Логический элемент на переключении тока Советский патент 1992 года по МПК H03K19/86 

Изобретение относится к импульсной технике в частности к логическим элементам на переключении тока, и может быть использовано в сверхскоростных интегральных схемах для построения комбинационной части логических схем.

В ряде случаев при построении ЭСЛ схемы, выполненной на двух уровнях переключения тока, требуется реализовать функцию

F(X1, Х2, ХЗ) Х1 -Х2 ХЗ + Х1 -Х2 ХЗ,

причем задержка переключения от любой переменной при этом должна быть минимальна.

Известен метод построения функций трех переменных на одном переключаемом токе при трех ярусах его переключения 1. Однако при стандартном пороге насыщения UK6 - IA ил/2|, где Дил - логический перепад на выходе, в схеме построенной этим методом, происходит насыщение переключающего транзистора при комбинации xi Х2 0, хз 1. Кроме того, задержка прохождения сигнала, подаваемого на нижний ярус, оказывается значительно больше задержки прохождения сигнала, подаваемого на верхний ярус.

Кроме того, значительное число БМК ЭСЛ-типа ориентировано на два уровня переключения тока, что также заставляет ограничиваться двумя уровнями,

Известны элементы 2, выполненные на двух и более токовых ключах, с двумя уровнями переключения тока, причем максимальная задержка таких элементов примерно равна задержке одного токового ключа.

Однако в элементе, построенном данным образом, через резистор, формирующий логический перепад, может одновременно протекать 0,1, 2 и более токов токовых ключей. Для стабилизации уровня логического нуля в элемент введен параллельно этому резистору ограничительный диод, что, однако, не позволяэт сохранять достаточно ста- бильный уровень логического нуля и приводит к увеличению задержки.

Наиболее близким по технической сущности является элемент 3, реализующий функцию R(xi,. Х2) XT-Х2 + ХГХ2 на двух уровнях переключения тока, т.е. он формирует функцию, являющуюся частным случаем требуемой, при хз 0.

Недостатком этого элемента является невозможность реализации функций F(xi. Х2, хз) . + х1 Х2тхз от трех пере- менных, каждая из которых отлична от const.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей логического элемента на переключении тока путем реализации функции трех переменных.

Цель достигается тем, что в логический элемент на переключении тока, содержащий семь транзисторов, резистор, два источника газа, две шины опорного напряжения, два входа и выход, причем первый и второй транзисторы выполнены с объединенными эмиттерами, которые подключены к первому источнику тока, коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов, коллектор второго - С( эмиттерами пятого и шестого транзисторов, а база - с первой шиной опорного напряжения, базы четвертого и пятого транзисторов объединены и подключены к второй шине опорного напряжения, база первого транзистора соединена с эмиттером седьмого и с вторым источником тока, база седьмого транзистора соединена с первым входом, базы третьего и шестого транзисторов соединены с вторым входом, коллекторы четвертого и шестого транзисторов подключены к первому выводу резистора и к выходу, коллекторы третьего и пятого транзисторов подключены к коллектору седьмого транзистора и второму выводу резистора, согласно изобретению, введены шесть дополнительных

транзисторов, дополнительный источник тока, третий вход, причем эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов соединены с дополнительным источником , коллектор первого дополнительного транзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого дополнительных транзисторов, база первого дополнительного транзистора соединена с эмиттером седьмого транзистора, база второго дополнительного транзистора - с первой шиной опорного напряжения, база третьего дополнительного транзистора - с базами пятого и шестого дополнительных транзисторов и с третьим входом, а коллектор - с коллекторами пятого дополнительного и шестого транзисторов, база четвертого дополнительного транзистора соединена с второй шиной опорного напряжения, а

коллектор - с коллекторами второго и шестого дополнительных и третьего транзисторов, эмиттер пятого дополнительного транзистора соединен с эмиттером пятого транзистора, эмиттер шестого дополнительного транзистора - с эмиттером третьего транзистора.

Предложенный элемент обладает новизной и существенными отличиями. Введение дополнительных элементов, указанных в

формуле изобретения, позволяет реализовать ФУНКЦИЮ F(X1, Х2.ХЗ) Х1 Х2 ХЗ+ Х1 -Х2-ХЗ,

причем через резистор протекает одновременно не более одного тока первого источника тока или первого дополнительного

источника тока, и поэтому не требуется подключения ограничительного диода, а задержка практически равна задержке схемы, реализующей функцию R(xi, x2).

Ни одного известного элемента, позволяющего реализовать аналогичную функцию аналогичным образом, не обнаружено. На чертеже представлена электрическая схема логического элемента на переключении тока, реализующего функцию:

F(X|, Х2, Хз) Х1 4Х2 ХЗ + Х1 ХЗ.

Логический элемент на переключении тока содержит семь транзисторов 1-7, резистор 8, два источника 9, 10 тока, две шины 11,12 опорного напряжения, два входа 13 и

14 и выход 15, причем первый и второй транзисторы 1, 2 выполнены с объединенными эмиттерами, которые подключены к первому источнику 9 тока, коллектор первого транзистора 1 соединен с эмиттерами

третьего и четвертого транзисторов 3, 4, коллектор второго транзистора 2-е эмиттерами пятого и шестого транзисторов 5, 6, а база - с первой шиной 11 опорного напряжения, базы четвертого и пятого транзисторов 4,5 подключены к второй шине 12 опорного напряжения, база первого транзистора 1 соединена с эмиттером седьмого транзистора 7 и с вторым источником 10 тока, база седьмого транзистора 7 соеди- нена с первым входом 13, базы третьего и шестого транзисторов 3, 4 соединены с вторым входом 14, коллекторы четвертого и шестого транзисторов 4, 6 подключены к-первому выводу резистора 8 и к выходу 15, коллекторы третьего и пятого транзисторов 3, 5 подключены к коллектору седьмого транзистора 7 и второму выводу резистора 8.

