Логическое (многофункциональное) устройство генина а.и. (варианты)

 

Использование: изобретение относится к импульсной техники и может быть использовано при построении логических схем. Логическое (многофункциональное) устройство (его варианты) содержит: два или более управляемых ключей (вентилей), два или более входов, один или более выходов. 2 с. и 21 з.п. ф-лы, 52 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, автоматике и электронике и может быть использовано как в интегральном, так и в приборном, модульном и др. исполнениях как в народном хозяйстве, так и военной промышленности.

Известен логический элемент неравнозначности, содержащий источник питания, к которому подключены две последовательно включенные цепи из двух n-канальных МДП-транзисторов и двух p-канальных МДП-транзисторов, причем затворы средних МДП-транзисторов противоположных проводимостей соответствующих последовательных цепей объединены, а точки соединений их стоков обеих последовательных цепей объединены и подключены к выходному выводу, а затворы и объединенные затворы МДП-транзисторов подключены к входным выводам (входам) или непосредственно, или через двунаправленно управляемые ключи.

Недостатком устройства является его сложность, вызванная использованием более 10-ти МДП-транзисторов, малой надежностью и малой вероятностью выхода годных приборов, большая площадь,занимаемая устройством на кристалле, малое быстродействие, вызванное суммой задержек последовательно включенных транзисторов, необходимостью использования двунаправленных ключей для подачи инверторованных входных сигналов, сложность увеличения числа входов, наличие разностных транзисторов, быстродействие p-канальных которых и предельно допустимая частота которых более чем на порядок меньше n-канальных, невозможность выполнения других логических функций, н-р И, или ИЛИ и др.

Известен также логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на КМДП=транзисторах, содержащий инвертор, включенный между шиной питания и общей шиной, двунаправленный ключ, p-канальный транзистор и два n-канальных транзистора, выход инвертора подключен к затвору n-канального транзистора, двунаправленного ключа и истоку первого n-канального транзистора, а затвор к истокам транзисторов двунаправленного ключа, к шине второго входного сигнала и к затвору второго n-канального транзистора, сток которого подключен к истоку первого n-канального транзистора, а сток к общей шине.

Недостатком элемента также является его значительная сложность, малая надежность, вызванная как большим числом элементов, так и наличием малонадежного элемента, каким является источник питания, большая занимаемая площадь структуры кристалла, узость выполняемых логических функций.

Известна также схема НЕ-И на дополняющих транзисторах, содержащая два параллельно включенных p-кнальных МДП-транзистора, и последовательно включенных с ними между шинами источника питания два n-канальных МДП-транзистора, причем затворы попарно противоположных по проводимости МДП-транзисторов объединены и подключены к соответствующим первому и второму входным выводам.

Недостатком схемы также является ее сложность, основанная на использовании источника питания; большого числа выводов (связей), основанных на большом числе транзисторов и их связях, включая и выводы для подключения источника питания, малое быстродействие и относительно узкий предельно допустимый диапазон выходных частот, особенно при использовании емкостной нагрузки выхода, невозможности и использования биполярных структур, обладающих большими предельно допустимым диапазоном выходных частот и более расширенными функциональными их возможностями, при использовании емкостной или активно-емкостной нагрузки выхода, узость функциональных возможностей, вызванных выполняемыми логическими функциями, н-р выполнен функции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и др. н-р "Защелки", получения разнополярных выходов, т. е. выходных сигналов положительной и отрицательной логики и др. большой задержки, вызванных суммой задержек последовательно включенных транзисторов, особенно среднего последовательно включенного транзистора, так как разряд его паразитной емкости и заряд происходит через другой (крайний) последовательно включенный транзистор.

Известно также наиболее близкое для всех вариантов предложенных технических решений логическое устройство ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, содержащее инвертор, включенный между шинами питания, двунаправленный ключ, p-канальный и n-канальный транзисторы, при этом выход инвертора подключен к затвору n-канального транзистора двунаправленного ключа, а вход к шине первого входного сигнала второго сигнала, сток p-канального транзистора подключен к выходной шине (выходному выходу), а исток к выходу инвертора.

Недостатками устройства также являются его сложность, малая надежность, большая занимаемая площадь на кристоле (подложке), узость функциональных возможностей (по выполняемым функциям, по выходным и входным параметрам, н-р предельно допустимым напряжениям, токам, мощностям, частотам, и др.), значительное увеличение задержки, при увеличении числа входов, н-р для выполнения функции неравнозначность, невозможность использования устройства в автоматике из-за ограниченности предельно допустимых параметров н-р входных напряжения более 1000 В, выходных токов (н-р более 50 А) и др. невозможностью выполнения логических функций И, ИЛИ и многие др.

Целью предложенных вариантов технических решений является упрощение, расширение функциональных возможностей и области использования, увеличение надежности, основанных на исключении малонадежного элемента как источник питания и сокращении как числа элементов, так и их связей, паразитных емкостей связей и др.

