Логический элемент «запрет»

 

;ca

1атй!4

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ нп 42325I

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) 3 аявлено 04.02.72 (21) 1743664/26-9 (51) М. Кл. Н 03k 19 00 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень ¹ !3

Дата опубликования описания 11.09.74

Государственный комитет

Совета Министров СССР

IN делам изобретений и открытий (53) УДК 621.374.32 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Я. Загурский, Ю. H. Артюх и Б. К. Беспалько (71) Заявитель Институт электроники и вычислительной техники АН Латвийской ССР (54) ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ «ЗАПРЕТ»

Данный логический элемент предназначен для использования в быстродействующих устройствах дискретной автоматики, вычислительной |и измерительной техники, в частности при построении высокоскоростных реверсивных счетных и сдвиговых устройств.

Известны логические элементы «Запрет», содержащие переключатель тока на транзисторе, база которого соединена с шиной потенциального сигнала, обращенный диод и накопительный диод, соединенный с шиной импульсного сигнала.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в него введены усилительдискриминатор на дополнительном транзисторе с туннельным диодом в эмиттере и транзистор обратной связи, у которого база подключена к эмиттеру дополнительного транзистора, а коллектор — к точке соединения накопительного диода, базы дополнительного транзистора и коллектора транзистора переключателя тока, эмиттер которого соединен через резистор с шиной питания и через обращенный диод, включенный в обратном направлении, — с общей шиной.

Эти отличия позволяют повысить быстродействие и надежность элемента.

Приведенная на чертеже принципиальная схема логического элемента «Запрет» предусматривает работу с отрицательными сигналами, однако при изменении полярности включения диодов и источника смещения, типов проводимости транзисторов она может быть использована в системах положительной ло5 гики.

Логический элемент «Запрет» содержит быстродействующий переключатель тока на транзисторе 1, обращенный диод 2, резистор

3, накопительный диод 4, усилитель-дискри10 минатор на дополнительном транзисторе 5 и туннельном диоде 6, транзистор обратной связи 7. Управляется элемент по входным шинам

8 от источников напряжения с малым внутренним сопротивлением, причем уровню логи15 ческого нуля соответствует нулевое напряжение входных сигналов, а уровню логичсской единицы соответствует некоторый отрицательный уровень напряжения.

При отсутствии на шине 8 запрещенного

20 потенциального сигнала отрицательной полярности (нулевое напряжение) через резистор

3, транзистор 1 и накопительный диод 4 протекает ток от источника постоянного смещения Е. Базовым током транзистора 1 при до25 статочно большом его коэффициенте усиления по току можно пренебречь. Вольт-амперную характеристику прямой ветви обращенного диода 2 выбирают такой, чтобы ток, протекающий через этот диод при отсутствии запреща30 ющего сигнала на шине 8, был пренебрежи423251

65 мо мал iio сравнению с током через транзис 10(3 1.

1 1адением 11апряжс11ия на накопительном диоде ч дополнительныи транзистор О усилителя-дискриминатора смещается в активную ооласть раооты, и его эмиттерный ток протекает через туннельныи диод b. 1эазовым током транзисгора О ьри досга очно оольшом егo коэ1111рициенте усиления по току можно пренеоречь, J5 результате протекания эмигтериого то;а транзистора 5 через диод 6 порог сраоатывания усилителя-дискриминатора снижается, т. е. создаются благоприятные условия для его срабатывания с весьма малой задержкой.

Изменяя соиротивле11ие резистора s и вольтамперную характеристику накопительного диОда 4, можно варьировать величину i

i àê как рабочая точка диода 6 находится на туннельной ветви его вольт-амперной характеристики, то напряжение на нем пренебрежимо мало, и транзистор обратной связи 7 закрыт.

Имеющийся на входной шине 9 отрицательный импульс запирает накопительный диод 4 и переключает ток в базу дополнительного транзистора 5, вызывая срабатывание туннельного диода 6 усилителя-дискриминатора.

Благодаря рассасыванию заряда, накопленного за время протекания через диод 4 прямого тока, и уменьшенному порогу срабатывания усилителя-дискриминатора происходит ускоренное переключение диода 6 эмиттерным током транзистора 5. Вследствие этого выходной импульс на диоде 6 задерживается относительно импульса на входной шине 9 на доли наносекунды.

