Логический элемент

 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для построения цифровых устройств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей логического элемента. Логический элемент содержит два входных транзистора, пять промежуточных транзисторов, восемь диодов, одиннадцать резисторов, инвертирующий и три неинвертирующих выходных каскада. Введение новых элементов и связей позволяет логическому элементу с двумя входами реализовать четыре логические функции: И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И, ИЛИ. 1 ил, 1 табл.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Н 03 К 19/088

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblYH|1M

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4459430/24-21 (22) 12,07.88 (46) 30,03.90. Бюл. № 12 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.С.Осадчук, В.В.Стронский, В.А.Гикавый и В.И.Волынец (53) 621,374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1261105, кл, Н 03 К 19/088, 1984.

Авторское свидетельство СССР, ¹ 1138941, кл. Н 03 К 19/088, 1983. (54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для построения цифровых устройств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей логического элемента путем. реализации логических функций ИЛИ-НЕ, И-НЕ И, ИЛИ.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема логического элемента.

Логический элемент содержит первый

1 и второй 2 входные транзисторы, эмиттеры которых подключены к первому. 3 и второму 4 входам устройства, базы которых через первый 5 и второй

6 резисторы соответственно подключе.ны к шине 7 питания и соединены с ано ;дами седьмого 8 и восьмого 9 диодов, катоды которых соединены с базами соответственно первого 10 и второго 11 промежуточных транзисторов, эмитте:ры которых через третий резистор 12 подключены к общей шине 13 и соединет.

„.80„„15541З6

2 (57) Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для по-.-i строения цифровых устройств, Цель 1 изобретения расширение функциональных возможностей логического элемента. Логический элемент содержит два входных транзистора, пять промежуточных транзисторов, восемь диодов, одиннадцать резисторов, инвертирующий и трп пеинЬ.. вертирующих выходных каскада. Введение новых элементов и связей позволяет логическому элементу с двумя входами реализовать четыре логические функции:

И-1Ц7, ИЛИ-НЕ, И, ИЛИ. 1 ил 1 табл, ны с входом 14 инвертирующего выход/ ного каскада 15, Выход каскада 15 является первьм выходом 16 устройства, а коллекторы через четвертый 17 и пятый 18 резисторы соответственно подключены к шине 7 питания и соединены с анодами соответственно первого 19 и второго 20 диодов, катоды которых соединены с входом 21 первого неинвертирующего выходного каскада ©, 22, выход которого является вторым выходом 23 устройства. Коллекторы первого 1 и второго 2 входных. транзисторов совдинены с катодами третьего

24 и четвертого 25 диодов, аноды которых соединены с первыми выводами соответственно шестого 26 и седьмого 27 резисторов и базами третьего

28 и четвертого 29 промежуточных транзисторов, коллекторы которых соединены с вторыми выводами соответст— венно шестого 26 и седьмого 27 резисторов и подключены к шине 7 пита1554136 ния через восьмой 30 и девятый 31 ре-, зисторы соответственно, а эмиттеры соединены с входом 32 второго неинвертирующего выходного каскада 33, выход которого является третьим выхо5 дом 34 устройства. Коллекторы первого

1 и второго 2 входных транзисторов . соединены с катодами соответственно пятого 35 и шестого 36 диодов, аноды которых соединены с первым выводом десятого резистора 37 и базой пятого промежуточного транзистора 38, коллектор которого соединен с вторым выводом десятого резистора 37, а эмиттер соединен с входом 39 третьего неинвертирующего выходного каскада 40, выход которого являетая четвертым выходом 41 устройства. Коллек, тор транзистора 38 через одиннадцатый резистор .42 подключен к шине 7 питания.