Указанная цель достигается тем, что в логическое устройство Генина А.И. содержащее первый и второй управляемые ключи (вентили), первый и второй входные выводы, первый и второй выходные выводы, первые выводы управляемых ключей подключены к соответствующим (первому и второму) входным выводам, а вторые выводы подключены к соответствующим первому и второму выходным выводам, а управляющие выводы управляемых ключей соединены.

Достигается это тем, что управляющие выводы управляемых ключей соединены через дополнительно введенный ограничитель тока или напряжения.

Достигается это тем, что управляющие выводы управляемых ключей соединены через соответствующие дополнительно введенные первый и второй ограничители тока или напряжения.

Достигается это тем, что в устройство введен дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий ключ, первый вывод или первые выводы которого или которых подключены к соответствующим или соответствующему дополнительному или дополнительным входным выводам или выводу, а второй или соответствующие вторые или второй вывод подключен или соответственно подключены к соответствующему дополнительному выходному выводу или выводам, а управляющие или управляющий вывод соединен с управляющими выводами первого и второго управляющих ключей.

Достигается это тем, что входные выводы дополнительно подключены к управляющим выводам управляемых ключей через дополнительно введенные линейные элементы.

Достигается это тем, что входные выводы дополнительно подключены к соответствующим управляющим выводам через дополнительно введенные линейные элементы.

Достигается это тем, что входные выводы дополнительно подключены к объединенному выводу управляющим выводом через дополнительно введенные нелинейные элементы.

Достигается это тем, что объединенный вывод управляющих выводов управляемых ключей подключен дополнительно к дополнительному управляющему входному выводу.

Достигается это тем, что управляемый ключ содержит дополнительный управляющий вход, подключенный к дополнительному входному выводу.

Достигается это тем, что соответствующие управляемые ключи содержат дополнительные управляющие выводы, подключенные к соответствующим дополнительным входным выводам.

Указанная цель достигается тем, что в логическое устройство Генина А.И. содержащее первый и второй управляемые ключи, первый и второй входные выводы, выходной вывод, причем первые выводы управляемых ключей подключены к выходным (первому и второму) выводам, а вторые выводы соединены к выходному выводу, управляющие выводы соединены.

Достигается это тем, что введен дополнительный или соответствующий дополнительный управляемый ключ (вентиль), первый или первые выводы которых подключены к соответствующим или соответствующим дополнительным или дополнительному входному выводу, а второй вывод или вторые выводы соответственно подключены к выходному выводу, а управляющие или управляющий вывод соединены к управляющими выводами объединенными первого и второго управляемых ключей.

Достигается это тем, что управляющие выводы управляемых ключей соединены через дополнительно введенные ограничитель или ограничители тока или напряжения.

Достигается это тем, что вторые выводы управляемых ключей подключены к выходному выводу через дополнительно введенные нелинейные элементы.

Достигается это тем, что управляемый ключ содержит дополнительный управляющий вход, подключенный к дополнительному входному выводу.

Достигается это тем, что управляемый ключ содержит дополнительный управляющий вывод, подключенный к соответствующему дополнительному входному выводу.

Достигается это тем, что объединенный вывод управляемых управляющих выводов подключен к дополнительному входному выводу.

Достигается это тем, что входной вывод дополнительно подключен к или соответствующему управляющему выводу управляемого ключа или объединенному выводу управляющих входов через дополнительно введенный соответствующий нелинейный элемент.

Достигается это тем, что соответствующий входной вывод дополнительно подключен пли к соответствующему управляющему выводу управляемого ключа или объединенному выводу управляющих выводов через дополнительно введенные линейные элементы.

Указанная цель достигается тем, что в логическое устройство Генина А.И. содержащее управляемый ключ, первый вывод которого подключен к первому входному выводу, введен второй первый вывод управляемого ключа, подключенный к второму входному выводу, второй вывод управляемого ключа подключен к выходному выводу.

Достигается это тем, что входные выводы дополнительно подключены к управляющему выводу управляемого ключа через соответствующие дополнительно введенные нелинейные элементы.

Достигается это тем, что нелинейные элементы дополнительно выполнены в виде дополнительного выхода, н-p оптического.

На фиг. 1 изображена схема (функциональная) первого или второго вариантов логического устройства, отличающаяся самостоятельными выводами или общим выходным выводом, выполненная на полевых структурах транзисторов; на фиг. 2 схема (функциональная) логического устройства Генина А.И. третьего варианта, выполненная на биполярных структурах; на фиг. 3 52 некоторые другие исполнения всех вариантов устройств или его элементов, отличающихся использованными структурными, предельно допустимыми параметрами и др.

Устройство (фиг. 1) содержит управляемые ключи 1 /1 1 и 1 2/, входные выводы 2 /2-1 и 2-2/, причем первые выводы управляемых ключей 1 подключены к входным соответствующим выводам 2 /2 -1 и 2 2/, а управляющие выводы соединены, выходные выводы 3 /3 1 и 3 2 для первого варианта/, или общий выходной вывод 3 (для второго варианта). Устройство (фиг. 1) содержит также дополнительный управляемый ключ 1 3, первый вывод которого подключен к дополнительному входному выводу 2 3, а второй вывод к выходному выводу 3 - 3 (для первого варианта) или к общему выходному выводу 3 (для второго варианте), а управляющий вывод соединен с объединенными управляющими выводами управляемых ключей 1 1 и 1 2.

