Универсальный десятичный эсл элемент

 

Сеюэ Советских

Социаяистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11799144 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 090479 (21) 2751157/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.0181. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 230181

Р )м. кл.з

Н 03 К 19/08

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК б 81. 32 5. .6(088.8) (72) Авторы изобретения

Г.В. Басалаев, A.Á. Кметь и E Â. Михайловский (71) Заявитель физико-механический институт AH Украинской CCP о

) „ (54 ) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕСЯТИЧНЫЙ ЭСЛ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике, преимущественно .к схемотехнике полупроводниковых интегральных схем.

Известен универсальный элемент пороговой логики, выполненный на многокаскадных йереключателях тока f1) .

Недостатком известного устройства является, в первую очередь, ограни- 1О ченность функциональных возможностей отдельного элемента — элемент способен реализовать только одну функцию. К недостаткам следует отнести также значительное энергопотребление, обусловленное структурой указанных схем., в которой питание каждого ЭСЛ каскада осуществляется от отдельного генератора тока.

Известен многозначный элемент, содержащий генератор тока, выходной 20 каскад, делитель напряжения, входные шины и многокаскадынй одноярусный переключатель тока, опорные транзисторы которого выполнены в виде многоэмиттерного транзистора, коллектор которого соединен с первым входом выходного каскада, второй вход которого соединен с коллекторами входных транзисторов многокаскадного одноярусного переключателя тока, базы входных транзисторов каскадов которого соединены с соответствующими входными шинами (2) .

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности (элемент может быть использован только как квантователь сигналов), а также большое энергопотребление, зависящее от значности и возрастающее с ее повышением.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей и снижение энергопотребления.

Для достижения поставленной цели в универсальный десятичный ЭСЛ элемент, содержащий генератор тока, выходной каскад, делитель напряжения, входные, шины и многокаскадный одноярусный переключатель тока, опорные транзисторы каскадов которого выполнены в виде многоэмиттерного Tpc .íзистора, коллектор которого соединен с первым входом выходного каскада, второй вход которого соединен с кол лекторами входных транзисторов многокаскадного одноярусного переключателя тока, базы входных транзисторсв каскадов которого соединены с соответствующими входными шинами, введены дополнительная входнач шина и

799144 многоярусный переключатель тока, выполненный в виде цепочки каскадно соединенных дифференциальных пар, базы опорных транзисторов которых ..оединены с соответствующими выходами делителя напряжения, вход ко- 5 торого соединен с первым выходом генератора тока, второй выход которого соединен с объединенными эмиттерами дифференциальной пары первого яруса многоярусного переключателя тока, базы входных транзисторов которого соединены с дополнительной входной шиной, коллекторы входных транзисторов дифференциальных пар и коллектор опорного транзистора последней дифференциальной пары мно- 15 гоярусного переключателя тока соединены с соответствующими объединенными эмиттерами каскадов многокаскадного одноярусного переключателя тока, база многоэмиттерного транзистора 20 которого соединена с выходом выходного каскада.

На чертеже представлена электрическая схема универсального десятичного ЭСЛ элемента. 25

Устройство состоит из генератора

1 тока, делителя 2 напряжения, многокаскадного одноярусного переключателя 3 тока, входных многоэмиттерных транзисторов 3-1 — 3-11 многокаскадного одноярусного переключателя 3 тока, выходного каскада 4, многоярусного переключателя 5 тока, дифл еренциальных пар 5-1 — 5-9 многоДелитель 2 напряжения задает пороги срабатывания каскадов многоярусФ ного переключателя 5 тока. Напряжение 45 порога каскада в первом ярусе составляет -0,7 В, пороги каскадов в последующих ярусах уменьшаются на 1,2 В в каждом ярусе. Таким образом, пороги срабатывания каскадов многоярус- 50 ного переключателя 5 тока расположены точно посередине между номинальными значениями сигналов алфавита, что обеспечивает надежное переключение элемента при поступлении на вход 6 сигналов из Е 0 . На входах 8 настройки элемента может иметь место произвольная комбинация сигналов (а4, а 2, а .... а о), а E Е, называе)о мая вектором изображения функции (ВИФ) и определяющая выполняемую 60 элементом функцию. Пусть на вход 6 элемента поступает сигнал "0". В этом случае входной транзистор первого яруса (т.е. первой дифференциальной пары 5-1) многоярусного пере- 65 ярусного переключателя 5 тока, дополнительной входной шины б, выхода 7 выходного каскада Входной шины 8.

