Контролируемый логический элемент И-НЕ Советский патент 1987 года по МПК H03K19/14 

113

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в различных устройствах дискретной автоматики.

Цель изобретения - упрощение логического элемента за счет уменьшения количества используемых в нем фототранзисторов.

На чертеже представлена принципи- альная схема контролируемого логического элемента И-НЕ.

Устройство содержит первую и вторую входные шины 1 и 2, выходную шину 3, первую 4 и вторую 5 шины питания, обш;ую шину 6, первый 7 и второй

8резисторы, четыре входных вентиля

9- 12, включенных попарно встречно- параллельно между каждой из входных

шин 1 или 2 и общей шиной 6, в качест- д не будут светиться, так как на них ве входных вентилей используются све- подано в этом случае запирающее на- тодиоды (9 и 10, 11 и 12) первого 13 пряжение. Тогда фототранзисторы 13.2, и второго 14 оптронов с тремя выходными фототранзисторами 13.1 - 13.3

13.3, 14.2 и 14.3 оптронов 13 и 14 будут открытыми, а фототранзисторы

и 14,1 - 14.3 соответственно. Входная 25 13.1 и 14.1 оптронов 13 и 14 - закрышина 1 соединена с анодом входного тыми,

вентиля 9 и катодом входного венти- Открытые фототранзисторы 13.2,

ля 10j а входная шина 2-е анодом входного вентиля 11 и катодом входного вентиля 12. Катоды входных вентилей 9 и 11 и аноды входных вентилей 10 и 12 соединены с общей шиной 6. Входной вентиль 9 оптически связан с фототранзисторами 13.1 и 13.2, а входной вентиль 10 оптически связан с фототранзисторами 13.2 и 13.3 опт- рона 13. Входные вентили 11 и 12 оптически связаны соответственно с фо- тотранзист.орами 14.1 и 14.2 и 14.2 и 14.3 оптрона 14.

Выходная шина 3 соединена с эмиттерами фототранзисторов 13.3 и 14.3. Первая шина 4 питания через резистор 7, фототранзисторы 13.2 и 14.2,

30

35

40

13.3, 14.2 и 14.3 обеспечивают поступление на выход 3 элемента положительного напряжения, соответствующего уровню логической единицы, по цепи:

шина 4, резистор 7, фототранзисторы 13.2, 14.2, 13.3 и 14.3 (последние два фототранзистора включены параллельно) . Аналогично реализуется функция и при наличии сигнала О на одном из входов 1 или 2 и сигнала 1 на другом входе, но в этих случаях будет открыт только один из параллельно включенных фототранзисторов 13.3 и 14.3.

При наличии входных сигналов 1 на обеих шинах 1 и 2 открыты фототранзисторы 13.1, 13.2, 14.1 и 14.2,

При наличии входных сигналов 1 на обеих шинах 1 и 2 открыты фототранзисторы 13.1, 13.2, 14.1 и 14.2,

включенные между собой последователь- фототранзисторы 13.3 и 14.3 закрыно, соединена с коллекторами фототранзисторов 13.3 и 14.3. Вторая шина 5 питания через резистор 8 и последовательно соединенные фототранзисторы 13.1 и 14.1 соединена с выходной шиной 3.

Контролируемый логический элемент И-НЕ управляется разнополярными уровнями двоичных логических сигналов И, и Up и сигналом об отказе в самом элементе или в цепях, связанных с входами данного элемента, уровень такого сигнала обозначается U.

ты. В этом случае на шину 3 элемента поступает отрицательное напряжение, соответствующее уровню логического нуля, по цепи: шина 5, резистор 8, gg фототранзисторы 14.1 и 13.1.

Для остальных комбинаций входных сигналов (табл.1) на шине 3 будет сигнал и, так как все фототранзисторы хотя бы одного из оптронов 13 и 14 закрыты. На шине 3 не будет при этом ни положительного, ни отрицательного напряжения.

Аналитически функцию схемы, содержащую светодиод и фототранзистор.

55

Питание элемента осуществляется положительным напряжением +Е и отрицательным напряжением -Е относительно общей шины 6, которые подаются соответственно на шины 4 и 5 питания. Светодиоды оптронов начинают светиться при приложении отпирающего напряжения U(.g , тогда сигнал с уровнем больше и меньшим +Е считается логическим сигналом с уровнем Ц, т.е. +Uj.g и, +Е, аналогично -Е t U.. -U

UcB-U - ce

С6 S

В табл. 1 приведено соответствие выходного сигнала контро- лируемого элемента И-НЕ всем возможным комбинациям входных сигналов.

Сигнал О на обоих входах элементов 1 и 2 приведет к сведению светодиодов 10 и 12, а светодиоды 9 и 11 при этом

не будут светиться, так как на них подано в этом случае запирающее на- пряжение. Тогда фототранзисторы 13.