Устройство (фиг. 2) содержит управляемый ключ 1 и входные выводы 2 /2 1 и 2 2/, выходной вывод 3 /3 1/, причем первый вывод управляемого ключа 1 подключен к входному выводу 2 1, а дополнительный первый вывод подключен к второму входному выводу 2 2, а первый второй вывод управляемого ключа 1 подключен к выходному выводу 3 1.

Устройство (фиг. 3) (для первого и второго вариантов) отличается от фиг. 1 те, что управляемые ключи 1 /1 1, 1 2, 1 3/ содержат дополнительный управляющий вход, в данном случае выполненный в виде подложки (общей подложки для всех управляемых ключей 1), подключен к дополнительному входному выводу 4 /4 1/.

Устройство (фиг. 4) отличается (для первого и второго вариантов устройства) тем, что дополнительные управляющие выводы (н-p затворы вторые) подключены к соответствующим дополнительным входным выводам 4 1, 4 2 /4 - 3/.

Устройство (фиг. 5) отличается от ранее рассмотренных (для первого и второго вариантов) тем, что последовательно с вторым выводом соответствующего управляемого ключа 1 /1 1, 1 2, 1 3/ включены соответствующие дополнительно введены нелинейные элементы 5 /5 1, 5 2 или 5 1 и 5 3/, выполненные дополнительно в виде дополнительного (в частности, оптического) выхода.

Устройство (фиг. 6) отличается от устройства фиг. 2 (третьего варианта) тем, что управляемый ключ 1 содержит дополнительный второй вывод, подключенный к дополнительному выходному выводу 3 -2, а при выполнении управляемого ключа 1 в виде биполярного транзистора с негетеропереходным управляющим входом, входные выводы 2 1 и 2 2 /или 2 1, 2 2 и 2 3 дополнительно подключены к управляющему выводу /базе/ через дополнительно введенные нелинейные элементы 6 /6 1 и 6 2/ и общий ограничитель 7 тока.

Устройство (фиг. 7 и 8) отличаются (для всех вариантов устройства) некоторыми другими исполнениями управляемых ключей 1 или ключа 1 (соответственно в виде тиристорных структур, н-p обычных тиристоров, или форвисторов, или много катодных, или многоанодных или многокатодных и многоанодных, с управлением по катоду, или аноду и др. и на транзисторах, н-p двухзатворных и др.

Устройство (фиг.9) отличается от исполнений (ранее рассмотренных третьего варианта) тем, что нелинейные элементы 6 /6 1, 6 2/ выполнены дополнительно в виде дополнительного выхода, в частности,оптического (где ограничитель 7 тока может и отсутствовать).

Устройство (фиг. 10) отличается от исполнений ранее отмеченных исполнений третьего варианта тем, что на нем изображены общая шина 8 как входного логического напряжения, так и выхода, с нагрузкой 9 (не входящих в состав самого устройства).

Устройство (фиг. 11) отличается некоторым другим исполнением управляемого ключа 1 /1 1/ любого из вариантов устройства с увеличенным числом или первых или вторых или первых и вторых выводов.

Устройство (фиг. 12) отличается от ранее рассмотренных исполнений первого и второго вариантов устройств тем, что управляемый ключ 1 выполнен в виде или ключа или управляемого сопротивления, н-p в виде последовательно включенного ограничителя тока,нn-p резистора, и транзистора (ограничителя включенного последовательно с первым выводом транзистора 1), или использовании в качестве нагрузки 9 инжекторного входа другого логического элемента с инжекционным питанием, где имеются дополнительные входы 4 /4 1, и 4 2/ с инверстным их выходом 3 1 -1, 3 2 1 и др. выходом 3.

Устройство (фиг. 13) отличается исполнением нелинейного элемента 6 1, 6 2, выполненным в виде стабилизатора, возможным исполнением управляемого ключа 1 /1 1, 1 2/, выполняющего функцию стабилизатора тока (напряжения), исполнением нагрузкой 9, выполненной также в виде логического инжекторного входа, логического устройства инвертора.

Устройство (фиг. 14) отличается тем, что в качестве ограничителя 7 /7 - 1, 7 2 или 7 1, 7 -2 и 7 3/ использован диод Шоттки или гетеропереходы, выполненные в виде встречно включенных диодов Шоттки, н-p изотипные, обеспечивающих частотную зависимость (или ампер-емкостную ВАХ) выхода от входа, н-p при использовании логического устройства в качестве динамического (частотно зависимого), н-p с относительно высоковольтным выходом 3.

Устройство (фиг. 15) отличается некоторым другим исполнением второго варианты устройства на биполярных транзисторах.

Устройства (фиг. 16 и 17) отличаются некоторыми другими, из относительно большого многообразия исполнением устройств (первого или второго) вариантов, выполненных на различных тиристорах, одном или двух операционных тиристорах или форвиссторах и др. выполняющих различные логические функции.