Логический элемент работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии на 25 входах 3 и 4 низкий уровень, что со:ответствует подаче логических "0" на входы 3 и 4, В этом случае первый 1 и второй 2 входные транзисторы открыты на их базах и анодах седьмого 8 и восьмого 9 диодов низкие потенциалы, что обусловливает закрытое состоя ние первого 10 и второго 11 промежу,точных транзисторов, Вход 14 инверти-!, рующего выходного каскада 15 оказы-! вается соединенным с общей шиной 13

:через третий резистор 12, что соответствует подаче логического "0" на вход 14. Инвертирующий выходной каскад инвертирует сигнал, поданный на его вход 14, и на первом выходе 16

40 устройства присутствует логическая

111 "

На коллекторах закрытых первого

10 и второго 11 промежуточных транзисторов высокий потенциал и на вход

21 первого неинвертирующего выходного каскада 22 поступает ток от шины 7 питания через четвертый 17, пятый !8 резисторы и прямо включенные первый

19 и второй 20 диоды, что соответ50 ствует подаче логической "1" на вход

21, Первый неинвертирующий выходной каскад 22 повторяет сигнал, поданный на его вход 21, и на втором выходе

23 устройства присутствует логическая

11 11

1 . На коллекторах первого 1 и в торого 2 входных транзисторов и катодах тре жье г о 2 4, че тв ер то г о 2 5, пятого

35, шестого 36 диодов низкие потенци- алы, что обусловливает открытое состояние третьего 24, четвертого 25, пятого 35, шестого 36 диодов. На анодах третьего 24, четвертого 25, пятого 35, шестого Зб диодов и базах третьего 28, четвертого 29, пятого

38 промежуточных транзисторов низкий потенциал U +U „=0,9 В, где Up=0 7 В;

U< =0,2  — падения напряжения на открытом диоде и между коллектором и эмиттером открытого транзистора, что обуславливает закрытое состояние третьего 28, четвертого 29 и пятого 38 промежуточных транзисторов. На входы

32 и 39 второго 33 и третьего 40 неинвертирующего выходных каскадов ток от шины 7 питания не поступает, что соответствует подаче логических

"0 " на входы 32 и 39. Второй 33 и третий 40 неинвертирующие выходные каскады повторяют сигналы, поданные на их входы 32 и 39, и на третьем 34 и четвертом 41 выходах. устройства прис.-,сутствуют логические "011.

Если на входе 3 логический "0", а на входе 4 — логическая "l" в этом случае первый входной транзистор 1 открыт, на его базе и аноде седьмого диода низкий потенциал, что обусловливает закрытое состояние первого промежуточного транзистора 10, Второй входной транзистор 2 закрыт, так как на его эмиттер подан высокий потенциал (З„б В), а база имеет меньший потенциал sa счет открытых восьмого диода 9, второго промежуточного транзистора 11 и инвертирующего выходного каскада 15. Эмиттерный ток открытого второго промежуточного транзистора

11 создает на третьем резисторе 12 и входе 14 инвертирующего выходного каскада 15 падение напряжения (0,7 В), достаточное для открывания иывертирующего выходного каскада 15, что соответствует подаче логической "1" на вход 14. Инвертирующий выходной каскад 15 инвертирует сигнал, поданный на его вход 14, и на первом выходе

16 устройства присутствует логичес11 11 кий 0 . На коллекторе закрытого перв о г о промежуточного транзистора 0 = высокий потенциал и на вход 21 первого, неинвертирующего выходного каскада 22 поступает тсж от шины 7 питания через четвертый резистор 17, прямовключенный первый диод 19, что соответствует подаче логической "1" на вход 21, 4136 6

10

25

5 155

Первый неинвертирующий выходной каскад 22 повторяет сигнал, поданный на его вход 21, и на втором выходе

23 устройства присутствует логическая !!1!!, На коллекторе открытого первого входного транзистора 1 и катодах третьего 24, пятого 35 диодов низкий потенциал, что обусловливает закрытое состояние третьего 24 и пятого 35 диодов. На анодах третьего

24, пятого 35 диодов и базах третьего 28 и пятого 38 промежуточных транзисторов низкий потенциал (0„9 В), что обусловливает закрытое состояние третьего 28 и пятого 38 промежуточных транзисторов. На коллекторе закрытого второго входного транзистс ра 2 и катодах четвертого 25, шестого 36 диодов высокррч потенциал, что обусловливает закрытое состояние чет вертого 25 и шестого 36 диодов. На аноде закрытого четвертого диода 25 и базе четвертого промежуточного транзистора 29 высокий потенциал и в