13.3, 14.2 и 14.3 оптронов 13 и 14 будут открытыми, а фототранзисторы

13.3, 14.2 и 14.3 обеспечивают поступление на выход 3 элемента положительного напряжения, соответствующего уровню логической единицы, по цепи:

шина 4, резистор 7, фототранзисторы 13.2, 14.2, 13.3 и 14.3 (последние два фототранзистора включены параллельно) . Аналогично реализуется функция и при наличии сигнала О на одном из входов 1 или 2 и сигнала 1 на другом входе, но в этих случаях будет открыт только один из параллельно включенных фототранзисторов 13.3 и 14.3.

При наличии входных сигналов 1 на обеих шинах 1 и 2 открыты фоторанзисторы 13.1, 13.2, 14.1 и 14.2,

фототранзисторы 13.3 и 14.3 закрыты. В этом случае на шину 3 элемента поступает отрицательное напряжение, соответствующее уровню логического нуля, по цепи: шина 5, резистор 8, g фототранзисторы 14.1 и 13.1.

Для остальных комбинаций входных сигналов (табл.1) на шине 3 будет сигнал и, так как все фототранзисторы хотя бы одного из оптронов 13 и 14 закрыты. На шине 3 не будет при этом ни положительного, ни отрицательного напряжения.

Аналитически функцию схемы, содержащую светодиод и фототранзистор.

5

мижно представить в виде х (катод светодиода соединен с общей ) или (анод светодиода соединен с общей шиной), если на вход светодиод подан сигнал х. При аналитическом представлении функции элемента И-НЕ удобно пользоваться обозначением сигналов 1,0-1, которые соответствуют уровням и,, и и и. Тогда функцию известного логического элемента И-НЕ можно записать как

,-fa или

(хГ x2 vxr x 2 vxl х2 )- -(xl x2 ).

Каждой переменной функции f соответствует фототранзистор, причем, если переменная входит в функцию f(f2) то соответствующий фототран- зистор включается между шиной положительного (отрицательного) питания и выходной шиной.

Введение оптрона с тремя фототранзисторами обеспечивает реализацию функции XJ (светодиод 9 и фототранзистор 13.1), x l (светодиод 10 и фототранзистор 13.3), а также х1 (светодиоды 9 и 10 и фототранзистор 13.2).

Функцию контролируемого логического элемента И-ИЕ можно записать как

А(хГ )ГГЙ°1-(х1 х2 ).

Функции f и f полностью отражаю структуру включения фототранзисторов соответствующих элементу И-НЕ. Кажды элемент формулы соответствует однок у фототранзистору.

Для трехводной схемы

,(xr vx3- )x1°x2°x3°J- (x1 x2 x3 ),

т.е. схема содержит 9 фототранзисторов в трех оптронах.

В табл. 2 отражено функционирование контролируемого логического элемента И-НЕ при всех одиночных отказах его элементов.

Формула изобретения

Контролируемый логический элемент И-НЕ, содержащий первую и вторую шины питания, общую шину, четыре вход

ных вентиля на оптронных светолнодлх, включенных попарно встречно-параллельно между каждой из входных шин и общей шиной, и четыре фототранзистора, каждый из которьк оптически связан со своим светодиодом, отличающийся тем, что, с целью упрощения элемента, в него введены пятый и шестой фототранзисторы, причем первыр и второй светодиоды оптически связаны с пятым, а третий и четвертый - с шестым фототранзисто- pat-m, эмиттер первого фототранзистора подключен к коллектору третьего фототранзистора, эмиттер которого подключен через первый резистар к первой шине питания-, коллектор первого фототранзистора соединен с выходной шиной, к которой также подключены эмиттеры второго и четвертого фототранзисторов, коллекторы которых подключены к эмиттеру шестого фототранзистора, коллектор которого подключен к эмиттеру пятого фототранзистора, коллектор которого через второй резистор подключен к второй шине, питания.

Т а б л и д а 1

0 О 1 1

О 1

О 1 О

1

1 1 О

45

50

- - о - I I I

- -IоI101

I I I I I

I 01110

E- 0)

n

E- О Е- 0)

т

Ео о о

I I

t I

I I I I I

- о - I

о а

05

cd у

0) I X

h

f p.

I G

о о - - о I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах дискретной автоматики. Цель изобретения - упрощение логического элемента, достигается за счет уменьшения количества используемых в нем фототранзисторов. Контролируемый логический элемент И-НЕ содержит входные шины 1 и 2, выходную шину 3, шины 4 и 5 питания, общую шину 6, резисторы 7 и 8, четьфе входных вентиля 9, 10, 11 и 12, включенных попарно и встречно-параллельно между каждой из входных шин 1 и 2 и общей шиной 6. В качестве входных вентилей 9-12 используются свето- диоды первого 13 и второго 14 оптро- нов с выходными фототранзисторами 13.1, 13.2, 13.3 и 14.1, 14.2 и 14,3 соответственно. Входные вентили 11 и 12 оптически связаны с фототранзисторами 14.1, 14.2 и 14.3 оптрона 14. Устройство управляется разнополярны- ми уровнями логических сигналов и сигналом об отказе в самом элементе или в цепях, связанных с входами данного элемента. 2 табл., 1 ил. i (Л 00 00 со 00 00 ел