Устройство (фиг. 18) отличается некоторым другим исполнением управляемого ключа (вентиля) 1 /1 1/.

Устройство (фиг. 19) отличается от ранее рассмотренных (первого и второго вариантов) тем, что входные выводы 2 подключены к управляющим выводам управляемых ключей 1 /1 1, 1 2/ через дополнительно введенные линейные элементы 10 /10 1, 10 2/, н p использовании в качестве управляемых ключей 1 /1 1, 1 2/ ПТШ (НЗПТШ или НЗПТШ, МЕП ПТ, ГМЕТ ПТ и др.) и возможном использовании или дополнительного управляющего входа 4 или 4 0, н-p при дополнительном введении дополнительного элемента 1 0 (управляемого ключа), управляющий вывод которого подключен к дополнительному входному выводу 4 0 (подключенному или к общему выводу 8 или к другому выводу 8 или к другому выводу "0" или "1" в зависимости от используемого элемента 1 1, 1 2 их проводимостей).

Устройства (фиг. 20 и 21) отличаются наличием или отсутствием общего ограничителя тока 7 (или напряжения), н-p при использовании квази МДП- транзисторов и др.

Устройство (фиг. 22) отличается тем, что управляемый ключ 1 /1 1, 1 - 2/ выполнен в виде составного биполярно-полевого транзистора 1.

Устройство (фиг. 23) отличается наличием обратной связи с выхода на вход объединенный управляющий вход, защелкой, обеспечивающей удержание устройства с памятью (см.пунктирное изображение обратной связи в виде квадрата с "1"), или с дополнительным входом 4 0.

Устройство (фиг. 24) отличается тем, что управляемый ключ 1 /1 1, 1 - 2/ выполнен в виде последовательно включенных транзисторов.

Устройство (фиг. 25 34) отличаются исполнением или элементов устройств, или связями и др.

Устройство (фиг. 35 и 36) отличаются некоторыми другими исполнениями устройств или первого или второго вариантов,используемыми элементами управляемых ключей, сопротивления (обратные или прямые) которых велики, при этом в качестве дополнительного входа может быть использован средний вывод (точка соединения управляющих выводов) или дополнительный управляемый ключ (см. н-p фиг. 35) 1 4 или его выводы.

Устройство (фиг. 37) второго варианта отличается исполняемым ключом 1 1 и 1 2 (управляемого током или ампер-емкостной входной характеристикой), с возможным дополнительным (в частности, оптическим) выходом.

Устройства (фиг. 38 40) отличаются исполнениями первых вариантов устройств с различными исполнениями управляемых ключей 1 и подключениями нагрузки 9 или общей или самостоятельной для каждого выхода 3 /3 1 и 3 2/ (см. н-p фиг. 41).

Устройства (фиг. 41 и 42) отличаются исполнениями или управляемых ключей (для второго варианта) или управляемых ключей 1 и нагрузок 9 своего выхода (для первого варианта), н-p для комплементарного их исполнений.

В устройствах (фиг. 43 и 44) изображены некоторые их исполнения в двухканальном исполнении (причем проводимости ключей 1 и их нелинейных элементов 5 /5 1 и 5 2/ или нагрузок 9 /9 1 и 9 2/ могут быть изменены на противоположные (при изменении выполняемых логических функций устройством).

Устройства (фиг. 45 52) отличаются некоторыми другими из относительно большего многообразия, исполнениями элементов устройств, в том числе нагрузок 9 (не являющихся составными элементами устройств).

Работает устройство (фиг. 1) в качестве первого варианта устройства, т. е. при наличии выходных выводов 3 1 и 3 2, следующим образом.

При наличии на входных выводах 2 1 и 2 2 противоположных логических значений, н-p "1" на входе 2 1 и "0" на входе 2 2, для указанной проводимости исполнений ключей 1, т.е. n-канальных их исполнениях, управляемый ключ 1 1 будет находиться в закрытом состоянии, а ключ 1 2 в открытом. Поэтому на выходе 3 1 выходной сигнал соответствует логической "1", а на выходе 2 1 логическому значению "0", а при подключении нагрузки 9 к данным выводам (общей нагрузки 9) полярность выходного сигнала одна.

При изменении же входных сигналов входов 2 1 и 2 2 на противоположные полярность выходного сигнала (при общей нагрузке 9) изменяется на противоположное, а при различных нагрузках 9 (т.е. 9 1 и 9 2) выходные логические сигналы также изменяются на противоположные.

При наличии на входных же выводах 2 1 и 2 2 входных логических сигналов одинаковых, т. к. или на обоих входах "0" или на обоих входных выводах "1", то в обоих случаях управляемые ключи 1 1 и 1 2 будут находиться в закрытом состоянии, и выходной сигнал на общей нагрузке равен нулю, а при различных нагрузках выходной сигнал на обоих выходах будет соответствовать логическому значению "1".

