[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2789166C1 - And/and-not trigger logic element - Google Patents

And/and-not trigger logic element Download PDF

Info

Publication number
RU2789166C1
RU2789166C1 RU2022106524A RU2022106524A RU2789166C1 RU 2789166 C1 RU2789166 C1 RU 2789166C1 RU 2022106524 A RU2022106524 A RU 2022106524A RU 2022106524 A RU2022106524 A RU 2022106524A RU 2789166 C1 RU2789166 C1 RU 2789166C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
additional
resistor
output
terminal
Prior art date
Application number
RU2022106524A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Иванович Передельский
Ирина Валерьевна Ворначева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)
Application granted granted Critical
Publication of RU2789166C1 publication Critical patent/RU2789166C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: digital circuit engineering, automation engineering, industrial electronics.
SUBSTANCE: invention relates to digital circuit engineering, automation engineering and industrial electronics and, in particular, can be used in computer technology units built on logic elements. The AND/AND-NOT trigger logic element additionally contains two additional p-n-p-transistors, one additional n-p-n-two-emitter transistor and six additional resistors. The first additional resistor, the first additional p-n-p transistor and the second additional resistor are connected in series with each other. The common collector terminal of the first additional transistor and the second additional resistor is connected to the base of the third transistor. The base of the first additional transistor is connected to the common terminal of the third resistor and the collectors of the second and third transistors. A second additional p-n-p transistor and a third additional resistor are connected in series. The emitter of the second additional transistor is connected to the common terminal of the first additional resistor and the emitter of the first additional transistor. The base of the second additional transistor is connected to the common terminal of the first resistor and the collectors of the first and fourth transistors. The common terminal of the collector of the second additional transistor and the third additional resistor is connected to the base of the fourth transistor. The common output of the emitters of the fifth and sixth transistors is grounded. The base of the fifth transistor is connected to an additional fourth resistor. The base of the sixth transistor is connected to an additional fifth resistor. The free terminal of the additional fifth resistor is connected to the collector of the fifth transistor, the free terminals of the fourth and additional second resistors and their common output forms an inverting output of the logic element relative to the ground. The collector of the sixth transistor is connected to the free terminals of the fifth and additional third and fourth resistors and their common output forms a non-inverting output of the logic element relative to the ground. The outputs of the emitters of the additional n-p-n-two-emitter transistor form two inputs of the logic element relative to the ground. A sixth additional resistor is connected to the base of an additional n-p-n-two-emitter transistor. The free terminal of the sixth additional resistor is connected to the free terminal of the first additional resistor and the common terminal of the first and third resistors and the output of the supply voltage source. The collector of an additional n-p-n-two-emitter transistor is connected to the base of the first transistor.
EFFECT: increasing the output capacity of the trigger logic element AND/AND-NOT.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Оно, в частности, может быть использовано в блоках вычислительной техники, построенных на логических элементах.The invention relates to digital circuitry, automation and industrial electronics. In particular, it can be used in computer technology blocks built on logical elements.

Известен двухвходовый логический элемент И-НЕ [1 Ямпольский B.C., Основы автоматики и вычислительной техники. - М.: Просвещение, 1991 г., стр. 74, рис. 3.5], содержащий четыре транзистора, четыре резистора, один диод и источник питающего постоянного напряжения.Known two-input logic element AND-NOT [1 Yampolsky B.C., Fundamentals of automation and computer technology. - M.: Enlightenment, 1991, p. 74, fig. 3.5], containing four transistors, four resistors, one diode and a DC power supply.

Недостаток его заключается в том, что у него малая нагрузочная способность. Электрический ток только одного из имеющихся транзисторов формирует электрический ток внешней нагрузки. Если бы удалось увеличить число транзисторов, формирующих ток нагрузки, то это привело бы к увеличению максимальной силы электрического тока внешней нагрузки логического элемента и в результате к повышению его нагрузочной способности.Its disadvantage is that it has a low load capacity. The electric current of only one of the available transistors forms the electric current of the external load. If it were possible to increase the number of transistors that form the load current, this would lead to an increase in the maximum electric current of the external load of the logic element and, as a result, to an increase in its load capacity.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа логический элемент ИЛИ/ИЛИ-НЕ [Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. - М.: Радио и связь, 1985, стр. 342, рисунок 14.23], содержащий шесть транзисторов, пять резисторов и два источника постоянного напряжения.The closest in technical essence and the achieved result is the logical element OR/OR-NOT chosen as a prototype [Manaev E.I. Fundamentals of radio electronics. - M .: Radio and communication, 1985, p. 342, figure 14.23], containing six transistors, five resistors and two constant voltage sources.

Недостаток его заключается в малой нагрузочной способности. Электрический ток только одного из шести транзисторов формирует ток внешней нагрузки. Если бы удалось увеличить число транзисторов, формирующих электрический ток внешней нагрузки, то это бы привело к увеличению максимальной силы электрического тока нагрузки логического элемента и в результате к повышению нагрузочной способности. Приведенный логический элемент относится ЭСЛ-элементам (ЭСЛ - эмиттерно-связанная логика).Its disadvantage lies in the low load capacity. The electric current of only one of the six transistors generates an external load current. If it were possible to increase the number of transistors that form the electric current of the external load, then this would lead to an increase in the maximum strength of the electric load current of the logic element and, as a result, to an increase in the load capacity. The above logical element refers to ESL elements (ESL - emitter-coupled logic).

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении нагрузочной способности триггерного логического элемента И/И-НЕ.The problem to be solved by the invention is to increase the load capacity of the trigger logic element AND/AND-NOT.

