Логический элемент

 

I. ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий переключающие транзисторы, эмиттеры которых соединены с эмиттером опорного транзистора и через источник тока - с общей шиной, базы ...y. 19, - -.Л IJ fMiroji переключающих транзисторов соединены с входами элемента, база опорного транзистора соединена с первой шиной опорного напряжения, и два эмиттертгх повторителя, коллекторы которых соединены с шиной питания, базы через соответственно первый и второй нагрузочные резисторы подключены к шине питания, а эмиттеры - соответственно к первому и ззторому выходам элемента, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, .с целью повьш1ения быстродействия, введены два согласукщих транзистора, базы которых соединены с второй ши: ной опорного ндпряжения, коллекторы соответственно с базами первого и второго эмиттерных повторителей, а СЛ эмиттеры - соответственно с коллекторами переключающих и коллектором опорного транзисторов. О NU 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (И) (ю 4 Н 03 К 19 086

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3693176124-21 (22) 13.01.84 (46) 23.12.85. Бюл, В 47 (72) А. П, Голубев, В. Н, Крылов, ; В. В. Жук, Г. И. Глуховская и О. А, Лупал

: (53) 621, 375 (088. 8) (56) Агаханян Т. М. Интегральные микросхемы. М.: Энергоатомиздат, )983; с. 293. рис. 7.27.

Наумов Ю. Е. и др. Помехоустойчивость устройств на интегральных логических схемах. М.: Советское. радио, 1975, с. 90, рис. 4,7, (54) (57) 1 ° ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕЖНТ, содеРжап(ий переключающие транзисторы, эмиттеры которых соединены с эмиттером опорного транзистора и через источник тока - e общей шиной, базы переключающих транзисторов соединены с входами элемента, база опорного транзистора соединена с первой шиной . опорного напряжения и два эмиттерных повторителя, коллекторы которых соединены с шиной питания, базы через соответственно первый и второй нагрузочные резисторы подключены к шине питания, а эмиттеры — соответственно к первому и второму выходам элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены два согласующих транзистора, базы которых соединены с второй шиной.опорного напряжения, коллекторы соответственно с базами первого и 3 . второго эмиттерных повторителей,. а эмиттеры - соответственно с коллекторами переключающих и коллектором опорного транзисторов, 1200413

ff оемк

df:

dU вв|х и о цвл s где

|(0i5 ГОКО ач,"„„

|| оу5 Косчзл 7

2, Элемент по п, 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в него введены .два дополнительных источника тока, Изобретение относится.к импульсной технике, в частности к логическим эле1 ментам, и может быть использовано в качестве элемента быстродействующих цифровых интегральных схем эмиттерносвязанной логики (3CJI} на переключении тока, в том числе выполненных в матричной форме, Целью изобретения является повышение быстродействия путем уменьшения fO узловой емкости, подключенной к нагрузочным резисторам и базам эмиттерных повторителей, На фиг. 1 представлен первый вари- | ант принципиальной схемы предлагаемо- 15 го логического элемента; на.фиг, 2— то же, второй вариант; на фиг. 3 и

4 — варианты подключения нагрузочных резисторов.

Логический элемент (фиг. 1) содержит переключающие транзисторы 1-1-.

-1-и, эмиттеры которых соединены с эмиттером опорного транзистора 2 и через источник 3 тока — с общей шиной, База опорного транзистора 2 соединена с первой шиной 4 опорного напряжения ° Базы переключающих транзисторов 1-1-l»»n подключены к входам 5 элемента. Коллекторы этих транзисторов объединены. Логический элемент содержит также два эмиттерных повторителя 6 и 7, базы которых через соответственно первый и второй нагрузочные резисторы 8 и 9 подключены к шине 10 питания, Эмиттеры эмиттерных повторителей 6 и 7 подключены к выходам и и 12 элемента, а коллекторы подключены к шине 10 питания, К шине

10 питания подключены также коллекторы эмиттерных повторителей 6 и 7.

40.

