Логический элемент Советский патент 1980 года по МПК H03K19/08 

(54) ЛОГИЧЕСКИЙ Изобретение относится к области проектирования базовых логических вентилей и может быть использовано в раз личных устройствах импульсной техники. Известен логический элемент на биполярном транзисторе, соединенным с полевым транзистором с утфавляюшим р-п-переходом lQ, Недостатком этого элемента являетс низкое быстрЬдействие. Известен логический элемент, содержащий р-п-р транзистор и многостоковы in -канальный полевой транзистор с р-за вором, который соединен с коллектором р-п-р-транзистора и входом схемы, исто полевого транзистора соединен с базой р-п-р-транзистора и с шиной нулевого потенциала, стоки полевого транзистора соединены с выходами схемы, а эмиттер р п-р транзистора - с шиной питания. Такая схема дает возможность работы пери низких напряжениях питания (несколько сотен милливольт) и имеет низкие значения энергии переключегеня ЪЗНедостатком указанного элемента i является невысокое быстродействие (среднее время задержки распространения сигнала в прототипе не может быть сделано менее 10 не). Цель изобретения - повышение быстродействия. Это достигается тем, что в элемент введен диод Шоттки, анод которого соединен со входом элемента, а катод - с шиной нулевого потенциала. На чертеже приведена электрическая схема логического элемента. Он содержит рт п-р-трангистор 1 и многостоковый п-канальный полевой транзистор 2. Затвор р-типа полевого транзистора соойцен с Коллектором р-п-р транзистора, и со входом элемента 3, Исток полевого транзистора с базой р-п-р-транзистора и с шиной нулевого потенциала 4. Стоки полевого транзистора связаны с выходами элемента 5. Эмиттер р-п-р транзистора соединен с шиной питания 6. Между вх&дом элемента 3 и гшгаой нулевого потенциала 4 включен соответственно анодом и катодом диод Шоттки 7, Логический элемент работает следующим образом. На шину питания 6 подается положительное напряжение, смещающее эмиттер р-п-р-транзистора в прямом направления. При низком уровне напряже1шя VQ на входе элемента 3, соответствующем Лр ГИЧескому О, гюлевой транзистор оказывается закрытым; сопротивление канала полевого транзистора выбирается большим. Коллекторный ток р-п-р-транзистора оказывается максимальным и равным IQ . Он определяется током через эмиттер р-п-р-транзистора, его небольшим насыщением и сопротивлением канала открытого полевого транзистора Лредыдущего логического элемента (выход которого соединен со входом рассма риваемого элемента), куда поступает коллекторный ток. Ток через диод Шоттк при этом мал. При высоком уровне напряжения Vi на входе элемента, соответствующем логической I, полевой транзистор откры вается, и сопротивление его канала умен шается. Коллекторный ток р-п-р-транзи- стора уменьщается до значения 1 ив основном определяется падением напряжения на диоде Шоттки, ток через который возрастает. На выходах элемента 5 ВЫСО1ШЙ уровень напряжения сменяется низким, то есть рассматриваемый логический элемент инвертирует сигнал. Для построения более сложных логических элементов, триггеров, ячеек памяти и т.п., кроме рассмотренного сво ства схемы инвертировать сигнал, испол зуется и тот факт, что при объединении выходов у различных схем реализуется функция Проводное И. Введе1ше диода Шоттки в логический элемент возможно благодаря его более высокому входному импедансу. В этом случае напряжение на затворе меньше и не превышает падения напряжения на прямосмещенном диоде Шоттки, что полностью устраняет инжекцию из затвора в канал полевого транзистора и в сопоташш с уменьшением логического перепада способствует повышению быстродействия. Большое значение в быстродействии логического элеме1гга имеет резкое ограничение степени насьпиения р-п-р-транзистора. Формула изобретения Логический элемент, содержащий р-п-р-транзистор и многостоковый п-канальный полевой транзистор с р-затвором, который соединен с коллектором р-н-р-транзистора и входом элемента, исток полевого транзистора соединен с базой р-п-р-транзистора и с шиной нулевого потенциала, стоки полевого транзистора соединены с выходами элемента, эмиттер р-п-р-транзистора соединен с шиной питания, отличающийся тем, что, с целью повышетшя быстродействия, в элемент введен диод Шоттки, агюд которого соединен со входом элемента, катод - с шиной нулевого потенциала. Источтопси информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Безбородников Б. А. и др. Совр менная элементная база биполярных БИС, NO 3, с. 23-27, 1978 2,:3r lernQl onGu 5о%Ш-Slate Grcuns CQnIerence.p. 222-223, 1977.