Универсальный многозначный логический элемент инжекционного типа /его варианты/ Советский патент 1981 года по МПК H03K19/91 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для построения многозначных устройств в системах цифровой автоматики. Известен многоуровневый ИЛ элемент, содержащий блок линейного сумматора, выход которого соединен с дискриминатором с регулируемым порогом и регулируемым выходным током 1 Известен также универсальный многозначный логический элемент с промежуточным пространственным преобразованием информации инжекционного типа, содержащий блок дискриминаторов с регулируемыми порогами срабатывания и величинами выходных токов, дополнительные транзисторы и выходной многовходрвой сумматор токов 2. Недостатками этих устройств являют ся узкие функциональные возможности низкое быстродействие, обусловленные преобразованием только одной входной переменной и использованием в извест ных устройствах транзисторов р-п-р типа. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в универсальный многозначный логический элемент инжекционного типа, содержащий входной многоканальный блок дискриминаторов с регулируемыми порогами соабатывания и величинами выходных токов , состоящий из входного многоколлекторного отражателя тока, (К-1)-х инжекторов, определяющих пороги срабатывания, и (К-1)-х пороговых транзисторов, выходной многовходовой сумматор тока, содержащий К двухколлекторных отражателей тока с регулируемым выходным током, и (К-1) выключающих транзисторов, введены второй многоканальный блок дискриминаторов, вход которого подключен ко второму входу устройства, а число коллекторов в многоколлекторном входном отражателе тока которого на один больше, чем в первом блоке дискриминаторов, К дополнительных транзисторов с инжекторами тока и выходной отражатель тока с двумя инжекторами, в выходной многовходовый сумматор тока введены К(К-1) двухколлекторных отражателей тока с регулируемыми выходными токами, причем соответствующие i-ые выходы К каналов выходного сумматора тока подключены к эмиттеру 1-го дополнительного транзистора, коллекторы дополнительных транзисторов через выходной отражатель тока подключены к выходу устройства, а также в устройство, содержащее входной многоканальный блок дискриминаторов с регулируемыми порогами срабатывания и величинами выходных токов, состоящий из входного многоколлекторного отражателя тока, (К-1)-х инжекторов, определяющих пороги срабатывания, и (К-1)-х пороговых транзисторов, выходной многовходовой Сумматор тока, содержащий К двухколлекторных отражателей тока с регулируемым выходным током, и (К-1) выключающих транзисторов, введены второй многоканальный блок дискриминаторов , вход которого подключен ко второму входу устройства, а число коллек. тороа в многоколлекторном входном отражателе тока которого на один больше, чем в первом блоке дискриминаторов, на входах обоих блоков дискриминаторов введены инжекторы, К дополнительных транзисторов с инжекторами тока, в выходной многовходовой сумматор тока введены К(К-1) двухколлекторных отражателей тока с регулируемыми выходными токами, причем соответствующие 1-ые выходы К каналов выходного сумматора тока подключены к эмиттеру 1-го дополнительного транзистора, коллекторы дополнительных транзисторов подключены к выходу устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - то же, второй вариант.

Устройство содержит первый многоканальный блок 1 дискриминаторов с регулируемыми при помощи инжекторов 2- с порогами 0,5; 1,5; 2,5 срабатывания соответственно, пороговые многоколлекторные транзисторы 5-7, входящие в состав первого блока 1

дискриминаторов, многовходовые сумматоры 8-11 тока, дополнительные транзисторы 12-1 с инжекторами 15 тока с весами, равными- единице, второй многоканальный блок 16 дискриминаторов с инжекторами 17-19, регулируемыми порогами срабатывания с весами 0,5; 1,5; 2,5 соответственно, сформированный на транзисторах 20-23, вход 2А второго многоканального блока 16 дискриминаторов, являющийся вторым входом устройства, дополнитель ные транзисторы 25-28 с инжекторами 29 с единичными весами, два выходных инжектора 30 и 31 с весами, равными трем, вход 32 устройства, транзистор 33, выход 3 устройства и выходной отражатель 35 тока.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии (фиг. 1) на входы 32 и 2k устройства не поступают управляющие сигналы. Х и Хт „ В этом случае транзисторы 33 и 20 блоков дискриминаторов 1 и 16 закрыты, токи инжекторов 2-Ц, 17-19 и инжектора 15 и 29 с единичным весом втекают в базы транзисторов 5-7, 21-23 и 25, в эмиттер-коллекторные переходы которых отбираются токи инжекторов с единичными весами. Поэтому все дополнительные транзисторы 12-1, 26-28 закрыты, кроме транзистора 25. Из-за того, что в базы транзисторов многовходового сумматора В тока втекают инжектируемые токи I( Данные транзисторы подключены к выходам Зб39 многовходового сумматора тока. Токи К(К-1)-го остальных инжекторов в сумматорах отбираются открытыми эмиттер-коллекторными переходами транзисторов 5-7. Таким образом, к выходному отражателю 35 тока подключают только выход Зб многовходового сумматора и на выход устройства поступает сигнал

на вход 2 элемента поступает

Если ток 1 gw, соответствующий одному из К кодовых значений, в зависимости

от его величины срабатывает тот из транзисторов 5-7 (закрывается), для которого выполняется условие Tg 1т4 , где Igx входной ток, - ток i-ro инжектора, задающего порог