Эмиттер первого согласующего транзистора 13 соединен с коллекторами переключающих транзисторов 1-1-1 и, Эмит» тер второго согласующего транзистора

14 соединен с коллектором опорного

45 транзистора 2. Коллектор первого согвключенные между общей шиной и эмиттерами соответственно первого и второго согласующих транзисторов. ласующего транзистора 13 соединен с базой первого эмиттерного повторителя 6, а коллектор второго согласующего транзистора 14 - с базой второго эмиттерного повторителя 7. Базы согласующих транзисторов 13 и 14 подключены к второй шине 15 опорного напряжения.

Для увеличения эффекта от введения согласующих транзисторов, эмиттер первого согласующего транзистора

13 (фиг. 2) через первый дополнительный источник 16 тока подключен к общей шине и эмиттер второго согласующего транзистора 14 через второй дополнительный источник 17 тока подключен к общей шине.

Логический элемент работает следующим образом. .При уровне логических сигналов на всех входах 5 ниже напряжения на первой шине 4 опорного напряжения, ток источника 3 тока течет через .опорный транзистор 2, второй согласующий транзистор 14 и разряжает емкость

С „, подключенную к базе второго эмиттерного повторителя 7. При этом на первом выходе 11 элемента формируется сигнал со скоростью изменения:

- скорость изменения выходного .напряжения;

- .ток источника 3 тока;

- емкость на базе второго эмиттерного повторителя

7, при этом задержка до уровня 0,5 логического перепада равна

1200413

35 где " — задержка до уровня 0,5 логического перепада за счет перезарядИ ки емкости С, „, R — величина нагрузочного резисб тора, и оказывается меньше, чем в элементе без согласующих транзисто- .ров 13 и 14, если емкости коллектора . и подложки второго согласующего тран» зистора 14 меньше соответствующих емкостей опорного транзистора 2, что легко выполнимо. При уровне логического сигнала на одном из входов 5 выше напряжения на первой шине опорного напряжения ток источника 3 тока течет через соответствующий из переключающих транзисторов 1-1-1-п, первый согласующий транзистор 13 и разряжает емкость С, подключенную к базе первого эмиттерного повторителя 6, при этом задержка до уровня

0,5 логического перепада равна !

t$095 RÎÑ1È)

3 где е — задержка до уровня 0,5 логического перепада sa счет 25

l перезаряда С „

:!

С вЂ” емкость на базе первого

ЦЗ эмиттерного повторителя 6, и также оказывается меньше, чем B элементе без согласующих транзисторов 13 и 1.4, если емкости коллектора и подложки согласующего. транзистора

13 меньше суммарных емкостей коллектора и подложки всех переключающих транзисторов .1-1-1-п Работа логического элемента с дополнительными источниками 16 и 17 тока, подключенными к эмиттерам согласующих транзисторов 13 и 14 (фиг. 2J аналогична и отличается лишь тем, что за счет

40 протекания через эмиттер согласующих транзисторов 13 и 14 постоянных токов дополнительных источников 16 и

17 снижается их сопротивление

Чт

r э Х где Т вЂ” ток эмиттера согласующих транзисторов 13 и 14;

Ц,. — температурный потенциал

{ = 26 мВ при Т = 300 К) и за счет этого снижается перепад напряжения на коллекторах переключающих и опорного транзисторов 1-1-1и, 2 и время, необходимое на перезаряд узловых емкостей, подключенных к их коллекторам, Принцип работы и эффект повьппения быстродействия при введении согласующих транзисторов сохраняется и в случае, если нагрузочные резисторы

8 и 9 подключены к шине 10 питания не непосредственно, а через общий резистор 18 (фиг. 3) и (или }. в случае, когда между базами эмиттерных повторителей 6 и 7 включены, например, для компенсации температурного изменения логического перепада компенсирующие элементы 19-21 (резистор 19 и два диода 20 и 21 на фиг. 4), а также в случае, если база опорного транзистора 2 подключена к логическому сигналу, инверсному по отношению к логическому сигналу на базе первого.

Введение согласующих транзисторов

13 и 14 особенно эффективно в так называемых многоярусных логических элементах на переключении тока, когда имеется несколько групп переключающих транзисторов со своими синхронно переключающими источниками тока, причем коллекторы переключающих. транзисторов разных групп соединены между собой, 1200413 иг. Ф

Составитель А. Янов

Редактор В, Иванова Техред Л.Иикеш Корректор Е. Сйрохман, Заказ 7878/61 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4