Ьазу четвертого промежуточного трачэистора 29 поступает ток от шины 7 . питания через девятый 31 и седьмой

27 резисторы, что обусловливает открытое состояние четвертого промежуточного транзистора 29, так как его коллектор подключен к шине 7 питания через девятый транзистор 31. На вход 32 второго неинвертирующего выходного каскада 33

:поступает эмиттерный ток открытого четвертого промежуточного транзистора

29, что соответствует подаче логичес-: кой "1" на вход 32, Второй неинвертирующий выходной каскад ЗЗ повторяет сигнал, поданный на его вход 32 и на третьем выходе 34 устройства присутствует логическая "1", На вход 39 третьего неинвертирующего выходного каскада 40 ток от шины l питания через закрытый пятый промежуточный транзистор 38 не поступает, что соответствует подаче логического "0" на вход. 39, Третий неинвертирующий вы".. ходной каскад повторяет сигнал, поданный на его вход 39, и на четвертом выходе 41 устройства присутствует логический "0".

Если на входе 3 присутствует логи-. ческая ".!", а на входе 4 — логический "0", в этом случае второй входной транзистор 2 открыт, на его коллекторе и базе низкие потенциалы, что обусловливает закрытое состояние восьмого диода 9, второго промежуточного транзистора 11 и открытое состояние четвертого 25, шестого 36 диодов, которые в свою очередь, закрывают четвертый 29 и пятый 38 промежуточные транзисторы, Первый входной транзистор I закрыт,так как на его эмиттер подан высокий потенциал (3,6 Б), а база имеет меньший потенциал вследствие открытых седьмого диода 8, первого промежуточного транзистора 10 и инвертирующего выходного каскада 15„ На коллекторе закрытого первого входного тран" зистора и катодах третьего 24 и пято

ro 35 диодов высокий потенциал, что обусловливает закрытое состояние третьего 24 и пятого диодов 35 и открытое состояние третьего промежуточного транзистора 28, Состояние входов 14

21, 32, 39 инвертирующего 15, первого

22, второго 33, третьего 40 неинвер-:. тирующих выходных каскадов и первого

16, второго 23, третьего 34, четвертого 41 выходов устройства аналогичны рассмотренному случаю, когда на вход 3 подается логический "0", а на вход 4 — логическая "1".

Если на входах 3 и 4 присутствуют логические "!, в этом случае первый

1 и второй 2 входные транзисторы закрыты так как на их эмиттеры подан высокий потенциал (3,6 В), а базы имеют меньший потенциал (2,1 В) вследствие открытых седьмого 8 и восьмо- го 9 диодов, первого 10 и второго 11 промежуточных транзисторЬв, инвертирующего выходного каскада 15. На третьем резисторе 12 и входе 14 инвертирующего выходного каскада 15 в результате токов змиттеров открытых первого 10 и второго 11 промежуточных транзисторов создается падение напряжения (0,7 В)р достаточное для открывания инвертирующего выходного каскада 15, что соответствует подаче логической "1" на вход 14. Инвертирующий выходной каскад 15 инверти50 рует сигналр поданныи На его вход ,14, и на первом выходе 16 устройства присутствует логический "0". На коллекторах открытых первого 10 и второго 11 промежуточных транзисторов и анодах первого 19 и второго 20 диодов низкий потенциал, что обусловливает закрытое состояние первого 19 и второго 20 диодов, На вход 21 первого неинвертирующего выходного каскада 22

1554136

10

Входы

1 ° T ток от шины 7 питания через четвер1ый 17, пятый 18 резисторы и закрытые первый 19, второй 20 диоды не поступает, что соответствует подаче на . вход 21 логического "О". Первый неинвертирующий выходной каскад 22 повторяет сигнал, поданный на его вход

21„и на втором выходе 23 устройства црисутствует логический "0", На колз екторах закрытых первого 1 и второго !

