7.2.6. Многоярусные ЭСЛ (МяЭСЛ)

Многоярусное включение переключателей тока в схемах ЭСЛ позволяет расширить логические возможности схемы. Рассмотрим схему, имеющую три входа (A, B, C) и восемь выходов (F1 - F8) (рис.7.21).

Рис.7.21. Электрическая схема многоярусной ЭСЛ

Принцип работы МяЭСЛ аналогичен принципу работы обычной ЭСЛ-схемы. Опорные напряжения UОП1, UОП2, UОП3 выбраны таким образом, чтобы уровни входных логических напряжений нуля были ниже, а уровни входных логических напряжений едини-

109

цы были выше опорных напряжений в соответствующих ярусах. Ток I0 в зависимости от комбинации входных сигналов протекает только в одной ветви.

Для заполнения таблицы истинности рассмотрим первую комбинацию входных сигналов, когда A = 0, B = 0, C = 0 (табл.7.3). В этом случае входные напряжения меньше опорных напряжений, поэтому ток I0 протекает через транзисторы Т14, Т11, Т6 и резистор R6. Таким образом, за счет падения напряжения на резисторе R6 только на выходе F6 будет низкое выходное напряжение - уровень логического нуля. Поскольку в остальных ветвях ток не протекает, т.е. нет падения напряжения на резисторах, на выходах формируется высокое напряжение (равное потенциалу земли) - уровень логической единицы.

Подобным образом рассмотрев все возможные комбинации входных сигналов, заполним таблицу истинности (табл.7.3). В примечании указаны элементы, через которые протекает ток I0 в соответствующем состоянии входных напряжений.

Считаем макстермы нулевых значений логической функции, чтобы записать алгебраические выражения по выходам F1 - F8 в совершенной конъюнктивной форме:

110

F4 = (0 + A+ B + C) = A × B × C ;

−

F5 = (0 + A + B + C) = A × B × C ;

F6 = (0 + A + B + C = A × B × C ;

−

F7 = (0 + A + B+ C) = A × B × C ;

− −

F8 = (0 + A + B+ C) = A × B ×C .

Достоинства этой схемы:

1)имеем универсальный элемент, так как на выходах схемы получили полный набор минтермов для входных переменных. На универсальном элементе можно реализовать любую логическую функцию;

2)мощность потребления МяЭСЛ-схемой равна мощности обычного ЭСЛ-элемента, так как ток генератора тока I0 протекает только в одной ветви дерева;

3)быстродействие МяЭСЛ практически совпадает с

быстродействием обычной ЭСЛ.

Условием быстродействия является обеспечение НАР работы всех транзисторов переключателя тока. При этом:

1)верхний ярус должен иметь стандартные выходные логические уровни –U0 = –1,6 В, U1 = –0,8 В;

2)уровни входных сигналов определяются соответствующим опорным напряжением и логическим перепадом

U1 =UБmaxi =UОПi + DU2 Л ,

где i - номер яруса;

111

3)опорные напряжения задаются для обеспечения более высокого потенциала коллектора, чем базы для НАР работы транзисторов.

Содной стороны,

UКi =UОПi+1 -UБЭН ;

с другой стороны,

UКmini ³ UБmaxi .

После подстановки получим:

UОПi+1 -UБЭН ³UОПi + DU2 Л ;

UОПi+1 -UОПi ³UБЭН + DU2 Л ;

4)количество ярусов L ограничивается напряжением питания и определяется следующим образом:

Рассмотрим различные варианты объединения выходов с точки зрения выполняемой логической функции МяЭСЛ.

1. Объединение выходов в переключателе тока приведет к реализации любой логической функции (рис.7.22).

В результате на выходах F1* и F2* :

F1* = F1 × F3 × F5 × F7 = (A × B × C) × (A × B × C) × (A × B × C) × (A × B × C) = = A × B × C + A × B × C + A × B × C + A × B × C;

F2* = F2 × F4 × F6 × F8 = F1*.

112

Рис.7.22. Преобразованная электрическая схема многоярусной ЭСЛ

2. Параллельное соединение выходов - подключение единой нагрузки к выходам эмиттерных повторителей - позволяет реализовать функцию ПРОВОДНОЕ (МОНТАЖНОЕ) ИЛИ (рис.7.23 и

табл.7.4).

F = F1 + F2.

Таблица 7.4

Таблица истинности при параллельном соединении выходов МяЭСЛ

113