Многофункциональный коньюктивно- инверсный логический элемент Советский патент 1980 года по МПК H03K19/08 

Изобретение относится к вычиcлиteль ной технике, электронике, автоматике и в частности может использоваться в БИС на дополняющих МДП- ранзисторах. Известен многофункциональный логический элемент, содержащий образующий многовходовый элемент, включенный меж ду шиной питания и общей шиной, и три группы многовходовых элементов. Первый многовходовый элемент перЬой группы включен между шиной питания и выходом образующего элемента, а каждый последующий элемент первой группы включен между шиной питания и выходом предыдущего элемента. Первый мно- говхоДовый элемент второй группы включен между общей шиной и выходом образующего элемента, а каждый последую щий элемент второй группы включен меж ду общей шиной и выходом предыдущего элемента. Многовходовые. элементы третьей группы включены между выходами элементов первой и второй групп. На каждом выходе элементов первой группы получается конъюнктивно-инверсная функция, аргументами которой являются инверсии функций, выполняемых каждым элементом в отдельности при его включении между шиной питания и общей шиной. Недостатком известного устройства является искажение передачи уровня напряжения логической единицы при некоторых наборах входных логических iiepeменныхИзвесГен логический элемент И-НЕ, содержащий инверторы, первый из которых включен между шиной питания и общей шиной, а кйждый последующий между шиной питания и выходом П1юдьщу щего инвертора, в котором с целью обеспечения неискаженной передачи уровня напряжения логической единицы стоки дополнительных р-канальных транзисторов подключены к шине питания, а стоки - к выходу соответствующего инвертора, начиная со второго, при этом чис- ло дополнительных гранзисгоров, подклю чаемья между шиной питания и выходом каждого из инверторов, равно числу предшествующих инверторов, у каждого из которых вход подключен к затвору одного из этих, транзисторов. Недостатком известного устройства является большое число дополнительных Гр-йанад1ьных транзисторов, ; Цель изобретениа - упрощение эле- мента, : Для достижения поставленной цели Б многофункциональном конъюнктивноинверсном логическом элементе, содерншщем многовходовые логические элементы, выполняющие произвольные задашые логические функции, первый из которых включен между шиной питания . и общей шкной, а каждый последующиймежду шиной питания и выходом предыдущего, многовходового логического .эл:емента, и управляемые элементы восставновления уровня напряжения логической един1ЩЫ, У которых один вывод подкл:й чан к шине питания, а второй - к выходу соответствующего многовходового логического элемента, начиная со второ го вывод управления кансдрго элемента восстановления уровня напряжения логи- , ческой единицы подключен к выходу пре Д14дущего МНОГОВХ.ОДОВОГО логического эл/емента через один из дополнительно введенных инверторов. На фиг, 1 представлена пршщ шиальнад эдектрическая схема многофункцио нального конъюнкт ивно инверсного логического элемента; на фиг, 2 дриведеша графики зависимости числа транзисторов необходимых для восстановления уровня напряжения логической единицы в данном многофункциональном элементе при ис™ пользовании инверторов в качестве логи ческих элементов и в известном логичес . ком элементе И-НЕ (кривая 2) от числа реализуемых функций, кроме того, также приведена зависимость числа трап зисторов (кривая 3), необходимых для восстановления уровня напряжения логической единщы для элемеета И-НЕ, Е, котором инверторы заменены двухвходовыми логическими элементами. Элемент содержит многовходовые ло гические элементы 1-5, прячем обрагующий элемент 1 включен между шиной питания и общей шиной 7, а каждый последующий элемент, включен между шиной 6 питания и выходом предыдущего элемента, К выходу каждого из элементов 2-5 подключен, соответственно, выход одного из управляемых элементов 8-11 восстановления уровня напряже- ния логической единицы, у которых второй вывод подключен к шине питания 6, а выход управления, соответственно, через один из дополнительно введенных инверторов 12 - 15 - к выходу предыдущего многовходового логического элемента. Выходы элементов 1 . 5 являются одновременно выходами многофункционального конъюнкт ивно -инверсного логического элемента, Устройство работает следующим об- . разом. На выходе элементов 1-5, если они включены меяоду шиной питания и общей шиной, выполняются, соответственно функции F(o, , .F(, , , , . . Каждая из этих функций может быть любой заданной функцией от любого числа логических переменных X Эквивалентный входной сигнал каждого многовходового элемента равен инверсии от соответствующей из этих функций, то есть равен , Fj, , . , . , соответственно. Если обозначить функции, выполняемые на выходах многофункционального конъюнктивно-инверсного элемента, соответствен- но, Djo , , , . , , D(bV то легко показать, что справедлива следующая рекуррентная формула: Dfl) D,.,,,)))t..-F(r %)Р{1) (2.)--.- P(L) , ч-) S {2.Ь - . . . Pf - любые так как ( s .) (i) заданные функции, что возможно реализовать широкий спектр конъюнктивноинверсных мнагофункционапьных элементов, Элементы 8™11 восстановления уров- ня напряжения логической единицы соединяют выход каждого последующего многовходового элемента с шиной питания в момент, когда на выходе предыдущего aiSMSHTa устанавливается уровень напряжения логической единицы. Это обеспечивает установление уровня напряжения логической единицы и на выходе после дующего элемента, В качестве элемента восстановления уровня напряжения логической единицы может использовать р-канальный транзистор, Инвертор 12, 13, 14, 15 объединяет входные сигналы, поданные соответствен- но на элемент 1, 2, 3, 4, и согласует эти сигналы по фазе с сигналом управле ния элементом 8-11 восстановления уро ня напряжения логической единицы . Таким образом, независимо от числа входных логических перёменнык, поданны на входы предыдущего многовходового л гического элемента, для восстановления уровня напряжения на каждом следующем выходе нуншо добавить три транзистора два для создания инвертора и од1га - для элемента восстановления уровня. Напря- . жение в известном устройстве с ростом числа входов транзисторов, обеспечивающих восстановление уровня напряжения, растет пропорционально числу входов. В данном техническом решении число дополнительных транзисторов не зависит от числа входов и увеличивается на 3 для каждого многовкодового логическо- го элемента, входящего в устройство. Если многовходовые элементы заменяются инверторами, то данное техническое решение по восстановлению уров ня напряжения логической единицы становится эффективным, начиная с. шестой входной логической переменной. Если же используются многовходовые элементы, то данное техническое решение становится эффективным при трехвходовом образующем логическом элементе 1, Совершенно очевидно, что эффективность предложенного решения возрастает с ростом числа входов каждого отдельного логического элемента, Умень- 776 шение числа транзисторов эквивалентно и уменьшен1;по площади при интегральном исполнении в соответствии с графиками, приведенными на фиг. 2. Прецложениое решение восстановления уровня напряжения логической единицы тем эффективнее, чем больше ф5нкции необходимо реализовать от большего числа логических переменных. Формула изобретения Многофункциональный конъюнктив но- инверсный логический элемент, содержащий многовходовые логические элементы, выполняющие произвольные заданные логические функции, первый из которых включен между шиной питания и общей шиной, а каждый последующи;й - между шиной питания и выходом предыдущего многовходового логического элемента, и управляемые элементы восстановления уровня напряжения логической единицы, у которых один вывод подключен к шине питания, а второй - к выходу соответствующего многовходового логического элемента, начиная со второго, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощения, вывод упра У1ения каждого элемента восстаноаяения уровня напряжения логической единицы подключен к выходу предыдущего многовкодового логического элемента через один из дополн1{тельно введенных инверторов.