Дифференциальные пары 5-1 — 5-9 многоярусного переключателя тока соединены каскадно, база опорных транзисторов дифференциальных пар

5-1 — 5-9 соединена с соответствующими выходами делителя 2 напряжения, вход которого соединен с первым выходом генератора 1 тока, второй выход которого соединен с объединенными эмиттерами дифференциальной пары 5-1 многоярусного переключателя 5 тока, базы входных транзисторов дифференциальных пар 5-1 — 5-9 соединены с дополнительной входной шиной б, коллекторы входных транзисторных дифференциальных пар 5-1 — 5-9 и коллектор опорного транзистора дифференциальной пары 5-9 соединены со. ответственно с эмиттерами входных транзисторов 3-1 — 3-10 и эмиттерами многоэмиттерного транзистора 3-11, коллектор и база которого соединены соответственно с первым входом и выходом 7 выходного каскада 4, второй вход которого соединен с коллекторами входных транзисторов 3-1

3-10, базы которых соединены соответственно со входными шинами 8

Элемент работает в десятичном алфавите E ц =-10, 1,2..., 9) Входные и выходные сигналы представляются уровнями постоянного напряжения отрицательной полярности: ключателя 5 тока открыт и пропускает ток генератора 1 в точку объединения эмиттеров первого каскада многокаскадного одноярусного переключателя 3 тока. Опорный транзистор рассматриваемого каскада многоярусного переключателя .5 тока закрыт и тем самым препятствует прохождению тока ко всем остальным каскадам переключателей 3 и 5 тока, вследствие чего эти каскады находятся в выключенном состоянии. Таким образом, при сигнале

"0" на входе 6 элемента активизирован только первый каскад многокаскадного одиоярусиого переключателя

3 тока, который в сочетании с выходным каскадом 4 образует операционный усилитель с коэффициентом передачи, равным единице. В результате выходной сигнал элемеита принимает значение, равное первой компоненте ал

ВИФ.

Предположим теперь, что на вход 6 элемента поступает сигнал "i", iq Е

7991 я я

1 2 3 4 5 б 7 8 9 0

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

f 9 0 1 2 3 4 5 б 7 8

Таким образом, предлагаемый уни45 версальный десятичный ЭСЛ элемент превосходит известный по функциональ.ным нозможностям, поскольку может быть настроен на выполнение 10 млд. различных функций. Он весьма экономичен, так как в процессе работы в активном состоянии всегда находится только один каскад, в то время как все остальные каскады обесточены, т.е. по энергопотреблению он экви- 55 валентен однокаскадному одноярусному

ЭСЛ элементу. Предлагаемый элемент также воспроизводит сигналы с высокой. точностью в связи с тем, что активи,В этом случае входные транзисторы первых i ярусов (или дифференциальных пар) многоярусного переключателя 5 тока закрыты, а опорные транзисторы открыты. Вследстние этого ток генератора 1 тока поступает к 5 эмиттерам дифференциальной пары (i + 1)-ro яруса многоярусного переключателя 5 тока, в котором открыт входной транзистор, а опорный закрыт.

В результате активизирован только (I + 1)-й каскад многокаскадного одноярусного переключателя 3 тока, и сигнал на выходе 7 элемента принимает значение, равное (i + 1)-й компонентее а „ + „ВИФ.

При других сигналах элемент работает аналогичным образом. На выходе

7 элемента в зависимости от значений

-входных сигналов воспроизводятся соответствующие компоненты ВИФ. Так как в алфавите Е О можно задать 10 20 различных ВИФ C à 4, а, а . ... а 1, и количество функций одного переменного н десятичной логике также рав но 1010, то описынаемый элемент является универсальным, т.е. может быть р5 настроен на выполнение любой одновходовой функции десятичной логики.

В частности, н нижеприведенной таблице показаны настройки (примеры ВИФ, для реализации трех распространенных на практике логических функций: циклический сдвиг влево, fg -инверсия, f5 — циклический сдвиг вправо. зиронанный каска..< многокаскадного одноярусного переключателя тока совместно с выходным каскадом представляют собой операционный усилитель со стопроцентной обратной связью.

Формула изобретения

Универсальный десятичный ЭСЛ элемент, содержащий генератор тока, выходной каскад, делитель напряжения, входные шины и многокаскадный одноярусный переключатель тока, опорные транзисторы каскадон которого выполнены в виде многоэмиттерного транзистора, коллектор которого соединен с первым входом выходного каскада, второй вход которого соединен с коллекторами входных транзисторов многокаскадного одноярусного переключателя тока, базы входных транзисторон каскадов которого соединены с соответствующими нходными шинами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и снижения мощности потребления, в него введены дополнительная входная шина и многоярусный переключатель тока, выполненный в виде цепочки каскадно соединенных дифференциальных пар, базы опорных транзисторов которых соединены с соответствующими выходами делителя напряжения, вход которого соединен с первым выходом генератора тока, нторой выход которого соединен с объединенными эмиттерами дифференциальной пары первого яруса многоярусного переключателя тока, базы входных транзисторов которого соединены с дополнительной входной шиной, коллекторы входных транзисторов дифференциальных пар и коллектор опорного транзистора последней дифференциальной пары многоярусного переключателя тока соединены с соответствующими объединенными змиттерами каскадов многокаскадного одноярусного переключателя тока, база многоэмиттерного транзистора которого соединена с выходом выходного каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мкртчян С.О. Проектирование логических устройств ЭВМ на нейтрогных элементах. M., "Энергия", 1977, 149-189, рис. 5-22.

2. Vranesic 2.С. and others.

Electronic Implementation of Nultivalued. logic Networks. Proceedings

of the 4 International Symposium of

MuItipleva1ued logiс. Horgantowa, Мау 28-31, 1974, NY IEEE, 1974, рр. 59-77, fig 7 (прот тип).

99144

Составитель Ранов

Редактор В. Данко Техред М.Табакович Корректор М. Демчик

Заказ 10092/84 Тираж 999 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал GGII "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4