184361. lajstromszámú szabadalom • Háromállapotú elektronikus kapuáramkör, valamint ezekkel kialakítható háromértékű kombinációs és szekvenciális kapcsoló hálózat
1 184 361 2 A találmány tárgya Háromállapotú elektronikus kapuáramkör, valamint ezekkel kialakítható háromértékű kombinációs és szekvenciális kapcsoló hálózat. A találmány szerinti félvezetős elektronikus kapuáramkörök alkalmasak arra, hogy bármely háromértékű logikai függvényt realizáljanak, valamint hogy azokkal félvezetős háromértékű sorrendi áramköröket, háromállapotú tárolókat alakítsunk ki. Háromértékű logikai függvényeket realizáló kapuáramkörök egyes típusai már ismertek. Ezek a következők: kétváltozós háromértékű diszjunkciót megvalósító tranzisztoros kapuáramkör; kétváltozós háromértékű konjunkciót megvalósító kapuáramkör; három különböző megoldású egyváltozós háromértékű karakterfüggvényt megvalósító kapuáramkör. Az öt kapuáramkör együttes használatával ismeretesen, a Roser-Turquette logikai renszer alapján, az összes háromértékű logikai függvényt realizálni lehet. Az ismert kapuáramkörök hátránya, hogy mind az öt ismert típusú áramkör viszonylag bonyolult és kapcsolástechnikailag is lényegesen különböznek egymástól. Az ismert kapuáramkörökkel nem készíthetők szekvenciális hálózatok, azok nem alkalmasak félvezetős háromértékű tárolók készítésére. Rájöttünk arra, hogy a kétértékű logikában használatos úgynevezett egyeszerű diódás VAGY valamint ÉS kapuk alkalmasak a háromértékű konjunkció, valamint a diszjunkció realizálására, ha a pozitív impulzusok mellett negatív impulzusokat is alkalmazunk. Ezenkívül megterveztünk egy olyan új két tranzisztort tartalmazó kapuáramkörtípust, amely önmagában realizál, bármilyen tetszőleges számú változó háromértékű logikai függvényt. Ezekkel a kapuáramköreinkkel valamint az említett diódás ÉS, VAGY kapukkal már nem csak kombinációs, hanem szekvenciális hálózatok is kialakíthatók, valamint háromállapotú félvezetős tároló áramkörök is készíthetők. A találmány szerinti kombinációs és szekvenciális hálózatok tervezhetősége érdekében módosítanunk kellett a Rosser-Türquette logikai rendszert, új egyváltozós alapfüggvényeket kellett bevezetnünk. