Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ Советский патент 1993 года по МПК H03K19/21 

ел

с

Использование: предлагаемое изобретение относится к области импульсной техники и микроэлектроники и может быть использовано при построении цифровых устройств различного назначения, в частности при построении схем контроля. Сущность изобретения: элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ содержит выполненные на МОП-транзисторах пять элементов ИЛИ- НЕ (1-5), четыре элемента СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА (6-9), элемент 2-2И-2ИЛИ- НЕ (10), элемент 4-2И-4ИЛИ-НЕ (11), восемь входных шин (12-19) и одну выходную шину (20). 5 ил.

о о

ю

Фиг.1

Изобретение относится к области импульсной техники и микроэлектроники и может быть использовано при построении цифровых устройств различного назначения, в частности, при построении схем контроля.

Цель изобретения-упрощение элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

На фиг. 1 представлена функциональная схема элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ; на фиг. 2-5 - варианты выполнения на МОП- транзисторах соответственно элементов ИЛИ-НЕ, СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, 2-2И-2ИЛИ-НЕ и 4-2И-4ИЛИ-НЕ.

Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (фиг. 1) содержит выполненные на МОП-транзисторах пять элементов ИЛИ-НЕ 1 ... 5, четы- реэлемента СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛ Ю ДВА Ъ ... 9 элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ 10, элемент 4-2Й-4ИЛИ-НЕ, восемь входных шин 12 ... 19, выходную шину 20.

Элемент ИЛИ-НЕ (фиг. 2) выполнен на двух переключательных 21 и 22 и одном нагрузочном 23 МОП-транзисторах, включенных между шинами питания 24 и 25. Первая 26 и вторая 27 входные шины элемента соединены соответственно с затворами транзисторов 21 и 22, выходная шина 28 элемента соединена со стоками транзисторов 21 и 22 (с истоком транзистора 23). . Элемент СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА (фиг. 3) выполнен на двух переключательных 29 и 30 и трех нагрузочных 31, 32 и 33 МОП-транзисторах, включенных между шинами питания 34 и 35. Первая 36 и вторая 37 входные шины элемента соединены соответственно с затворами транзисторов 29 и 30, выходная шина 38 элемента соединена со стоком транзистора 32 (с истоком транзистора 30).

Элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ (фиг. 4) выполнен на четырех переключательных 39 ... 42 йодном нагрузочном43 МОП-транзисторах, включенных между шинами питания 44 и 45. Первая 46, вторая 47, третья 48 и четвертая 49 входные шины элемента соединены соответственно с затворами транзисторов 39, 40, 41 и 42. Выходная шина 50 соединена с истоком транзистора 43 (со стоками транзисторов 3.9 и 41).

Элемент 4-2И-4И Л И-НЕ (фиг. 5) выполнен на восьми переключательных 51 ... 58 и одном нагрузочном 59 МОП-транзисторах, включенных между шинами питания 60 и 61. Первая 62, вторая 63, третья 64, четвертая 65, пятая 66, шестая 67, седьмая 68 и восьмая 69 входные шины элемента соединены соответственно с затворами транзисторов 51,52,53,54,55,56,57 и 58. Выходная шина

70 соединена с истоком транзистора 59 (со стоками транзисторов 51, 52, 53 и 54).

Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ работает следующим образом. На входные шины 12 ... 19 подаются входные переменные xi... Х8 (в произвольном порядке), на выходной шине 20 реализуется логическая функция F F(XT, X2, .... xs), которая принимает единичное значение, если и только если во входном информационном слове х (XL X2, .... xs) присутствует ровно одна единица, т. е.

Т, если xi + X2+ ... + Х8 1; . О-в противном случае.

Структура элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ описывается следующим логическим выражением:

0 F AoBovCoDo v ApBi v AiBo v CoDt v CiDo, где АО xi v хг; Во хз v Х4,- Со ХБ v xe;

Do х v xe; AI xi © Х2: Вт хз Ф W,

5 Ci Х5ФХ6; DI х7фхв.

Достоинством элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ является простая конструкция. Так, в его состав входят 5 двухвходовых элементов ИЛИ-НЕ, 4 двухвходвых элемента

0 СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, элемент 2- 2И-2ИЛИ-НЕ (как правило, в большинстве вентильных библиотек проектирования БИС/СБИС его сложность эквивалентна сложности двухвходового элемента СЛО5 ЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА) и элемент 4-2И- 4ИЛИ-НЕ. При п 8 прототип содержит 7 двухвходовых элементов И-НЕ (элементы эквивалентны по сложности двухвходвым элементам ИЛИ-НЕ) и 7 двухвходовых эле0 ментов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА.