Величина накопленного заряда экспоненциально зависит от длительности протекания прямого тока и существенна при длительностях 3 — 5 нсек, что соответствует частоте работы логического элемента 300 — 200 Мгц.

За счет индуктивного характера изменения выходного сопротивления дополнительного транзистора 5 и благодаря наличию участка отрицательного сопротивления вольт-амперной характеристики туннельного диода 6 выходной импульс усиливается по напряжению.

Нагрузочная способность логического элемента «Запрет», определяемая усилением по мощности транзистора 5, работающего в режиме эмиттерного повторителя, достаточно велика.

Запираемый накопительный диод 4 в цепи импульсного сигнала обеспечивает очень широкий диапазон изменения амплитуды им5

55 пульсного сигнала, что повышает надежность устр Оиства.

ВыходноЙ импульс íà T) íliåëüíoll диоде 6 включает 1ранзистор обратной связи 7, который с небольшой задержкоЙ шунтирует накопительный диод 4, вызывая ускоренное рассасывание заряда, накопленного в базе этого диода. Bio дает возможность повысить частоту повторения импульсного сигнала на шине 9 и, следовательно, повысить быстродействие.

В результате шунтирования базы дополнительного транзистора 5 выходной импульс формируется по длительности. Кроме того, отрицательная обратная связь по напряжению стабилизирует работу этого транзистора в переходном режиме.

Формирующие и усилительные свойства логического элемента «Запрет» позволяют разбить его на практически неограниченное число каскадов.

Легко видеть, таким образом, что при нулевом напряжении на шине 8 импульсный сигнал на шине 9 не запрещается, т. е. справедливо логическое соотношение для входных и выходных сигналов С=АВ.

При наличии на шине 8 потенциального запрещающего сигнала отрицательной полярности (еди11ичный уровень напряжения) через резистор 3 и обращенный диод 2 протекает ток. Остальные компоненты схемы обесточены. Амплитуда запрещающего сигнала может изменяться в очень широких пределах, причем от источника этого сигнала потребляется очень небольшая энергия, так как он запирает транзистор 1 переключателя тока и переключает ток транзистора 1 в цепь обращенного диода 2. Наличие в цепи переключения тока, задаваемого резистором 3, обращенного диода 2 позволяет повысить частоту смены уровней потенциального запрещающего сигнала на шине 8, Кроме того, стибилизирующие свойства обращенного диода 2 обеспечивают некритичность к разбросам номинального сопротивления резистора 3, изменениям напряжения смещения и амплитуды потенциального сигнала на шине 8.

Поскольку при наличии на шине 8 запрещенного потенциального сигнала все компоненты схемы за исключением резистора 3 и обращенного диода 2 обесточены, воздействие импульса на шине 9 не вызывает срабатывания неподготовленного усилителя-дискриминатора, порог срабатывания которого в данном случае велик и помеха за счет барьерной емкости накопительного диода 4 легко им дискриминируется. Очевидно, что и в этом случае для входных и выходных сигналов справедливо логическое соотношение С=АВ, П р едмет изо бр етен ия

Логический элемент «Запрет», содержащий переключатель тока на транзисторе, база которого соединена с шиной потенциального сигнала, обращенный диод и накопительный ди423251 (д) L (в) 7

Составитель Н. Дубровская

Техред Т Курилко

Редактор Б. Федотов

Корректор А. Степанова

Заказ 2213/16 Изд. № 680 Тираж 811 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/6

Типография, пр. Сапунова, 2 од, соединенный с шиной импульсного сигнала, отличающийся тем, что, с цель|о ювышения его быстродействия и надежности, в него введены усилитель-дискриминатор на дополнительном транзисторе с туннельным диодом в эмиттере и транзистор обратной связи, у которого база подключена к эмиттеру дополнительного транзистора, а коллектор — к точке соединения накопительного диода, базы дополнительного транзистора и коллектора транзистора переключателя тока, эмиттер которого соединен через резистор с шиной питания и через обращенный диод, включенный в обратном направлении, с общей шиной.