Элемент для согласования насыщенных и ненасыщенных логических схем Советский патент 1974 года по МПК H03K19/00 

1

Изобретение относится к цифровой автоматике и вычислительной технике и может использоваться для согласования логических уровней насыщенных элементов типа ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), ДТЛ (диодно-транзисторная логика) и других с логическими уровнями элементов ненасыщенной транзисторной логики на переключателях тока (ТЛПТ) при использовании указанных элементов в пределах одной системы, а также для повыщения запаса помехоустойчивости при использовании элемента согласования в качестве буферного элемента на входе системы, построенной на элементах ТЛПТ. Элемент может также применяться для согласования уровней в операционных и других усилителях.

Известна транзисторная логическая схема, имеющая аналогичное назначение. На входе этой схемы для выполнения логической функции «И установлен многоэмиттерный травзистор (МЭТ), на эмиттеры которого подаются входные сигналы, а база через сопротивление связана с щиной питания 4- к- Коллектор МЭТ связан с базой эмиттерного повторителя, коллектор которого через ограничивающее сопротивление подключен к шине , а эмиттер связан с короткозамкнутыми базой и коллектором другого МЭТ, один из эмиттеров которого подключен к нулевой шине, а другой связан с шиной питания через два последовательно включенных резистора, точка соединения которых является выходом логической схемы.

Недостаток этой схемы состоит в недостаточной точности фиксации логических уровней при изменении напряжения смещения, температуры среды и при разбросе параметров схемы, а также в относительно низком быстродействии, обусловленном тем, что транзистор повторителя попадает в область насыщения, работая в режиме фиксации эмиттерного напряжения и ограничения коллекторного тока; рассасывание избыточного заряда и перезаряд динамической коллекторной емкости приводят к увеличению задержки в передаче сигнала.

Цель изобретения - построение элемента для согласования насыщенных и ненасыщенных логических схем, обеспечивающего согласование уровней в широком температурном диапазоне при изменении питающих напряжений и разбросе параметров.

Поставленная цель достигается тем, что элемент содержит диодный стабилизатор, два транзистора связи в диодном включении и генератор тока на транзисторе, база которого подключена к источнику опорного напряжения, а коллектор - к выходной шине; два транзистора связи включены между выходной шиной и коллектором входного многоэмиттеркого транзистора, точка соединения транзисторон связи подключена через диодный стабилизатор к общей шине. Изобретение поясняется чертежом. На входе схемы установлен многоэмиттерный транзистор 1, на эмиттеры которого подаются входные сигналы, а база через резистор 2 подключена к шине коллекторного питания. Коллектор многоэмиттерного транзистора соединен с выходной шиной элемента через два последовательно включенных транзистора 3 и 4 в диодном включении, точка соединения которых через транзистор 5, являюш,ийся стабилизатором, связана с нулевой шиной питания. К выходной шине подключен генератор тока, обеспечивающий протекание тока через транзисторы 3 и 4 в любом логическом состоянии и состоящий из транзистора 6, на базу которого подается опорное напряжение, а эмиттер через резистор 7 связан с шиной эмиттерного питания.

При подаче на входы Л и 5 логической единицы, т. е. высокого уровня, эмиттерные переходы транзистора 1 смещаются в обратном направлении, напряжение на базе и коллекторе его, а также в точке т повышается. Транзистор 5 фиксирует потенциал точки т на уровне и обеспечивает тем самым потенциал в точке б, равный нулю, так как падение напряжения на транзисторе связи 4 также равно (Убэ- Если использовать интегральные транзисторы 4 и 5, расположенные в одном кристалле и имеющие относительно малый разброс напряжений и их температурных коэффициентов, то можно получить высокую степень компенсации температурных изменений параметров транзисторов 4 и 5. Следовательно, потенциал выходной шины фиксируется на уровне логической единицы (высокий уровень, равный в данном случае нулю вольт) с высокой точностью и обеспечивает включение транзистора 8 элемента ТЛПТ.

При подаче -на один из выходов (А или В) низкого уровня, т. е. логического нуля, напряжение на базе и коллекторе многоэмиттерного транзистора, а также в точках /п и б уменьшится примерно на величину . При этом условие выключения элемента ТЛПТ f/Bx -0,3 в всегда надежно выполняется. Уровень логического нуля может быть при необходимости ограничен включением диода между точкой б и шиной земли.

Особенностью схемы является также сравнительно быстрая коммутация сигналов, так как коллекторный переход МЭТ открыт в обоих состояниях элемента, обеспечивая вместе с генератором тока быстрый перезаряд емкостей (Ск+Сэ) транзистора 5 и емкости нагрузки. Напряжение на транзисторах 3 и 4 во время переключения практически не изменяется, что содействует увеличению быстродействия схемы. При этом суммарная емкость переходов (Ск+Сэ) транзисторов 3 и 4 выполняет функцию ускоряющей емкости, обеспечивая форсированную передачу на выход фронтов сигнала.

При использовании элемента согласования в субсистеме типа микромощного счетчика или регистра один элемент согласования обслуживает всю субсистему, обеспечивая повышение запаса помехоустойчивости по ее входу до 0,8 в с уровня 0,2 в, который имела бы субсистема без элемента согласования. Обработка информации в субсистеме происходит на

15 регенеративных элементах ТЛПТ, аналогичных элементу, показанному на чертеже (транзисторы 8, 9, 10). Выход субсистемы согласуется с нагрузкой или с насыщенными элементами с помощью буферного каскада. Такая

0 организация субсистемы БИС в целом обеспечивает совмещение высокого запаса помехоустойчивости по входу и выходу с низким уровнем потребляемой мощности в цепях обработки информации.

5 Элементы согласования вместе с элементом ТЛПТ могут выполнять самостоятельные логические функции, например, при проектировании сумматора. Для этого к дополнительному входу элемента ТЛПТ подключается элемент

0 согласования со входами D к Е. Тогда на выходе элемента ТЛПТ получается функция () и (гд.е для случая полусумматора , ). Расширение логических функций может осуществляться и для

большего числа неременных.

Элемент согласования был испытан при работе со счетчиком на ТЛПТ элементах и показал нормальную работоспособность в темпеQ ратурном диапазоне -60}-125°С.

Предмет изобретения

Элемент для согласования насыщенных и 5 ненасыщенных логических схем, содержащий входной многоэмиттерный транзистор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения согласования уровней в широком температурном диапазоне при изменении питающих напряжений и разбросе параметров, элемент содержит диодный стабилизатор, два транзистора связи в диодном включении и генератор тока на транзисторе, база которого подключена к источнику опорного напряжения, а коллектор - к выходной шине и к коллектору входного многоэмиттерного транзистора через два последовательно включенных транзистора связи, точка соединения которых через диодный стабилизатор подключена к общей шине.

-НО