Это достигается тем, что в триггерный логический элемент И/И-НЕ, содержащий источник питающего постоянного напряжения, минусовой вывод которого соединен с общей шиной и заземлен, последовательно между собой соединенные первый резистор, первый n-р-n транзистор и второй резистор, свободный вывод первого резистора подсоединен к выходу (плюсовой вывод) питающего источника, свободный вывод второго резистора заземлен, последовательно включенные третий резистор и второй n-р-n транзистор, свободный вывод третьего резистора подсоединен к общему выводу первого резистора и выхода источника питания, эмиттер второго транзистора подключен к общему выводу эмиттера первого транзистора и второго резистора, источник опорного напряжения, минусовой вывод которого заземлен, а плюсовой - соединен с базой второго транзистора, последовательно включенные третий n-р-n транзистор и четвертый резистор, соединенный с эмиттером третьего транзистора, последовательно включенные четвертый n-р-n транзистор и пятый резистор, подсоединенный к эмиттеру четвертого транзистора, также пятый и шестой тоже n-р-n транзисторы, эмиттеры которых соединены между собой, введены два дополнительных р-n-р транзистора, один дополнительный n-р-n двухэмиттерный транзистор и шесть дополнительных резисторов, последовательно между собой включены первый дополнительный резистор, первый дополнительный р-n-р транзистор и второй дополнительный резистор, свободный вывод первого дополнительного резистора подсоединен к общему выводу первого, третьего резисторов и выхода источника питающего напряжения, общий вывод коллектора первого дополнительного транзистора и второго дополнительного резистора подключен к базе третьего транзистора, база первого дополнительного транзистора соединена с общим выводом третьего резистора и коллектора второго транзистора, а также с коллектором третьего транзистора, свободный вывод второго дополнительного резистора соединен со свободным выводом четвертого резистора и их общий вывод образует относительно «земли» инвертирующий выход логического элемента, последовательно включены второй дополнительный р-n-р транзистор и третий дополнительный резистор, эмиттер второго дополнительного транзистора подсоединен к общему выводу первого дополнительного резистора и эмиттера первого дополнительного транзистора, база второго дополнительного транзистора соединена с общим выводом первого резистора и коллектора первого транзистора, а также с коллектором четвертого транзистора, общий вывод коллектора второго дополнительного транзистора и третьего дополнительного резистора подключен к базе четвертого транзистора, свободный вывод третьего дополнительного резистора соединен со свободным выводом пятого резистора и их общий вывод образует относительно «земли» неинвертирующий выход логического элемента, общий вывод эмиттеров пятого и шестого транзисторов заземлен, база пятого транзистора соединена с дополнительным четвертым резистором, свободный вывод которого подключен к общему выводу пятого, дополнительного третьего резисторов и неинвертирующего выхода логического элемента, коллектор пятого транзистора подсоединен к общему выводу четвертого, дополнительного второго резисторов и инвертирующего выхода логического элемента, база шестого транзистора соединена с дополнительным пятым резистором, свободный вывод которого подключен к общему выводу четвертого, дополнительного второго резисторов, коллектора пятого транзистора и инвертирующего выхода логического элемента, коллектор шестого транзистора подсоединен к общему выводу пятого, дополнительного третьего, дополнительного четвертого резисторов и неинвертирующего выхода логического элемента, выводы эмиттеров дополнительного n-р-n двухэмиттерного транзистора образуют относительно «земли» два входа логического элемента, к базе последнего транзистора подсоединен шестой дополнительный резистор, свободный вывод которого подключен к общему выводу первого, третьего, дополнительного первого резисторов и выхода питающего источника, коллектор этого последнего транзистора соединен с базой первого транзистора.This is achieved by the fact that in the trigger logic element AND / AND-NOT, containing a supply DC voltage source, the negative output of which is connected to a common bus and grounded, the first resistor, the first n-p-n transistor and the second resistor are connected in series, free the output of the first resistor is connected to the output (positive terminal) of the supply source, the free terminal of the second resistor is grounded, the third resistor and the second NPN transistor are connected in series, the free terminal of the third resistor is connected to the common terminal of the first resistor and the output of the power source, the emitter of the second transistor connected to the common output of the emitter of the first transistor and the second resistor, a reference voltage source, the negative terminal of which is grounded, and the positive terminal is connected to the base of the second transistor, the third n-p-n transistor connected in series and the fourth resistor connected to the emitter of the third transistor, connected in series fourth n-p-n transistor and fifth resistor stor connected to the emitter of the fourth transistor, also the fifth and sixth are also n-p-n transistors, the emitters of which are interconnected, two additional p-n-p transistors, one additional n-p-n two-emitter transistor and six additional resistors are introduced, the first additional resistor, the first additional p-n-p transistor and the second additional resistor are connected in series with each other, the free terminal of the first additional resistor is connected to the common terminal of the first, third resistors and the output of the supply voltage, the common terminal of the collector of the first additional transistor and the second additional resistor connected to the base of the third transistor, the base of the first additional transistor is connected to the common terminal of the third resistor and the collector of the second transistor, as well as to the collector of the third transistor, the free terminal of the second additional resistor is connected to the free terminal of the fourth resistor and their common terminal forms a relative about the "ground" inverting output of the logic element, the second additional p-n-p transistor and the third additional resistor are connected in series, the emitter of the second additional transistor is connected to the common terminal of the first additional resistor and the emitter of the first additional transistor, the base of the second additional transistor is connected to the common terminal of the first resistor and collector of the first transistor, as well as with the collector of the fourth transistor, the common terminal of the collector of the second additional transistor and the third additional resistor is connected to the base of the fourth transistor, the free terminal of the third additional resistor is connected to the free terminal of the fifth resistor and their common terminal forms a non-inverting relative to the "ground" the output of the logic element, the common output of the emitters of the fifth and sixth transistors is grounded, the base of the fifth transistor is connected to an additional fourth resistor, the free output of which is connected to the common output of the fifth, additional of the third resistor and the non-inverting output of the logic element, the collector of the fifth transistor is connected to the common terminal of the fourth, additional second resistors and the inverting output of the logic element, the base of the sixth transistor is connected to the additional fifth resistor, the free output of which is connected to the common terminal of the fourth, additional second resistors, the collector of the fifth transistor and the inverting output of the logic element, the collector of the sixth transistor is connected to the common terminal of the fifth, additional third, additional fourth resistors and the non-inverting output of the logic element, the outputs of the emitters of the additional n-p-n two-emitter transistor form two inputs of the logic element relative to the "ground", to the base of the last transistor is connected to the sixth additional resistor, the free output of which is connected to the common output of the first, third, additional first resistors and the output of the supply source, the collector of this the last transistor is connected to the base of the first transistor.