Таким образом при общей нагрузке 9 первый вариант устройства обеспечивает выполняемую логическую функцию с тремя состояниями выхода, а при различных нагрузках (н-p 9 1 и 9 2) на каждом из выходом логический сигнал соответствует значению "1" (для n-канального исполнения ключей 1) при разных (противоположных) входных сигналах входов 2 1 и 2 2, но при условии наличия на входе (своего канала) логической "1".

Устройство работоспособно и при изменении проводимостей управляющий ключей 1 и на противоположные, т.е. и при использовании p-канальных управляемых ключей 1, или использовании отрицательной логики, при этом изменяются и выполняемые логические функции устройства.

Работа не изменяется с увеличением числа входов (см. н-p введение ключа 1 3 и входа 2 3 и выхода 3 3).

Работа устройства (фиг. 1) в качестве второго варианта устройства отличается тем, что выводы выхода 3 1 и 3 2 объединены и подключены к общему выходному выводу 3 (используется общая нагрузка 9).

В данном случае (при использовании в качестве управляемых ключей 1 управляемых элементов с индуцированным каналом) при входных разнотипных логических сигналах (то есть на одном входе логической "1", а на другом - логической "0" (один из управляемых ключей будет включен на выходе логический сигнал, соответствующий логическому "0", противоположный же выходной логический сигнал будет при равенстве логических сигналов, т.е. при обоих "0" или при обоих значениях "1".

При использовании же в качестве управляемых ключей 1 управляемых элементов с встроенными каналами выполняемая логическая функция устройством изменяется на логическую функцию или ИЛИ-НЕ или И или И-НЕ или ИЛИ, в зависимости от используемой логики (положительной или отрицательной) и проводимостей (n- и p-канальной) управляемых ключей 1 и др. причем число входов может быть относительно большим (см. пунктирное добавление на фиг. 1).

Устройство третьего варианта (фиг. 2) работает следующим образом (при использовании в качестве управляемого ключа 1 биполярного н-p n-канального, с управляемым гетеропереходом, н-p изотипным гетеропереходом).

При наличии на входных выводах 2-1 и 2-2 однотипных логических сигналов или "0" или "1" управляемый ключ 1 находится в закрытом состоянии, поэтому на выходном выводе 3 выходное напряжение соответствует значению логического сигнала, равного "1" (для положительной логики).

При разнотипных входных сигналах на выводах 2-1 и 2-2 включается убавляемый ключ по цепи того входа, где на входном выводе логический сигнал, соответствующий значению логического "0", поэтому на выходном выводе 3 появляется логический сигнал, соответствующий логическому "0". Следовательно, устройством обеспечивается выполнение логической функции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ. При использовании же в качестве управляемого ключа 1 p-канального транзистора устройством выполняется логическая функция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (для положительной логики) (пунктирное обозначение паразитных связей управляющего входа).

Работает устройство (фиг. 3) в отличие от ранее рассмотренной работы устройств первого и второго вариантов, в зависимости от логического сигнала на дополнительном входе 4 (или 4-0). Так как при изменении логического сигнала данного входа изменяются тип проводимости используемых управляемых ключей 1 (1-1, 1-2 или 1-2, 1-2 и 1-3), или с индуцированным каналом или с встроенным каналом, отсюда и выполняемые функции устройств изменяются в соответствии с ранее описанным, для первого и второго вариантов устройств.

При этом изменение числа входных выводов управляемого ключа 1 изменяется и выполняемая логическая функция как для данного выхода, так и общего выхода, в зависимости от проводимостей ключей 1 с учетом третьего варианта устройства, н-p выполненного на биполярных структурах (транзисторах или тиристорах, форвисторах и др.) (см. н-p фиг. 7 и 8).

Дополнительное же введение дополнительных входных выводов 4 (см. н-p фиг. 4, 19, 21, 22, 23, 14, 13, 16, 11, 25, 26 и многие др.) позволяет дополнительно расширить решаемые логические функции всех трех вариантов предложенных логических устройств Генина А.И. н-p использование дополнительно дополнительных затворов (см. н-p фиг. 4, фиг. 8, позволяет обеспечить включение управляемого ключа при наличии включающих напряжений одновременно на обоих входа (затворах), причем один из управляющих входов включен в виде объединенных управляющих выводов, зависящий от входных логических сигналов входных выводов, зависящих от отмеченной ранее совокупностей и используемых проводимостей n- или p-канальности, встроенной или индуцированной проводимости и др.), что дополнительно расширяет функциональные возможности всего логического устройства по выполняемым логическим функциям.

Использование же нелинейного элемента 5 (см. н-p фиг. 5),включенного последовательно с управляемым соответствующим ключом, позволяет расширить предельно допустимый диапазон входных и выходных логических напряжений, так как исключает замыкание цепей тока с одного входа, н-p 2-1 /2-2 на 2-2 /2-1/ через относительно низковольтное обратное сопротивление ключа 2-2 /2-1/, а использование его дополнительно в виде дополнительного выхода (см. н-p фиг. 5, 20, 19, 37) н-p для второго варианта устройства позволяет также расширить выполняемые логические функции токовым выходом в виде оптического сигнала, что особенно позволяет расширить выполняемые функции при увеличенном числе входов 2 или 2 и 4.

