно, что логический элемент И-НЕ при наличии логических сигналов на входах функционирует как двоичный элемент И-НЕ. Если хотя бы на одном из входов элемента появляется сигнал об отказе, то он появляется и на выходе элемента. Сигнал О на обоих входах элемента И-НЕ приводит к свечению светодиодов 8 и 10, а светодиоды 7 и 9 не светятся, на них подано в этом случае запирающее напряжение. Тогда фототранзисторы 12.1 и 12.2, 14.1 и 14.2 оптронов 12 и 14 могут быть открытыми, так как на их базы попадает излучение от светодиодов, а фототранзисторы 11.1 и 11.2, 13.1 и 13.2 оптронов 11 и 13 закрыты, так как на их базы не попадает излучение от светодиодов. Исходя из этого, при данной комбинации входных сигналов только через пару фототранзисторов 12.2 и 14.2 может протекать ток, через остальные пары фототранзисторов 11.2 и 13.2, 11.1 и 14.1, 12.1 и 13.1 ток не может протекать, так как хотя бы один из транзисторов в них закрыт. Открытые транзисторы 12.2 и 14.2 обеспечивают поступление на выход 3 элемента положительного напряжения, соответствующего уровню логической 1 по цепи: шина 4, резистор 15 (который может и отсутствовать), фот транзисторы 14.2 и 12.2. Так реализуется логическая функция И-НЕ для комбинации № 1 входных сигналов (табл.1). Аналогично реализуется функция для комбинаций If 2 и 3, а также № 4, только в последнем случае на выход 3 элемента поступает отрицательное напряжение, соответствующе уровню логического О. Для комбинаций входных сигналов № 5 - 9 (табл.1) на выходе 3 имеется сигнал , т.е. сигнал с уровнем напряжения U . Так, например, при сигнале на входе 1 и сигнале О на входе 2 (комбинация № 5) могут быть открытыми только фототранзистор 12.2 и 12.1, потому что на их базы попадает излучение от единственного открытого в этом случае светодиода 8 На выход 3 не поступает ни положительное, ни отрицательное напряжение так как хотя бы один из фототранзисторов во всех четырех парах 11.2 и 13.2, 12.2 и 14.2, 12.1 и 13.1, 11.1 и 14.1 закрыт. В табл.2 отражено функционирование логической схемы И-НЕ с тремя состояниями как в исправном состоянии, так и при всех возможных одиночных отказах. Из табл.2 видно, что, например, при обрыве одной из входных шин 1 или 2 либо коротком замыкании (к.з.) входной шины с общей шиной на выходе 3 появляется сигнал об отказе при любой комбинации сигналов на входе элемента. То же самое происходит при обрыве выходной шины либо при ее коротком замыкании с общей шиной. В ряде -других случаев, например при обрыве шины 5 питания отрицательным напряжением либо при обрыве резистора 16, либо при обрыве фототранзисторов 13.2 или резистора 15, элемент И-НЕ на определенных комбинациях входных сигналов функционирует правильно (на выходе сигнал логического уровня), т.е. так же, как функционирует элемент И-НЕ без отказов. На остальных комбинациях элемент, в котором произошел отказ, выдает на выходе сигнал v . Однако не все одиночные отказы элементов логического элемента И-НЕ приводят к требуемому функционированию. Например, короткое замыкание (пробой) транзистора 11,2 при комбинации № 8 сигналов на входах элемента приводит к сигналу логического О на выходе элемента.

- .г - г

ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И-НЕ, содержащий первую и вторую входные шины, выходную шину, первую и вторую шины питания, общую шину, четьфе входных Вентиля, включенных попарно встречно-параллельно между каждой из входных шин и общей шиной, ОТ л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения устройства, в качестве входных вентилей используются светодиоды вновь введенных первого. ill ; If t второго, третьего и четвертого оптронов с двумя выходными фототранзисторами, эмиттер первого фототранзистора первого оптрона подключен к выходной шине, коллектор - к эмиттеру первого фототранзистрра четвертого оптрона, коллектор которого подключен к первой шине питания, к которой подключен коллектор второго фототранзистора четвертого оптрона, эмиттер которого подключен к коллектору второго фототранзистора второго оптрона, эмиттер которого подключен к выходной шине, к которой подключен коллектор второго фототранзистора третьего оптрона, эмиттер которого подключен к коллектору второго фото-(Л транзистора первого оптрона, эмиттер которого подключен к второй шине пи тания, коллектор первого фототранзистора третьего оптрона подключен к первой шине питания, эмиттер - к коллектору первого фототранзистора второго оптрона, эмиттер которого :о подключен к выходной шине. 00 ;о 00

- t - о i о г V

I г- i i г j

Ill I

X I

у

S I-s

t i

s j

23l ГИБЯ

л I

rt o, i

r I

ll

- г о I о 3U e-H I

Ы

r.CllZl aradgo te I ь ISi

г о X г i

S гч71г г1 ejqdgo 5 I.:

ff) I

l«7il U awdQO

I9

IzeiZll endgo I

г г г i ia- ex sRdgo

I

X ISI endgo

I 10 I i г t I

j «g+«6H «andgo

и

j. g ИНИШ HOHtfOX

t г i i i

j-we БM andgo

tilt I t

I

- о г I f.

ЯОБВХЛ,О ХЭН

о -r- о - о i

oo-r-T-Xo - t

Ю

-CS| 1Л vO O

s

5

i V i

- о I - I r

10 i

) t г i

I - p.

J i