Сущность изобретения поясняется схемой триггерного логического элемента И/И-НЕ (фиг. 1) и таблицей истинности (фиг. 2).The essence of the invention is illustrated by the trigger logic element AND/AND-NOT (Fig. 1) and the truth table (Fig. 2).

В триггерном логическом элементе И/И-НЕ общая шина (минусовой вывод) источника 1 питающего постоянного напряжения заземлена. К выходу (плюсовой вывод) этого источника подсоединен один из выводов резистора 2, другой его вывод подключен к базе двухэмиттерного n-р-n транзистора 3. Два вывода эмиттеров этого транзистора образуют относительно «земли» два входа x1 и x2 логического элемента. Последовательно между собой включены резистор 4, n-р-n транзистор 5 и резистор 6. Свободный вывод резистора 4 подсоединен к общему выводу резистора 2 и выхода источника 1. База транзистора 5 подключена к коллектору транзистора 3, а свободный вывод резистора 6 заземлен.In the trigger logic element AND / AND-NOT, the common bus (negative output) of the source 1 of the DC supply voltage is grounded. One of the terminals of the resistor 2 is connected to the output (positive terminal) of this source, its other terminal is connected to the base of the two-emitter n-p-n transistor 3. The two outputs of the emitters of this transistor form, relative to the "ground", two inputs x 1 and x 2 of the logic element. Resistor 4, n-p-n transistor 5 and resistor 6 are connected in series with each other. The free terminal of resistor 4 is connected to the common terminal of resistor 2 and the output of source 1. The base of transistor 5 is connected to the collector of transistor 3, and the free terminal of resistor 6 is grounded.

Последовательно включены резистор 7 и n-р-n транзистор 8. Свободный вывод резистора 7 подсоединен к общему выводу резисторов 2, 4 и выхода питающего источника 1. Эмиттер транзистора 8 подключен к общему выводу резистора 6 и эмиттера транзистора 5. С базой транзистора 8 соединен выход (плюсовой вывод) источника 9 опорного напряжения, минусовой вывод этого источника заземлен.Resistor 7 and n-p-n transistor 8 are connected in series. The free terminal of resistor 7 is connected to the common terminal of resistors 2, 4 and the output of power source 1. The emitter of transistor 8 is connected to the common terminal of resistor 6 and the emitter of transistor 5. It is connected to the base of transistor 8 the output (positive terminal) of the reference voltage source 9, the negative terminal of this source is grounded.

Последовательно между собой включены n-р-n транзистор 10 и резистор 11. Коллектор транзистора 10 подсоединен к общему выводу резистора 7 и коллектора транзистора 8. Свободный вывод резистора 11 образует относительно «земли» инвертирующий выход у логического элемента. Последовательно включены резистор 12, р-n-р транзистор 13 и резистор 14. Свободный вывод резистора 12 соединен с общим выводом резисторов 2, 4, 7 и выхода источника 1. База транзистора 13 подключена к общему выводу резистора 7 и коллекторов транзисторов 8 и 10. Коллектор транзистора 13 соединен и с базой транзистора 10, и с одним из выводов резистора 14. Другой вывод резистора 14 подключен к общему выводу резистора 11 и инвертирующего выхода логического элемента

Figure 00000001
.An n-p-n transistor 10 and a resistor 11 are connected in series with each other. The collector of the transistor 10 is connected to the common terminal of the resistor 7 and the collector of the transistor 8. The free terminal of the resistor 11 forms an inverting output of the logic element relative to the "ground". Resistor 12, p-n-p transistor 13 and resistor 14 are connected in series. The free terminal of resistor 12 is connected to the common terminal of resistors 2, 4, 7 and source output 1. The base of transistor 13 is connected to the common terminal of resistor 7 and collectors of transistors 8 and 10 The collector of transistor 13 is connected to both the base of transistor 10 and to one of the terminals of resistor 14. The other terminal of resistor 14 is connected to the common terminal of resistor 11 and the inverting output of the logic element
Figure 00000001
.

Последовательно включены р-n-р транзистор 15 и резистор 16. Эмиттер транзистора 15 подсоединен к общему выводу резистора 12 и эмиттера транзистора 13. База транзистора 15 подключена к общему выводу резистора 4 и коллектора транзистора 5. Свободный вывод резистора 16 образует относительно «земли» неинвертирующий выход у логического элемента. Последовательно включены n-р-n транзистор 17 и резистор 18. Коллектор транзистора 17 подсоединен к общему выводу резистора 4, коллектора транзистора 5 и базы транзистора 15. База транзистора 17 подключена к общему выводу эмиттера транзистора 15 и резистора 16. Свободный вывод резистора 18 соединен с общим выводом резистора 16 и неинвертирующего выхода y логического элемента.The p-n-p transistor 15 and resistor 16 are connected in series. The emitter of transistor 15 is connected to the common terminal of resistor 12 and the emitter of transistor 13. The base of transistor 15 is connected to the common terminal of resistor 4 and the collector of transistor 5. The free terminal of resistor 16 forms relative to the "ground" non-inverting output of the logic element. An n-p-n transistor 17 and resistor 18 are connected in series. The collector of transistor 17 is connected to the common terminal of resistor 4, the collector of transistor 5 and the base of transistor 15. The base of transistor 17 is connected to the common terminal of the emitter of transistor 15 and resistor 16. The free terminal of resistor 18 is connected with a common output of the resistor 16 and the non-inverting output y of the logic element.