Введение же нелинейных элементов 6 (6-1, 6-2) позволяет н-p для третьего варианта устройства (см. н-p фиг. 6, 9, 10, 18, 7 и др.) или для первого или второго вариантов устройства (см. н-p фиг. 20, 12, 43, 39, 38, 36 и др.) позволяет обеспечить использование в качестве управляемых ключей 1 (1-1, 1-2, 1-3) полупроводниковых приборов, обратные проводимости управляющих входов малы, особенно для управляемых ключей, управляемых током, н-p биполярных транзисторов (см. н-p фиг. 6, 17, 9, 10, 11, 38), тиристоров, или Шоттки, МДП-транзисторов и многих др. или для защиты их входов от относительно малых предельно допустимых пробивных напряжений и др.

Аналогично и при использовании линейных элементов 10, н-p при использовании в качестве управляемых 1 ПТШ (НЗПТШ или НОПТШ), МЕП ПТ, ГМЕП ПТ и др.).

Наличие ограничителей тока 7 (7-1, 7-2, 7-3 и др.) (см. н-p фиг. 12, 9 - 10, 6, 13, 17, 16 и др.) выполненных в виде общего; н-p в двухканальном исполнении управляемых ключей 1 или ключа 1, ограничивает управляющий ток управляемого ключа (ключей), исключающих короткие замыкания, н-p при относительно большой разности напряжений "1" и "0", а также обеспечивает увеличение коэффициентов усилений управляемых ключей 1.

Использование же в качестве управляемых ключей 1 тиристоров форвисторов и др. (см. н-p фиг. 7, 33, 16, 17, 18 и др.) или биполярных транзисторов или составных биполярно-полевых транзисторов (см. н-p фиг. 13, 12, 10, 39, 22 и др. ) позволяет расширить предельно допустимые параметры величин "1" и "0" и выходные токи или мощности, тем самым обеспечить использование устройств и в высоковольтной автоматике и телемеханике и др.

Использование же в качестве нагрузки 9 или соответствующей нагрузки 9 (9-1, 9-2 или 9-1, 9-2 и 9-3 и др.) полупроводниковых структур, н-т транзисторов (см. н-p фиг. 43, 44, 42, 41), управляющий вывод которой подключен к соответствующему или входу 2, или точке соединения управляющих выводов (см. н-p фиг. 41 44), позволяет обеспечить изменение проводимости нагрузки 9 или соответствующей нагрузки 9 (9-1, 9-2, 9-3 и др.) и противоположно состоянию соответствующего управляемого ключа 1 (1-1, 1-2 или 1-1, 1-2, 1-3 и др. ), тем самым уменьшить выходную мощность логического устройства в статическом состоянии, так как проводимости ключа 1 (1-1, 1-2, 1-3) и нагрузки 98 (н-p общей) и соответствующих (9-1, 9-2, 98-3) изменяются противоположно друг другу (см. н-p фиг. 43 с объединенными выводами 3-1 и 3-2), а вывод 8 вместо вывода 3.

Использование же в качестве ограничителей тока 6 (или 7) (см. и н-p фиг. 14 и др.) диодов Шоттки или гетеропереходов, образованных из встречно включенных диодов Шоттки, паразитная емкость которых изменяется в зависимости от частоты входных сигналов, позволяет обеспечить частотно зависимую (динамическую) характеристику всего устройства (избирательную), за счет зависимости обратной связи управляющих входов устройства (проводимостей). Не исключается также и то, что управляющие выводы соответствующих управляемых ключей 1 и нагрузок 9 могут быть объединены (см. н-p фиг. 42), или общего для всей 9-й объединенных выводов управляемых ключей 1 (см. н-p фиг. 1, 3, 4 и др. н-p фиг. 44), где выводы 3-1 и 3-2 объединяются и подключаются к выходному выводу 3, а вывод 8 (фиг. 44) подключается к выводу 8.

Однако в связи с большим многообразием исполнений нагрузки 9 или нагрузок 9-1, 9-2, 9-3 и др. заявителем не включается в формулу изобретения нагрузки или нагрузок 9, ограничивающих объем формул изобретения вариантов устройств.

Таким образом все варианты предложенного логического устройства Генина А. И. могут быть выполнены практически на всех видах и типах полупроводниковых элементов (н-p тиристорах, форвисторах и др. с различным управлением, н-p по аноду или катоду, транзисторах как биполярных, так и полевых, н-p с встроенным или индуцированными каналами, н-p НЗПТШ, НОПТШ, ОМОП, МОП, МДП, квази МДП, МЕП ПТ, ГМЕП ПТ, КМДП и БИ КМДП структурах, полевых транзисторах с p-n переходом, гетеропереходных полевых транзисторах, гетеропереходных биполярных транзисторах, квази МДП гетеропереходных полевых транзисторах и многих, многих др.), как с одно, так и много или эмиттерных, затворных, коллекторных, анодных, катодных и др. причем ряд структур, н-p МДП-транзисторы могут выполнять функции как полевых структур, н-p переход исто-подложка-сток, с управлением по затвору, так и биполярных структур, н-p переходам n-p- или p-n-p исток-подложка-сток, с управлением по подложке (см. н-p фиг. 3 как общей для всех), возможно и управление по каждому самостоятельному входу 4-1, 4-2 или 4-1 и 4-3 и др. каждого из управляемых ключей 1 (см. н-p фиг. 4 где в качестве дополнительного входа управляющего будет вывод подложки ключа 1) эквивалентно параллельному включению полевого и биполярного транзисторов, что дополнительно расширяет функциональные возможности всего устройства по выполняемым логическим функциям (операциям), причем устройством обеспечивается практически весь набор основных логических функций (совместно с логической функцией НЕ см. н-p фиг. 12, 13 и др.), которая может быть выполнена в виде нагрузки 9).