срабатывания пороговых транзисторов 5-7, 21-23 в первом и втором блоках дискриминаторов 1 и 16 ( 0,5; 1,5; 2,55). При этом закрываются все 58 транзисторы до i-го, для которого выполняется указанное условие. В базы i-ой группы транзисторов многовходового сумматора тока (например 10) втекают базисные токи Ijjv Од новременно открываются все предыдущие дополнительные транзисторы (в данном случае это транзисторы 12-И) так как в их базы втекают токи инжекторов с весами, равными единице, отключая тем самым от баз предыдущих групп транзисторов выходного сумматора тока (группы транзисторов 8 и 9 инжекторов ( , TdTof cTsib Транзисторы, входящие в состав i-ой .группы (группа 10), открываются. Если на входе 2Ц остается сигнал исходного состояния, то на выход 3 устройства поступает сигнал через открытый дополнительный транзистор 25 и выходной отражатель 35 тока Транзистор 25 открыт из-за того, что при нулевом сигнале на входе 2k устройства транзистор 20 закрыт и ток инжектора с единичным весом течет в базу транзистора 25, удерживая его тем самым в открытом состоянии. Если же сигнал на входе 2k устрой ства изменяется и станет равным 1, транзисторы 21 и 25 закрываются, транзистор 26 открывается и с выхода 37 многовходового сумматора на выход ЗА устройства поступает значение Для другого сочетания входных си|- налов работа устройства выглядит аналогично. Устройство на фиг. 1 представляет собой двухвходовый универсальный многозначный логический элемент инжекционного типа, реализующий значность К , Поскольку число возможных базисных наборов значений токов 1 для многовходового сумматора тока равно , а число входных переменных , то данный элемент может реализовать все функции К-значной логики двух переменных, число которых равно Поэтому предлагаемое устройство обладает более широкими, по сравнению с известным, функциональными возможностями и является универсальным многозначным логическим элементом. Устройство (фиг. 1) работает с втекающими входными токами и вытекающими выходными. Принципиальная электрическая схема устройства на фиг. 2 отличается от устройства на фиг. 1 тем, что в нем на входах обоих блоков 1 и 1б дискриминаторов введены по одному инжектору 30 и 3 с весами,равными треп а на выходе исключен выходной отражатель 35 тока и два инжектора тока с весами, равными трем. Устройство на фиг, 2 работает с вытекающими входными токами и втекающими выходными. Принцип действия устройства на фиг. 2 отличается от принципа действия устройства на фиг. 1 только тем, что в исходном состоянии на выход устройства подключают один из базисных токов последней К-й группы многовходового сумматора тока. При подключении же ко входу сигнала X или Х, с отбирающим направлением входного сигнала, происходит подключение. к выходу тех же групп многовходового сумматора тока, что и в устройстве на фиг. 1, только в инверсном порядке - от группы с более высоким порогом к группе с более низким порогом дискриминации. Таким образом, описанные связи позволяют повысить технологичность многозначных универсальных двухвхбдовых логических элементов инжекционного типа, пoвыcиtь их быстродействие, исключив из состава схем р-п-р траизисторц, а также расширить функциональные возможности. Формула изобретения 1. Универсальный многозначный логический элемент инжекционного типа, содержащий входной многоканальный блох дискриминаторов с регулируемыми порогами срабатывания и величинами выходных токов, состоящий из входного многоколлекторного отражателя тока, (К-1)-х инжекторов, определяющих пороги срабатывания, и (К-1)-х пороговых транзисторов, выходной многовходовой сумматор тока, содержащий К двухколлекторных отражателей тока с регулируемым выходным током, и {К-1) выключающих транзисторов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, а устройство введены второй многоканальный блок дискриминаторов, вход которого подключен ко второму входу устройства, а Число коллекторов в многоколлектооном входном отражателе тока которого на один болье, чем в первом блоке дискриминаторов, К дополнительных транзисторов с

инжекторами тока и выходной отражатель тока с двумя инжекторами, в вы ходной многовходовой сумматор тока введены К{К-1) двухколлекторных отражателей тока с регулируемыми выходными токами, причем соответствующие i-ые выходы К каналов выходного сумматора тоКа подключены к эмиттер i-ro дополнительного транзистора, коллекторы дополнительных транзисторов через выходной отражатель тока подключены к выходу устройства.

2. Элемент по п. 1, содержащий входной многоканальный блок дискриминаторов с регулируемыми порогами срабатывания, и величинами выходных токов j состоящий из входного многоколлекторного отражателя тока, (К-1)-х инжекторов, определяющих пороги срабатывания, и (К-1)-х пороговых транзисторо.в, выходной многовходовой сум матор тока, содержащий К двухколлекторных отражателей тока с регулируемым выходным током, и (К-1) выключаю ,щих транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия в устройство введе ны второй многоканальный блок дискриминаторов, вход которого подключен ко второму входу устройства, а число коллекторов в многоколлекторном входном отражателе тока которого на один больше, чем в первом блоке дискриминаторов, на входах обоих блоков дискриминаторов введены инжекторы, К дополнительных транзисторов с инжекторами тока, в выходной многовходовой сумматор тока введены К{К-1) двухколлекторных отражателей тока с регу лируемыми выходными токами, причем соответствующие i-ые выходы К каналов выходного сумматора тока подключены к эмиттеру i-го дополнительного транзистора, коллекторы дополнительных транзисторов подключены к выходу устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 70U73, кл. Н 03 К 19/08. 1977. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2681131/18-21, кл. Н 03 К 19/08, 0.11.78 (прототип).

I 20

Гг Й

71

;:nll

a

}}

и7JL

Г

/7i

г

О

/5

1

|2