4 входных транзисторов и катодах третьего 24„ четвертого 25, пятого 35, Шестого 36 диодов высокий потенциал, что обусловливает закрытое состояние третьего 24, четвертого 25, пятого

35, шестого 36 диодов.

В базы третьего 28, четвертого 29, пятого 38 промежуточных транзисторов поступает ток от шины 7 питания через восьмой 30 и шестой 26 резисторы, девятый 31 и седьмой 27 резисторы, одиннадцатый 42.и десятый 37 резисторы соответственно, что обусг

Аовливает открытое состояние третьего 28, четвертого 29, пятого 38 промежуточных транзисторов, На вход 32 второго неинвертирующего выходного каскада ЗЗ поступают эмиттерные токи открытых третьего 28, четвертого

29 промежуточных транзисторов, а на вход 39 третьего неинвертирующего вы-!

« одного каскада 40 поступает эмиттерный ток открытого пятого промежуточного транзистора 38, что соответствует подаче логических "1" на входы

32 и 39, Второй 33 и третий 40 неинвертирующие выходные каскады повторяют сигналы, поданные на их входы

32.и 39 и на третьем 34 и четвертом

41 выходах устройства присутствуют логические "1", Состояния входов и выходов логи» ческого элемента сведены в таблицу. 3 1

О О . 1

0 1 0 1 1

l 0 0 1 . 1 О

1 1 О 0 1 1

Иэ таблицы видно„ что на первом выходе 16 устройства реализуется логическая функция ИЛИ-НЕ, на втором

55 выходе 23 устройства — логическая функция И-НЕ, на третьем выходе 34 устройства — логическая функция И, на четвертом выходе 41 устройства логическая функция ИЛИ, Таким образом, предлагаемое устройство с двумя входами позволяет реализовать кроме инверсных логических функций И-НЕ, ИЛИ-НЕ их прямые функции И, ИЛИ на третьем 34 и четвертом 41 выходах устройства, Фо рмул а и з о б р е те н и я

Логический элемент, содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых через первый и второй резисторы подключены к шине питания, эмиттеры которых подключены к первому и второму входам элемента, а также первый и второй промежуточные транзисторы, эмиттеры которых через третий резистор подключены к общей шине и соединены с входом инвертирующего выходного каскада, выход которого является первым выходом элемента, а коллекторы через четвертый и пятый резисторы соответственно подключены к шине питания и соединены с анодами соответственно первого и второго диодов, катоды которых соединены с входом первого неинвертирующего выходного каскада, выход которого является вторым выходом элемента, о т л и ч а—

to m; и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены с третьего по восьмой диоды, третий, четвертый и пятый промежуточные транзисторы с шестого по одиннадцатый резисторы, второй и третий неинвертирующие выходные каскады, причем катоды третьего и четвертого диодов соединены с коллекторами соответственно первого и второго входных транзисторов, аноды соединены с первыми выводами соответственно шестого и седьмого резисторов и с базами соответственно третьего и четвертого промежуточньг. транзисторов, коллекторы которых соединены с вторыми выводами соответственно шестого и седьмого резисторов и через восьмой и девятый реаисторы соответственно подключены к шине питания, эмиттеры соединены с входом второго неинвертирующего выходного каскада, выход которого является третьим выходом элемента, какатоды пятого и шестого диодов под10

1554136 эисторов, Составитель А,Янов

Редактор С.Лисина Техред П. Сердюкова Корректор М.Самборская

Заказ 465 Тираж 661 Подписное

РчИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101 ключены к коллекторам соответственно первого и второго входных транзисторов, аноды которых соединены с пер" вым выводом десятого резистора и ба5 зой пятого промежуточного транзистора, коллектор которого соединен с вторым выводом десятого резистора и через одиннадцатый резистор подключен к шине питания, эмиттер соединен с входом третьего неинвертирующего выходного каскада, выход которого является четвертым выходом элемента, катоды седьмого и восьмого диодов соединены с базами соответственно первого и второго промежуточных транзисторов, а аноды — с базами соответственно первого и второго входных тран