Высоковольтный логический элемент Советский патент 1983 года по МПК H03K19/00 

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

1

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к интегральным схемам для управления газоразрядными индикаторными панелями (ГИП) переменного и постоянного тока.

Известен логический элемент, содержащий входной элемент И, а также высоковольтный инверторГ J.

Недостатком данного элемента является малая нагрузочная способность, низкое быстродействие при работе на емкостную нагрузку, большая потребляемая мощность, линейно возрастающая с ростом напряжения питания.

Известен также высоковольтный логический элемент, содержащий входной элемент И (ИЛИ), выход которого подключен к базе первого транзистора первого типа проводимости, эмиттер которого подключен к общей шине, коллектор - к базе второго транзистора первого типа проводимости и через резистор соединена с коллектором второго транзистора первого типа проводимости, эмиттер которого подключен к выходу и через диод - к коллектору первого транзистора первого типа проводимости, эмиттер транзистора второго типа проводимости подключен к шине питания, а база и коллектор соответственно - к коллектору и базе второго транзистора первого типа проводимости 2..

Недостатком известного элемента является большая потребляемая мощность, уменьшение которой путем увеличения сопротивления резисторов приводит к увеличению времени включения элемента и площади, занимаемой элементом на кристалле.

10

Цель изобретения - сокращение потребляемой мощности и уменьшение площади кристалла ИС элемента.

Для достижения поставленной цели в высоковольтном логическом элементе, со15 держащем низковольтный входной элемент И (ИЛИ), выход которого подключен к базе первого транзистора первого типа проводимости, эмиттер которого подключен к общей шине, коллектор - к базе второго транзистора первого типа проводимости, к

20 коллектору транзистора второго типа проводимости, высоковольтная шина питания соединена с эмиттером транзистора второго типа проводимости и через резистор - с его базой и коллектором второго транзистоpa первого типа проводимости, эмиттер которого подключен к выходу и через диод - к коллектору первого транзистора первого типа проводимости, коллектор первого транзистора первого типа проводимости через дополнительный высоковольтный диод и резистор поключен к низковольтной шине питания. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема высоковольтного логического элемента. Высоковольтный логический элемент содержит входной элемент И 1, выходной высоковольтный инвертор 2, построенный на транзисторах 6 и 9 первого типа проводимости транзистора 7 второго типа проводимости, диоде 8 и резисторе 10, цепь 3 заряда, построенную на резисторе 4 и высоковольтном диоде 5. Элемент .работает следующим образом. Когда на все входы входного элемента И 1 подается высокий уровень напряжения, открывается и входит в режим насыщения первый транзистор 6 первого типа проводимости выходного высоковольтного инвертора 2. Низкий уровень напряжения на коллекторе первого транзистора 6 первого типа проводимости запирает второй транзистор первого типа проводимости 9, вызывая прекращение тока в цепи базы транзистора 7 второго типа проводимости и резистора 10, в результате чего транзистор 7 второго типа проводимости . запирается. На выходе элемента формируется низкий уровень напряжения с нагрузочным током, втекающим в элемент. Если на один или несколько входов входного элемента 1 подать низкий уровень напряжения, то первый транзистор 6 первого типа проводимости запирается. Ток, протекающий от низковольтного источника питания через высоковольтный диод 5 заряжает паразитную емкость и включает второй транзистор 9 первого типа проводимости. Второй транзистор 9 первого типа проводимости открывается через резистор 10 начинает протекать ток, который создает на нем падение напряжения, достаточное для отпирания транзистора 7 второго типа проводимости. Транзистор 7 второго типа проводимости открывается и обеспечивает необходимый ток в базу второго транзистора 9 первого типа проводимости для формирования крутого фронта нарастания сигнала. При увеличении напряжения на колле,кторе первого транзистора первого типа проводимости 6 цепочка резистор 4 - высоковольтный диод 5 запирается. Высоковольтный диод 5 обеспечивает развязку низковольтного источника питания от высоковольтного. Как только транзистор 7 второго типа проводимости достигнет насыщения, на выходе элемента заканчивается формирование высокого уровня напряжения с больщим нагрузочным током, вытекающим из элемента. Использование для первоначального отпирания второго транзистора 9 первого типа проводимости резистора 4, подключенного к низковольтной щине питания, приводит к снижению потребляемой мощности высоковольтного логического элемента в состоянии логического нуля на выходе и предопределяет значительное уменьщение сопротивления 4, а значит и размеров кристалла ИС в случае интегрального исполнения элемента. Изготовление предлагаемого высоковольтного логического элемента в виде ИС позволит снизить материалоемкость и себестоимость схем управления ГИП, уменьщить потребляемую мощность и габариты устройств отображения графической и цифровой информации. Формула изобретения Высоковольтный логический элемент, содержащий низковольтный входной элемент И (ИЛИ), выход которого подключен к базе первого транзистора первого типа проводимости, эмиттер которого подключен к общей шине, коллектор - к базе второго транзистора первого типа проводимости, к коллектору транзистора второго типа проводимости, высоковольтная щина питания соединена с эмиттером транзистора второго типа проводимости и через резистор - с его базой и коллектором второго транзистора первого типа проводимости, эмиттер подключен к выходу и через диод - к коллектору первого транзистора первого типа проводимости, отличающийся тем, что, с целью сокращения потребляемой мощности и уменьщения площади кристалла интегральной схемы элемента, коллектор первого транзистора первого типа проводимости через дополнительный диод и резистор подключен к низковольтной шине питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Professional semiconductor ДАТА BOOK 2. SGSATES Bipolar digital integrated ciremtr-. 1975, p. 335. 2.Авторское свидетельство СССР № 864571, кл. Н 03 К 19/00, 1979 (прототип).