ИМПУЛЬСНЫЙ ДВУХФАЗНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ «И—ИЛИ/И—ИЛИ—НЕ» Советский патент 1971 года по МПК H03K17/66 

Предложение относится к области вычислительной техники и предназначено для использования в качестве универсального логического элемента в цифровых вычислительных устройствах.

Известны импульсные логические элементы «И--ИЛИ/И--ИЛИ-НЕ, в которых хранение информации в течение заданного интервала времени осуществляется с помощью регенеративного расширения импульсов; получение прямого и инверсного значений реализуемой функции обеспечивается либо путем использования двух инверторов, соединенных с помощью RC-цепочки (что приводит к снижению быстродействия элемента), либо нутем включения дополнительного транзистора с собственными логическими входными цепями (что приводит к усложнению схемы элемента).

Предлол енное устройство отличается тем, что база транзистора второго инвертора соединена с коллектором транзистора нелинейной обратной связи, эмиттер которого соединен с коллектором транзистора первого инвертора, а база - с общей точкой последовательно соединенных резисторов, включенных между коллектором транзистора цепи регенератив юго расщирения и источником питания; коллектор транзистора смещения соединен с базой транзистора схемы «ИЛИ, а эмиттер - с выходом первого генератора тактовых имиульсов.

Это позволяет повыспть быстродействие и упростить схему элемента.

Схема предложенного элемента изображена на фиг. 1; на фиг. 2 изображены временные диаграммы тактовых импульсов.

Элемент содержит входную логическую схему «И-ИЛИ на диодах /, резисторе 2 и

транзисторе 3; транзистор смещения 4, цепь регенеративного расширения на многоэмиттерном транзисторе 5, транзисторе 6 и резисторе 7; два инвертора на транзисторах 8, 9 и резисторах 10, 11; транзистор 12 нелинейной обратной связи, резисторы 13 и 14, шину 15 источника питания ЕК; выходы 16 и 17 первого и второго генераторов тактовых нмпульсов (ГЯ) и ГЯо); входы 18, 19 и 20 схемы входы 21 и 22 схемы прямой выход

23, инверсный выход 24; резистор 25.

Тактовые импульсы (фиг. 2) имеют симметричную прямоугольную форму; при построении схем на предложенном элементе и},лульсы, подаваемые на смежные элементы, сдвинуты

относигелыю друг друга на полпериода, т. е. импульсы ГИ и ГИ-2 у соседних элементов меняются местами.

Элемент работает следуюп,им образом. При налнчии на в.ходах 18 и 19 высокого

диоды / закрыты, поэтому во время действия положительного импульса ГИ, закрывающего эмпттер транзистора смещения 4, от источннка ЕК через резистор 2 и коллекторный переход транзистора 4 течет ток в базу транзистора 3 и открывает его. Током эмиттера транзистора 3 открывается транзистор 8 и на его коллекторе устанавливается низкий уровети нотеициала.

Открывание транзисторов L и 8 вызывает протекаиие тока через резистор 14. При этом часть тока, протекающего через резистор 14, ответвляется в коллектор транзистора 3 и затем в базу транзистора 8, а часть - в базу транзистора 12 нелипейиой обратной связи. С номощью Нелинейной обратной связи осуществляется регулировка величины тока, текущего в базу транзи1стора 5. Чем меньше напряжение на коллекторе транзистора 8, тем бОьТьщая часть тока ответвляется в базу транзистора 12 и меньшая - в базу тра нзистора 8, вследствие чего уменьщается стенень насыщения последнего. Уменьшение глубины насыщения транзистора 8 создает условия для последующего быстрого выключения элемента.

Одно-временно с открыванием транзисгоров 8 II 12 происходит быстрое закрывание траизистора 9 током коллектора транзистора 12, обеспечивающим быстрое рассасывание накопленного в базе транзистора 9 избыточного заряда. На коллекторе транзиетора 9 устанавливается ВЫСОКИЙ урОВень потенциала.

После окончания действия полож-ительного импульса fMi транзистор 3 закрывается обратным током коллектора транзистора 4, ио транзистор 5 остается и далее открытым благодаря действию цени регенеративного расщиреиия, выполненной на транзисторах 5 и 6 и резисторе 7. В момент окончайия положительного импульса ///1 начинает действовать полож.ительный импульс fHz, закрывая один из эмиттеров транзнстора 5. Поскольку др гой эмиттер транзиетора 5 закрыт пр.и этом высоким уровнем потенциала на коллекторе транзистора Я ток от источника нитания к через резистор 7 н коллектор.ный переход транзистора 5 течет в базу транзистора 6, а затем, будучи уснлепным этим транзистором,- в базу транзистора 8, поддерживая его в открытом состоянии.

Регулирующее действие нелинейной обратной связи, осуществ.тяемой с помощью транзистора 12, во время положительного имнульса ГИ,, еще более усиливается благодаря включению резистора 13 последовательно с коллектором транзистора 6. Из-за паделия напряжения ,на этом резисторе ток в базу транзистора 8 дополпительно уменьшается и степень насыщения иоследнего понижается.

Выключение элел1ента нроисходит Послс окончания положительного импульса ГЯц, если к этому моменту времени на одном из входов схемы «П окажется низкий зровень

потенциала. При этом транзистор 6 быстро закрывается обратным током коллектора транзистора 5, а транзистор 8 - током через резистор 25. После этого транзистор 9 открывается током Через резисторы 14, 10 и транзистор 12, который работает ,в инверсном режиме. Пизкий уровень потенциала коллектора открытото транзистора 9 обеспечивает закрытое состояние цени регенеративного расшнрения в течение всего времени, пока действует

низкий уровень потенциала хотя бы на одном из входов схемы.

Таким образом, элемент выполняет логическую функцию «И-ИЛИ и имеет выходы для получения нрямого и инверсного значен.ия

реализуемой функцни.

Время собственного хранения выходной информации в предложенном элементе составляет ровно половину нериода тактовых имнульсов и не зазнсит от впутренних параметров Схемы элемепта.

Быстродействие элемента имеет слабую зависимость от величины .питающего напряжения ,; и от температуры окружаюи1,ей среды боТагодаря дер1стзию нелинейной обратной

связи.

Элемент имеет нормальную работоспособность в логических узлах при частоте тактовых Импульсов до 20 .игц и потребляе.мой мощиости около 30 мет. Нагрузочная способ}1ость элемепта по обоим выходам равна 6-8, коэффициент объединения по входу -6-8.

Предмет и з о б р е т е и и я

И шульсный двухфазный логический элемент «PI-ИЛИ/И-Р1ЛР1 -НЕ, содержащий входную диодную логическую с.хему и цепь регенеративного расширения, вьшоочнсиную на многоэмиттерцом транзисторе, а также два инвертора на транзисторах, включенных по

схеме с общим эмиттером, и транзистор нелипей} ой обратной связи, отличающийся тем, что, с целью иовыщения быстродействия и унрощения схемы, база транзистора второго ннвертора соединена с коллекторо-м транзистора нелинейной обратной связи, эмиттер которого 1соеди нец с коллектором транзистора первого инвертора, а база - с общей точкой последовательно 1соединенных рез|ИСтОров, включенных между коллектором транзистора

цепи регенеративного расщирения и источником питания; коллектор транзистора смещения соединен с базой транзистора схемы «ИЛИ, а эмиттер - с выходом первого генератора тактовых импульсов.

f617

Ч ЛЯ, f ГИг

16

гм.

rttfi

Г Т.

t

HL

Фиг. 2