Вывод эмиттера n-р-n транзистора 19 соединен с выводом эмиттера n-р-n транзистора 20 и их общий вывод заземлен. К базе транзистора 19 подсоединен один из выводов резистора 21, другой вывод этого резистора подключен к общему выводу резисторов 16, 18 и неинвертирующего выхода у логического элемента. Коллектор транзистора 19 соединен с общим выводом резисторов 11, 14 и инвертирующего выхода

Figure 00000001
логического элемента. К базе транзистора 20 подсоединен первый вывод резистора 22, второй его вывод подключен к общему выводу резисторов 11, 14, коллектора транзистора 19 и инвертирующего выхода у логического элемента. Коллектор транзистора 20 соединен с общим выводом резисторов 16,18, 21 и неинвертирующего выхода y логического элемента.The emitter terminal of the npn transistor 19 is connected to the emitter terminal of the npn transistor 20 and their common terminal is grounded. One of the outputs of the resistor 21 is connected to the base of the transistor 19, the other output of this resistor is connected to the common output of the resistors 16, 18 and the non-inverting output of the logic element. The collector of the transistor 19 is connected to the common terminal of the resistors 11, 14 and the inverting output
Figure 00000001
logical element. The first output of the resistor 22 is connected to the base of the transistor 20, its second output is connected to the common output of the resistors 11, 14, the collector of the transistor 19 and the inverting output of the logic element. The collector of the transistor 20 is connected to the common terminal of the resistors 16,18, 21 and the non-inverting output y of the logic element.

На фиг. 1 часть схемы на транзисторах 5, 8 представляет собой переключатель тока, часть схемы на транзисторах 10, 13 является первым триггером на транзисторах противоположного типа проводимости и часть схемы на транзисторах 15, 17 является вторым триггером на транзисторах противоположного типа проводимости. Резистор 12 входит и в первый, и во второй триггеры и его можно назвать общеэмиттерным резистором. Резистор 4 входит и в переключатель тока на транзисторах 5, 8, и во второй триггер на транзисторах противоположного типа проводимости 15,17. Резистор 7 входит и в переключатель тока, и в первый триггер на транзисторах противоположного типа проводимости 10, 13.In FIG. 1 part of the circuit on transistors 5, 8 is a current switch, part of the circuit on transistors 10, 13 is the first trigger on transistors of the opposite type of conductivity and part of the circuit on transistors 15, 17 is the second trigger on transistors of the opposite type of conductivity. Resistor 12 is included in both the first and second flip-flops and can be called a common emitter resistor. Resistor 4 is also included in the current switch on transistors 5, 8, and in the second trigger on transistors of the opposite type of conductivity 15.17. Resistor 7 enters both the current switch and the first trigger on transistors of the opposite type of conductivity 10, 13.

Триггерный логический элемент И/И-НЕ работает следующим образом. В цифровой электронике используются входные и выходные электрические сигналы низкого и высокого уровней. Низкий уровень - уровень логического нуля соответствует значениям напряжения в районе нуля или ближе к нулю, высокий уровень - уровень логической единицы соответствует значениям напряжения в районе единиц вольт (нередко в районе четырех вольт).Trigger logic AND/AND-NOT works as follows. Digital electronics uses low and high level electrical input and output signals. Low level - the level of logical zero corresponds to voltage values in the region of zero or closer to zero, high level - the level of logical one corresponds to voltage values \u200b\u200bin the region of units of volts (often in the region of four volts).

Триггер на транзисторах 10, 13 противоположного типа проводимости имеет два состояния равновесия. В первом (условно) состоянии оба транзистора закрыты и не проводят электрический ток. Тогда, в том числе на резисторах 7 и 14, нулевые значения напряжения. Они прикладываются к базам транзисторов 10, 13 меньше пороговых напряжений этих транзисторов по абсолютной величине и в итоге поддерживают эти транзисторы в закрытом состоянии. Во втором (условно) состоянии транзисторы 10 и 13 открыты, их электрические токи создают напряжения, в том числе и на резисторах 7 и 14 по абсолютной величине и по значениям больше пороговых напряжений транзисторов и поддерживают транзисторы 10, 13 в открытом состоянии. Триггер на транзисторах противоположного типа проводимости, как и другие распространенные триггеры, переходит из первого состояния во второе и наоборот, когда управляющие входные напряжения по своим значениям превышают значения напряжений соответствующих порогов срабатывания триггера. Точно также работает второй триггер на транзисторах 15, 17 противоположного типа проводимости.The trigger on transistors 10, 13 of the opposite type of conductivity has two equilibrium states. In the first (conditionally) state, both transistors are closed and do not conduct electricity. Then, including resistors 7 and 14, zero voltage values. They are applied to the bases of transistors 10, 13 less than the threshold voltages of these transistors in absolute value and, as a result, keep these transistors in the closed state. In the second (conditionally) state, transistors 10 and 13 are open, their electric currents create voltages, including those on resistors 7 and 14, in absolute value and in values greater than the threshold voltages of the transistors and keep transistors 10, 13 in the open state. A flip-flop on transistors of the opposite type of conductivity, like other common flip-flops, passes from the first state to the second and vice versa when the control input voltages exceed the values of the voltages of the corresponding trigger thresholds. The second trigger works exactly the same way on transistors 15, 17 of the opposite type of conductivity.

Работа логического элемента И/И-НЕ отражается таблицей истинности (фиг. 2), где x1 и x2 - условное отображение входных сигналов, у и

Figure 00000002
условное отображение сигналов на неинвертирующем и инвертирующем выходах логического элемента и N - номер строки по порядку. В соответствии со строками 1 -3 таблицы истинности на один или оба входа x1 и x2 логического элемента поступает напряжение уровня логического нуля. Тогда один или оба базо-эмиттерных р-n перехода транзистора 3 открыты и на них весьма малое значение напряжения, как на диодах в проводящим электрический ток состоянии. Базо-коллекторный р-n переход транзистора 3 тоже открыт, в итоге на базе транзистора 5 низкий уровень напряжения. За счет соответствующего значения напряжения источника 9 опорного напряжения обеспечивается требующееся значение силы электрического тока через транзистор 8. Этот ток создает на резисторе 6 напряжение, которое плюсом приложено к эмиттеру транзистора 5. Значением напряжения на резисторе 6 обеспечивается значение разности напряжений между базой и эмиттером транзистора 5 в районе порогового напряжения или близкое к нему значение. Тогда имеется малое значение силы коллекторного тока этого транзистора и малое напряжение на резисторе 4. Это малое напряжение не может обеспечить второе состояние второго триггера и включено между базой р-n-р транзистора 15 и через резистор 12 его эмиттером плюсом к эмиттеру и минусом к базе. Значением сопротивления резистора 7 обеспечивается открытое состояние n-р-n транзистора 13 и второе состояние первого триггера на транзисторах противоположного типа проводимости. Напряжение на резисторе 7 включено между базой и эмиттером р-n-р транзистора 13 минусом к базе и плюсом через резистор 12 к эмиттеру. Электрические токи транзисторов 10 и 13 триггера на транзисторах противоположного типа проводимости во втором состоянии создают на внешней нагрузке и на инвертирующем выходе
Figure 00000003
логического элемента напряжение уровня логической единицы. Электрический ток эмиттера транзистора 13 создает на резисторе 12 напряжение, которое минусом приложено к эмиттеру транзистора 15 и дополнительно способствует первому состоянию второго триггера на транзисторах противоположного типа проводимости 15, 17. Сила токов этих транзисторов равна нулю или почти равна нулю и создает на внешней нагрузке и на неинвертирующем выходе у логического элемента напряжение уровня логического нуля (фиг. 2).The operation of the AND/AND-NOT logical element is reflected in the truth table (Fig. 2), where x 1 and x 2 are a conditional display of the input signals, y and
Figure 00000002
conditional display of signals on the non-inverting and inverting outputs of the logic element and N is the line number in order. In accordance with lines 1-3 of the truth table, one or both inputs x 1 and x 2 of the logic element receives a logic zero level voltage. Then one or both base-emitter p-n junctions of transistor 3 are open and they have a very low voltage value, as on diodes in a conductive state. The base-collector p-n junction of transistor 3 is also open, as a result, the base of transistor 5 has a low voltage level. Due to the corresponding voltage value of the reference voltage source 9, the required value of the electric current through the transistor 8 is provided. This current creates a voltage on the resistor 6, which is positively applied to the emitter of the transistor 5. The voltage value across the resistor 6 provides the value of the voltage difference between the base and the emitter of the transistor 5 near the threshold voltage or a value close to it. Then there is a small value of the collector current of this transistor and a low voltage across resistor 4. This low voltage cannot provide the second state of the second trigger and is connected between the base of the p-n-p transistor 15 and through resistor 12 by its emitter plus to the emitter and minus to the base . The resistance value of the resistor 7 provides the open state of the n-p-n transistor 13 and the second state of the first trigger on transistors of the opposite type of conductivity. The voltage across the resistor 7 is connected between the base and the emitter of the p-n-p transistor 13 minus to the base and plus through the resistor 12 to the emitter. The electric currents of the transistors 10 and 13 of the trigger on transistors of the opposite type of conductivity in the second state are created at the external load and at the inverting output
Figure 00000003
logic element voltage level logic one. The electric current of the emitter of the transistor 13 creates a voltage on the resistor 12, which is negatively applied to the emitter of the transistor 15 and additionally contributes to the first state of the second trigger on transistors of the opposite type of conductivity 15, 17. The current strength of these transistors is equal to zero or almost equal to zero and creates on the external load and at the non-inverting output of the logic element, the voltage is at the logic zero level (Fig. 2).

С инверсного выхода

Figure 00000004
логического элемента напряжение уровня логической единицы приложено к резистору 22 и в итоге поддерживает транзистор 20 в открытом состоянии. Тогда через этот транзистор разряжается ранее заряженная эквивалентная паразитная емкость (сумма выходной емкости логического элемента и входной емкости нагрузки). Малое сопротивление открытого транзистора 20 уменьшает постоянную времени разряда эквивалентной паразитной емкости, тем самым уменьшает время ее разряда и в результате заметно не ухудшается быстродействие схемы из-за имеющихся паразитных емкостей. С неинвертирующего выхода у логического элемента напряжение уровня логического нуля приложено к резистору 21, поэтому состояние транзистора 19 в худшем случае в районе его порогового напряжения. Сила тока этого транзистора весьма мала и электрический ток транзисторов 10, 13 почти полностью замыкается на внешнюю нагрузку, подключенную к инвертирующему выходу
Figure 00000005
From reverse output
Figure 00000004
gate voltage is applied to the resistor 22 and ultimately keeps the transistor 20 in the open state. Then, through this transistor, the previously charged equivalent parasitic capacitance (the sum of the output capacitance of the logic element and the input capacitance of the load) is discharged. The low resistance of the open transistor 20 reduces the discharge time constant of the equivalent parasitic capacitance, thereby reducing its discharge time and, as a result, the circuit speed does not noticeably deteriorate due to the presence of parasitic capacitances. From the non-inverting output of the logic element, the logic zero level voltage is applied to the resistor 21, so the state of the transistor 19 is, in the worst case, in the region of its threshold voltage. The current strength of this transistor is very small and the electric current of transistors 10, 13 is almost completely closed to an external load connected to the inverting output
Figure 00000005

В соответствии с четвертой строкой таблицы истинности (фиг. 2) на оба входа х1 и х2 логического элемента поступают напряжения уровня логической единицы. Оба базо-эмиттерных перехода транзистора 3 и его базо-коллекторный переход, как и ранее, открыты, тогда на базе транзистора 5 высокий уровень напряжения. Это приводит к повышению силы электрического тока транзистора 5 и повышению напряжения на резисторе 4, которое минусом приложено к базе р-n-р транзистора 15 и плюсом через резистор 12 к его эмиттеру. Такое напряжение поддерживает транзистор 15 в открытом состоянии, а второй триггер во втором состоянии. Электрические токи транзисторов 15, 17 второго триггера на транзисторах противоположного типа проводимости во втором состоянии создают на внешней нагрузке и неинвертирующем выходе у напряжение уровня логической единицы. До этого напряжения зарядится эквивалентная паразитная емкость на неинвертирующем выходе

Figure 00000006
Повышение силы электрического тока транзистора 5 приводит к уменьшению значения напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора 8, уменьшению силы коллекторного тока транзистора 8 и весьма малому значению напряжения на резисторе 7. Для краткости можно сказать, что напряжение на резисторе 7 настолько мало, что не оказывает влияния на работу схемы и не может перевести первый триггер на транзисторах противоположного типа проводимости во второе состояние, хотя минусом оно приложено к базе р-n-р транзистора 13. Эмиттерный ток транзистора 15 создает на резисторе 12 напряжение, которое плюсом через резистор 7 приложено к базе р-n-р транзистора 13 и минусом к его эмиттеру и тоже обеспечивает первое состояние первого триггера на транзисторах противоположного типа проводимости. Почти нулевые значения силы электрических токов транзисторов 10, 13 первого триггера на транзисторах противоположного типа проводимости в первом состоянии создают на внешней нагрузке и на инвертирующем выходе
Figure 00000007
логического элемента напряжение уровня логического нуля (фиг 2.).In accordance with the fourth line of the truth table (Fig. 2) on both inputs x 1 and x 2 of the logic element receives the voltage level of the logical unit. Both base-emitter junctions of transistor 3 and its base-collector junction, as before, are open, then there is a high voltage level at the base of transistor 5. This leads to an increase in the electric current of the transistor 5 and an increase in the voltage across the resistor 4, which is applied by the minus to the base of the p-n-p transistor 15 and by the plus through the resistor 12 to its emitter. This voltage maintains the transistor 15 in the open state, and the second flip-flop in the second state. The electric currents of the transistors 15, 17 of the second trigger on transistors of the opposite type of conductivity in the second state create a logic-one level voltage at the external load and the non-inverting output y. Up to this voltage, the equivalent parasitic capacitance at the non-inverting output will be charged.
Figure 00000006
An increase in the current strength of transistor 5 leads to a decrease in the voltage value at the base-emitter junction of transistor 8, a decrease in the collector current strength of transistor 8 and a very small voltage across resistor 7. For brevity, we can say that the voltage across resistor 7 is so small that it does not influence on the operation of the circuit and cannot transfer the first trigger on transistors of the opposite type of conductivity to the second state, although it is applied to the base of the p-n-p transistor 13 with a minus. The emitter current of the transistor 15 creates a voltage on the resistor 12, which is applied to the base p-n-p transistor 13 and a minus to its emitter and also provides the first state of the first trigger on transistors of the opposite type of conductivity. Almost zero values of the strength of electric currents of transistors 10, 13 of the first trigger on transistors of the opposite type of conductivity in the first state are created at the external load and at the inverting output
Figure 00000007
logic element voltage level of logic zero (Fig. 2.).

С неинвертирующего выхода у напряжение уровня логической единицы приложено к резистору 21 и в итоге поддерживает транзистор 19 в открытом состоянии. Через этот транзистор разряжается ранее заряженная эквивалентная паразитная емкость. Малое сопротивление открытого транзистора 19 уменьшает постоянную времени разряда эквивалентной паразитной емкости, тем самым уменьшает время ее разряда и в результате заметно не ухудшается быстродействие схемы из-за имеющихся паразитных емкостей. С инвертирующего выхода

Figure 00000008
логического элемента напряжение уровня логического нуля приложено к резистору 22, поэтому состояние транзистора 20 в худшем случае в районе его порогового напряжения. Сила тока этого транзистора весьма мала и электрический ток транзисторов 15, 17 почти полностью замыкается на внешнюю нагрузку, подключенную к неинвертирующему выходу у логического элемента. При переходе одного или двух входных сигналов от уровня логического нуля к двум входным сигналам уровня логической единицы сила эмиттерного тока транзистора 5 возрастает, а сила эмиттерного тока транзистора 8 убывает. При переходе двух входных сигналов от уровня логической единицы к одному или двум входным сигналам уровня логического нуля сила эмиттерного тока транзистора 5 убывает, а сила эмиттерного тока транзистора 8 возрастает.From the non-inverting output of y, a logic-one level voltage is applied to resistor 21 and, as a result, keeps transistor 19 in the open state. Through this transistor, the previously charged equivalent parasitic capacitance is discharged. The low resistance of the open transistor 19 reduces the discharge time constant of the equivalent parasitic capacitance, thereby reducing its discharge time and, as a result, the speed of the circuit does not noticeably deteriorate due to the presence of parasitic capacitances. From inverting output
Figure 00000008
logic element voltage logic zero applied to the resistor 22, so the state of the transistor 20 in the worst case in the region of its threshold voltage. The current strength of this transistor is very small and the electric current of the transistors 15, 17 is almost completely closed to an external load connected to the non-inverting output of the logic element. When one or two input signals go from a logic zero level to two input signals of a logic one level, the emitter current strength of the transistor 5 increases, and the emitter current strength of the transistor 8 decreases. When the two input signals go from the logic one level to one or two input signals of the logic zero level, the emitter current strength of the transistor 5 decreases, and the emitter current strength of the transistor 8 increases.