Причем в предложенном устройстве выполнение всех логических функций обеспечивается отсутствием источника питания, как малонадежного элемента, меньшим числом, по сравнению с прототипами, элементов устройства, связей и выводов, что ограничивало быстродействие логических устройств, из-за паразитных параметров н-p емкостей, падении напряжений на длинных связях, что очень ухудшает предельно допустимый частотный диапазон, особенно связи управляющих выводов, подверженных наводкам, н-p затворов.

Упрощение устройства по сравнению с прототипом, основанном на сокращении числа связей, выводов для подключений источника питания, транзисторов, использования разнотипных по канальности структур, позволяет обеспечить в предложенных вариантах увеличить плотность печатного монтажа, уменьшить паразитные емкости и индуктированости и взаимоиндуктивность, тем самым повысить быстродействие и помехоустойчивость, уменьшить стоимость монтажно-сборочных работ, составляющих значительную стоимость ИС, уменьшение площади на кристалле позволяет также увеличить выход годных устройств, всех его вариантов исполнений и элементных логических элементов, н-p И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ или РАВНОЗНАЧНОСТЬ, особенно с большим числом входов, н-p 5 И, 5 ИЛИ, 5 НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и др. при этом может быть и множество выходов, н-p два и более (в устройстве могут существовать только входные и выходные выводы). В связи с тем, что для логических элементов (устройств) быстродействующих, т.е. пятого поколения, существенное значение имеет длина связей, особенно управляющих выводов, с увеличением которых сказывается индуктивный характер связей (проводников), то объединенные выводы управляемых ключей 1 могут иметь минимальную длину, то это обеспечивает возможность выполнения управляющих выводов (затворов), выполненных н-p в виде встречно-последовательно включенных диодов Шоттки, т.е. гетеропереходов, обладающих на настоящее время наиболее высокочастотными элементами пятого поколения логических элементов (устройств), причем наличие ограничителей тока 7 (или 7-1, 7-2 или 7-1, 7-2 и 7-3 и т.д.) позволяет ограничить входные токи управляемых ключей 1, управляемых током, (н-p с вольт-амперной) или вольт-фарадной (вольт-емкостной) (ампер-фарадной) характеристикой управляющего входа и др. причем на управляющий вывод входной 4 (4-1 и др.) может быть подано напряжение (ток) смещения.

Встречно-последовательное включение управляющих входов управляемых ключей позволяет также уменьшить входную емкость соответствующего входа управляемого ключа, обеспечивая включающее одного и запирающее другого (других), что позволяет уменьшить суммарную емкостную нагрузку для предыдущего логического элемента, ограничить амплитуду управляющего включающего тока (по первым п. 1 формул изобретений всех вариантов устройств).

Использование же управляемых ключей 1 в виде управляемых сопротивлений позволяет обеспечить использование устройств в виде многофункциональных, н-p сравнивающих устройств, формирователей или расширителей импульсов, н-p при несовпадении по времени, умножителей частоты, кодирующего или декодирующего, пороговых, ограничителей, формирователей н-p коротких импульсов (н-p с длинных с временным сдвигом), компараторов напряжений и многих, многих др.

Предлагаемые варианты устройств могут быть выполнены в различном исполнении как выполняемых функций, так и различном исполнении его управляемых элементов и др. элементов как в приборном, так и модульном, интегральном и др. исполнениях в составе БИС, СБИС, ГИС и др. и в виде самостоятельных логических элементов.

Формула изобретения

1. Логическое (многофункциональное) устройство, содержащее первый и второй входы, первый выход, первый и второй управляемые ключи (вентили), первые выводы которых подключены соответственно к первому и второму входам, второй вывод первого управляемого ключа (вентиля) соединен с первым выходом, отличающееся тем, что второй вывод второго управляемого ключа (вентиля) подключен к второму выходу, управляющий вывод первого управляемого ключа (вентиля) соединен с управляющим выводом второго управляемого ключа (вентиля).

2. Логическое (многофункциональное) устройство, содержащее первый и второй входы, выход, первый и второй управляемые ключи (вентили), первые выводы которых подключены соответственно к первому и второму входам, вторые выводы соединены с выходом, отличающееся тем, что управляющий вывод первого управляемого ключа (вентиля) соединен с управляющим входом второго управляемого ключа (вентиля).