Таким образом, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ для своей реализации требует 49 МОП-транзисторов, а прототип (при п 8)- 56 МОП-транзисторов.

5 Кроме того, в прототипе используется элемент ИЛ И на 7 входов, реализация которого как МОНТАЖНОЕ ИЛИ во многих интегральных технология затруднена. При этом прототип имеет две выходные шины,

0 по комбинации сигналов на которых определяется значение функции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на данном наборе аргументов, что в ряде случаев затрудняет использование элемента (для получения одновыходно5 го элемента необходимо дополнительно использовать элемент ЗАПРЕТ, который приводит к увеличению глубины схемы и сложности прототипа).

Указанные преимущества предлагаемого элемента перед известным приведут к

высокой технико-экономической эффективности при его реализации современными интегральными технологиями.

Формула изобретения Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, содержащий четыре элемента сложения по модулю два, 1-я (I 1,2) входная шина j-ro (1 1,2.3, 4) из которых соединена с (i + 2х xj -.2)-й входной шиной элемента ИСКЛЮ- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, о т л и ч а ю щ и ft с я тем, что, с целью упрощения, содержит элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ. элемент 4-2И-4ИЛИ-НЕ и пять элементов ИЛИ-НЕ, 1-я входная шина j-ro из которых соединена с i-й входной ши- ной j-ro элемента сложения по модулю два, выходная шина которого соединена с j-й Входной шиной элемента 4-2И-4ИЛИ-НЕ, выходная шина которого соединена с первой входной шиной пятого элемента ИЛИ- НЕ, выходная шина которого соединена с выходной шиной элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а вторая входная шина соедине- на с выходной шиной элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ, J-я входная шина которого соединена с выходной шиной j-ro элемента ИЛИ-НЕ, выходная шина (3 - i)-ro элемента ИЛИ-НЕ соединена с (i + 4)-й входной шиной элемента-4-2И-4ИЛИ-НЕ, (1 + 6)-я входная шина которого соединена с выходной ши- ной (5 - 1)-го элемента ИЛИ-НЕ, при этом элемент ИЛИ-НЕ содержит три МОП-транзистора, затвор 1-го из которых соединен с i-й входной шинрй элемента, а исток соеди- нен с первой шиной питания, сток соединен с выходной шиной элемента и истоком третьего МОП-транзистора, сток и затвор

24

26

27

25

которого соединены с второй шиной питания, элемент сложения и по модулю два содержит пять МОП-транзисторов, затвор первого из которых соединен с первой входной шиной элемента, затвором и стоком второго МОП-транзистора и истоком третьего МОП-транзистора, затвор которого соединен с второй входной шиной элемента, истоком первого МОП-транзистора и затвором и стоком четвертого МОП-транзистора, исток которого соединен с первой шиной питания и истоком второго МОП- транзистора, сток первого МОП-транзистора соединен со стоком третьего МОП-транзистора, выходной шиной элемента и истоком пятого МОП-транзистора, затвор и сток которого соединены с второй шиной питания, элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ содержит пять МОП-транзисторов, затвор j-ro из которых соединен с j-й входной шиной элемента, исток 1-го МОП-транзистора соединен с первой шиной питания, а его сток соединен с истоком (I + 2}-го МОП-транзистора, сток которого соединен с выходной шиной элемента и истоком пятого МОП- транзистора, затвор и сток которого соединены с второй шиной питания, элемент 4-2И-4ИЛИ-НЕ содержит девять МОП- транзисторов, затвор К-го из которых (К 1,2 ... 8) соединен с К-й входной шиной элемента, исток j-ro МОП-транзистора соединен с первой шиной питания, а его сток соединен с истоком (j. + 4)-го МОП-транзистора, сток которого соединен с выходной шиной элементам истоком девятого МОП- транзистора, затвор и исток которого соединены с второй шиной питания.

UU23

28

ips

U-22

Фиг.2

Ша

70