Приведенные прототип и триггерный логический элемент И/И-НЕ относятся к ЭСЛ-элементам (ЭСЛ - эмиттерно-связанная логика). Известно, что ЭСЛ-элементы имеют повышенное быстродействие [например, Гольденберг Л.М. Импульсные устройства. - М.: Радио и связь, 1981, стр. 57, раздел «Динамические характеристики», абзацы 1, 2, … 6].The given prototype and trigger logic element AND/AND-NOT refer to ESL elements (ESL - emitter-coupled logic). It is known that ESL elements have increased performance [for example, Goldenberg L.M. impulse devices. - M .: Radio and communication, 1981, p. 57, section "Dynamic characteristics", paragraphs 1, 2, ... 6].

Таким образом, в триггерном логическом элементе И/И-НЕ силы электрических токов внешних нагрузок равны сумме силы токов двух транзисторов 10, 13 и 15, 17, что повышает нагрузочную способность этого логического элемента. В прототипе электрический ток нагрузки формирует только один из транзисторов.Thus, in the trigger logic element AND/AND-NOT, the strength of the electric currents of external loads is equal to the sum of the strength of the currents of the two transistors 10, 13 and 15, 17, which increases the load capacity of this logic element. In the prototype, the load current forms only one of the transistors.

Claims (1)

Триггерный логический элемент И/И-НЕ, содержащий источник питающего постоянного напряжения, минусовой вывод которого соединен с общей шиной и заземлен, последовательно между собой соединенные первый резистор, первый n-р-n-транзистор и второй резистор, свободный вывод первого резистора подсоединен к выходу (плюсовой вывод) питающего источника, свободный вывод второго резистора заземлен, последовательно включенные третий резистор и второй n-р-n-транзистор, свободный вывод третьего резистора подсоединен к общему выводу первого резистора и выхода источника питания, эмиттер второго транзистора подключен к общему выводу эмиттера первого транзистора и второго резистора, источник опорного напряжения, минусовой вывод которого заземлен, а плюсовой соединен с базой второго транзистора, последовательно включенные третий n-р-n-транзистор и четвертый резистор, соединенный с эмиттером третьего транзистора, последовательно включенные четвертый n-р-n-транзистор и пятый резистор, подсоединенный к эмиттеру четвертого транзистора, также пятый и шестой тоже n-р-n-транзисторы, эмиттеры которых соединены между собой, отличающийся тем, что в него введены два дополнительных р-n-р-транзистора, один дополнительный n-р-n-двухэмиттерный транзистор и шесть дополнительных резисторов, последовательно между собой включены первый дополнительный резистор, первый дополнительный р-n-р-транзистор и второй дополнительный резистор, свободный вывод первого дополнительного резистора подсоединен к общему выводу первого, третьего резисторов и выхода источника питающего напряжения, общий вывод коллектора первого дополнительного транзистора и второго дополнительного резистора подключен к базе третьего транзистора, база первого дополнительного транзистора соединена с общим выводом третьего резистора и коллектора второго транзистора, а также с коллектором третьего транзистора, свободный вывод второго дополнительного резистора соединен со свободным выводом четвертого резистора и их общий вывод образует относительно «земли» инвертирующий выход логического элемента, последовательно включены второй дополнительный р-n-р-транзистор и третий дополнительный резистор, эмиттер второго дополнительного транзистора подсоединен к общему выводу первого дополнительного резистора и эмиттера первого дополнительного транзистора, база второго дополнительного транзистора соединена с общим выводом первого резистора и коллектора первого транзистора, а также с коллектором четвертого транзистора, общий вывод коллектора второго дополнительного транзистора и третьего дополнительного резистора подключен к базе четвертого транзистора, свободный вывод третьего дополнительного резистора соединен со свободным выводом пятого резистора и их общий вывод образует относительно «земли» неинвертирующий выход логического элемента, общий вывод эмиттеров пятого и шестого транзисторов заземлен, база пятого транзистора соединена с дополнительным четвертым резистором, свободный вывод которого подключен к общему выводу пятого, дополнительного третьего резисторов и неинвертирующего выхода логического элемента, коллектор пятого транзистора подсоединен к общему выводу четвертого, дополнительного второго резисторов и инвертирующего выхода логического элемента, база шестого транзистора соединена с дополнительным пятым резистором, свободный вывод которого подключен к общему выводу четвертого, дополнительного второго резисторов, коллектора пятого транзистора и инвертирующего выхода логического элемента, коллектор шестого транзистора подсоединен к общему выводу пятого, дополнительного третьего, дополнительного четвертого резисторов и неинвертирующего выхода логического элемента, выводы эмиттеров дополнительного n-р-n-двухэмиттерного транзистора образуют относительно «земли» два входа логического элемента, к базе последнего транзистора подсоединен шестой дополнительный резистор, свободный вывод которого подключен к общему выводу первого, третьего, дополнительного первого резисторов и выхода питающего источника, коллектор этого последнего транзистора соединен с базой первого транзистора.Trigger logical element AND/AND-NOT, containing a source of DC supply voltage, the negative output of which is connected to a common bus and grounded, the first resistor, the first n-p-n-transistor and the second resistor are connected in series with each other, the free output of the first resistor is connected to output (positive terminal) of the supply source, the free terminal of the second resistor is grounded, the third resistor and the second n-p-n-transistor are connected in series, the free terminal of the third resistor is connected to the common terminal of the first resistor and the output of the power source, the emitter of the second transistor is connected to the common terminal the emitter of the first transistor and the second resistor, the reference voltage source, the negative terminal of which is grounded, and the positive terminal is connected to the base of the second transistor, the third n-p-n-transistor connected in series and the fourth resistor connected to the emitter of the third transistor, the fourth n-p connected in series -n-transistor and fifth resistor connected to the emitter ru of the fourth transistor, also the fifth and sixth are also n-p-n-transistors, the emitters of which are interconnected, characterized in that two additional p-n-p-transistors are introduced into it, one additional n-p-n-two-emitter transistor and six additional resistors, the first additional resistor, the first additional p-n-p transistor and the second additional resistor are connected in series with each other, the free terminal of the first additional resistor is connected to the common terminal of the first, third resistors and the output of the supply voltage, the common terminal of the collector of the first of the additional transistor and the second additional resistor is connected to the base of the third transistor, the base of the first additional transistor is connected to the common terminal of the third resistor and the collector of the second transistor, as well as to the collector of the third transistor, the free terminal of the second additional resistor is connected to the free terminal of the fourth resistor and their common terminal forms relatively about the "ground" inverting output of the logic element, the second additional p-n-p transistor and the third additional resistor are connected in series, the emitter of the second additional transistor is connected to the common terminal of the first additional resistor and the emitter of the first additional transistor, the base of the second additional transistor is connected to the common terminal of the first resistor and the collector of the first transistor, as well as with the collector of the fourth transistor, the common terminal of the collector of the second additional transistor and the third additional resistor is connected to the base of the fourth transistor, the free terminal of the third additional resistor is connected to the free terminal of the fifth resistor and their common terminal forms relative to the "ground" non-inverting output of the logic element, the common output of the emitters of the fifth and sixth transistors is grounded, the base of the fifth transistor is connected to an additional fourth resistor, the free output of which is connected to the common output of the fifth, additional of the third resistor and the non-inverting output of the logic element, the collector of the fifth transistor is connected to the common terminal of the fourth, additional second resistors and the inverting output of the logic element, the base of the sixth transistor is connected to the additional fifth resistor, the free output of which is connected to the common terminal of the fourth, additional second resistors, the collector the fifth transistor and the inverting output of the logic element, the collector of the sixth transistor is connected to the common output of the fifth, additional third, additional fourth resistors and the non-inverting output of the logic element, the outputs of the emitters of the additional n-p-n-two-emitter transistor form two inputs of the logic element relative to the "ground", the sixth additional resistor is connected to the base of the last transistor, the free output of which is connected to the common output of the first, third, additional first resistors and the output of the supply source, the collector of this the last transistor is connected to the base of the first transistor.
RU2022106524A 2022-03-14 And/and-not trigger logic element RU2789166C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2789166C1 true RU2789166C1 (en) 2023-01-30