В элемент введены шесть дополнитель- ных транзисторов 16-21, дополнительный источник 22 тока, третий вход 23, причем эмиттеры первого и второго Дополнительных транзисторов 16,17 соединены с дополнительным источником 22 тока, коллектор первого дополнительного транзистора 16 соединен с эмиттерами третьего и четвертого дополнительных транзисторов 18, 19, база первого дополнительного транзистора 16 соединена с эмиттером седьмого транзи- стора 7, база второго дополнительного транзистора 17 - с первой шиной 11 опорного напряжения, база третьего дополнительного транзистора 18 - с базами пятого и шестого дополнительных транзисторов 20, 21 и с третьим входом 23, а коллектор - с коллекторами пятого дополнительного транзистора 20 и коллектором шестого транзистора 6, база четвертого дополнительного транзистора 19 соединена с вто- рой шиной 12 опорного напряжения, а коллектор - с коллекторами второго и шестого дополнительных транзисторов 17, 21 и коллектором третьего транзистора 3, эмиттер пятого дополнительного транзистора 20 соединен с эмиттером пятого транзистора 5, а эмиттер шестого дополнительного транзистора 21 - с эмиттером третьего транзистора 3,

Логический элемент на переключении тока функционирует следующим образом.

На входы 13, 14, 23 подаются сигналы, соответствующие уровню логического О или 1. В таблице представлены пути протекания токов первого источника тока 9 (И) и дополнительного источника 22 тока (te) при различных комбинациях входных сигналов (всего комбинаций 23 8), а также значение на выходе 15 (в случае, когда один из токов протекает через резистор 8, на выхо- де 15 формируется уровень логического О, в противном случае - уровень логической 1).

Как следует из таблицы, логический элемент действительно реализует функцию

F(xi, X2, хз) хгха хз + хгх2 , причем одновременно через резистор 8 протекает не более одного тока (или И, или 2), т.е. уровень логического D остается постоянным.

Таким образом, предложенный логический элемент по сравнению с известным позволяет реализовать функцию от трех переменных, т.е. расширить функциональные возможности, и при этом задержка остается практически равной задержке элемента, реализующего функцию от двух переменных.

Формула изобретения Логический элемент на переключении тока, содержащий семь транзисторов, резистор, два источника тока, две шины опор- ного напряжения, два входа и выход, первый и второй транзисторы выполнены с объединенными эмиттерами, которые подключены к первому источнику тока, коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов, коллектор второго - с эмиттерами пятого и шестого транзисторов, а база - с первой шиной опорного Напряжения, базы четвертого и пятого транзисторов подключены к второй шине опорного напряжения, база первого транзистора соединена с эмиттером седьмого и с вторым источником тока, база седьмого транзистора соединена с первым входом, базы третьего и шестого транзисторов соединены с вторым входом, коллекторы четвертого и шестого транзисторов подключены к первому выводу резистора и к выходу, коллекторы третьего и пятого транзисторов подключены к коллектору седьмого транзистора и второму выводу резистора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в элемент введены шесть дополнительных транзисторов, дополнительный источник тока, третий вход, причем эмиттеры первого и второго дополнительных транзисторов соединены с дополнительным источником тока, коллектор первого дополнительного транзистора соединен с эмиттерами третьего и четвертого дополнительных транзисторов, база первого дополнительного транзистора соединена с эмиттером седьмого транзистора, база второго дополнительного транзистора - с первой шиной опорного напряжения, база третьего дополнительного транзистора -с базами пятого и шестого дополнительных транзисторов и с третьим входом, а коллектор - с коллекторами пятого дополнительного транзистора и коллектором шестого транзистора, база четвертого дополнительного транзистора соединена с второй шиной опорного напряжения, а коллектор - с коллекторами второго и шестого дополнительных транстора, эмиттер пятого дополнительного транзистора соединен с эмиттером пятого транзистора, а эмиттер шестого дополнительного транзистора - с эмиттером третье

Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к логическим элементам на переключении тока и может быть использовано в сверхскоростных интегральных схемах для построения комбинационной части логических схем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей логического элемента на переключении тока путем реализации функции трех переменных. Логический элемент на переключени тока содержит семь транзисторов, резистор, два источника тока, две шины опорного напряжения, три входа, выход, шесть дополнительных транзисторов и дополнительный источник тока. Введение шести дополнительных транзисторов, до- полнителього источника тока и третьего входа позволяет расширить функциональные возможности логического элемента за счет реализации функции трех переменных F - xi X2 хз + Х1-Х2-ХЗ при обеспечении максимального быстродействия и сохранении стабильности уровня логического О на выходе без использования диодного фиксатора потенциалов. 1 ил,, 1 табл.

зисторов и коллектором третьего транзи- 5 го транзистора.

Пути протекания токов источников Ь и г

Примечание. Протекание тока по пути коллектор -.эмиттер транзистора с номером I обозначено как П, а протекание тока через резистор 8 как R. Запись - СП + Tj) - гозначает, что ток протекает параллельно через оба транзистора (после них он вновь складывается).