3. Логическое (многофункциональное) устройство, содержащее управляемый ключ (вентиль), первый и второй входные и выходной выводы, первый вывод управляемого ключа (вентиля) подключен к первому входному выводу (входу), отличающееся тем, что управляемый ключ (вентиль) содержит второй вывод, подключенный к второму входному выводу, а второй вывод которого подключен к выходному выводу (выходу).

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что первый вывод дополнительно введенного управляемого ключа (вентиля) подключен к дополнительно введенному входу, второй вывод подключен к дополнительно введенному выходу, а управляющий вход подключен к входам первого и второго управляемых ключей (вентилей).

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что первый вывод дополнительно введенного управляемого ключа (вентиля) подключен к дополнительно введенному входу, второй вывод подключен к дополнительно введенному выходу, а управляющий вход подключен к управляющим входам первого и второго управляемых ключей (вентилей).

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что третий дополнительно введенный первый вывод управляемого ключа (вентиля) подключен к дополнительно введенному третьему входному выводу (входу).

7. Устройство по одному из пп. 1 6, отличающееся тем, что вторые выводы управляемых ключей (вентилей) подключены к соответствующим выходам (выводам) или выходу (выводу) через соответствующие дополнительно введенные нелинейные элементы.

8. Устройство по одному из пп. 1 7, отличающееся тем, что первые выводы управляемого ключа (вентиля) или соответствующих управляемых ключей (вентилей) подключены к соответствующим входам (входным выводам) через соответствующие дополнительно введенные ограничители тока, например резисторы (резистор).

9. Устройство по одному из пп. 1 8, отличающееся тем, что управляемый ключ (вентиль) или управляемые ключи (вентили) содержит или содержат дополнительное или соответствующие дополнительные управляющие выводы (входы), подключенные к соответствующему дополнительно введенному входному, например управляющему, выводу (входу).

10. Устройство по одному из пп. 1, 2, 4 9, отличающееся тем, что управляющие выводы управляемых ключей (вентилей) соединены через дополнительно введенный ограничитель тока.

11. Устройство по одному из пп. 1, 2, 4 9, отличающееся тем, что управляющие выводы управляемых ключей (вентилей) соединены через дополнительно введенный ограничитель напряжения.

12. Устройство по одному из пп.1, 2, 4 9, отличающееся тем, что управляющие выводы управляемых ключей (вентилей) соединены через соответствующие дополнительно введенные ограничители тока или напряжения, например резисторы.

13. Устройство по одному из пп.1, 2, 4 9, отличающееся тем, что управляющие выводы управляемых ключей (вентилей) соединены через дополнительно введенный или соответствующие дополнительно введенные нелинейный элемент или нелинейные элементы.

14. Устройство по одному из пп. 1 13, отличающееся тем, что соответствующий вход дополнительно подключен к объединенному или соответствующему управляющему выводу (входу) управляемого ключа (вентиля) или ключей (вентилей) через соответствующие дополнительно введенные нелинейные элементы.

15. Устройство по одному из пп. 1 13, отличающееся тем, что соответствующий вход дополнительно подключен к объединенному или соответствующему управляющему выводу (входу) через соответствующие дополнительно введенные линейные элементы.

16. Устройство по одному из пп. 1 15, отличающееся тем, что соответствующие входы (входные выводы) дополнительно подключены к соответствующим вторым выводам управляемых ключей (вентилей) через соответствующие дополнительно введенные нелинейные элементы.

17. Устройство по одному из пп. 1 16, отличающееся тем, что управляемые ключи (вентили) содержат дополнительный управляющий вход, например оптический, подключенный к дополнительно введенному входу, например оптическому.

18. Устройство по одному из пп. 1 18, отличающееся тем, что управляемые ключи (вентили) содержат дополнительные управляющие выводы (входы), подключенные к соответствующим дополнительно введенным входам (входным выводам).

19. Устройство по одному из пп. 1, 2, 4 18, отличающееся тем, что соответствующий управляемый ключ (вентиль) содержит дополнительный или соответствующий дополнительный первый вывод, подключенный к соответствующему дополнительно введенному входу.

20. Устройство по одному из пп. 1 19, отличающееся тем, что точка соединения управляющих выводов управляемых ключей подключена к дополнительно введенному входу (входному выводу).

21. Устройство по одному из пп. 7 20, отличающееся тем, что соответствующий нелинейный элемент имеет дополнительный выход, например оптический, являющийся дополнительным выходом устройства.

22. Устройство по одному из пп. 1 21, отличающееся тем, что управляемый ключ (вентиль) содержит дополнительно управляющий вход, подключенный к соответствующему дополнительно введенному входу.

23. Устройство по одному из пп. 1 22, отличающееся тем, что управляемый ключ (вентиль) содержит дополнительный управляющий вход или вывод, подключенный к дополнительно введенному входу или входному выводу.

24. Устройство по одному из пп. 1 22, отличающееся тем, что управляемые ключи (вентили) содержат дополнительный управляющий вход, например управляющий вывод, подключенный к дополнительно введенному входу, например выводу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52