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2827120C1 (en) * 2024-02-13 2024-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" Trigger logic element and/nand on field-effect transistors

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3622810A (en) * 1967-12-08 1971-11-23 Tokyo Shibaura Electric Co Current switching type flip-flop circuit device
SU938410A1 (en) * 1980-11-17 1982-06-23 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт Microprocessor integrated circuit
GB2121573A (en) * 1980-07-11 1983-12-21 Fairchild Camera Instr Co Programmable logic array circuit
CN106486963A (en) * 2016-11-25 2017-03-08 西安微电子技术研究所 A kind of star Flouride-resistani acid phesphatase self-recovering type excessively stream/short-circuit protection circuit
RU2727613C1 (en) * 2020-02-03 2020-07-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Triggering and/nand logic element
RU2760206C1 (en) * 2021-03-31 2021-11-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» Trigger logic element is not/or/and/or-not/and-not
RU2760464C1 (en) * 2021-04-28 2021-11-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» Trigger logic element and-not

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3622810A (en) * 1967-12-08 1971-11-23 Tokyo Shibaura Electric Co Current switching type flip-flop circuit device
GB2121573A (en) * 1980-07-11 1983-12-21 Fairchild Camera Instr Co Programmable logic array circuit
SU938410A1 (en) * 1980-11-17 1982-06-23 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт Microprocessor integrated circuit
CN106486963A (en) * 2016-11-25 2017-03-08 西安微电子技术研究所 A kind of star Flouride-resistani acid phesphatase self-recovering type excessively stream/short-circuit protection circuit
RU2727613C1 (en) * 2020-02-03 2020-07-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Triggering and/nand logic element
RU2760206C1 (en) * 2021-03-31 2021-11-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» Trigger logic element is not/or/and/or-not/and-not
RU2760464C1 (en) * 2021-04-28 2021-11-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» Trigger logic element and-not

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАНАЕВ Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь. 1990. 512 с. Рис. 14.23 с.335. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2827120C1 (en) * 2024-02-13 2024-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" Trigger logic element and/nand on field-effect transistors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2726853C1 (en) Trigger logic element or/nor
GB1358193A (en) Integrated control circuit
RU2710962C1 (en) Trigger logic element or
RU2710937C1 (en) Triggering logic element nor
RU2704748C1 (en) Flip-flop logic element not on field-effect transistors
RU2694151C1 (en) Triggering logic element nand
RU2693297C1 (en) Triggered asynchronous rs flip-flop
RU2789166C1 (en) And/and-not trigger logic element
RU2727613C1 (en) Triggering and/nand logic element
RU2689198C1 (en) Triggering asynchronous d-trigger
RU2700195C1 (en) Trigger adder modulo two
US3358154A (en) High speed, low dissipation logic gates
RU2728954C1 (en) Trigger logic element and
RU2792973C1 (en) Trigger logic element and-not/or-not
RU2767177C1 (en) Trigger logic element or/nor
RU2760206C1 (en) Trigger logic element is not/or/and/or-not/and-not
RU2760464C1 (en) Trigger logic element and-not
RU2783403C1 (en) Trigger gate and-not/or-not
RU2805495C2 (en) Trigger logic element or/or-not
RU2802370C1 (en) Trigger logic element and
RU2829649C1 (en) Trigger logic element 2and-or/2and-or-not
RU2767176C1 (en) Trigger logic element nor
RU2710845C1 (en) Trigger logic element not
US4446385A (en) Voltage comparator with a wide common mode input voltage range
RU2826843C1 (en) Trigger logic element 2and-or-not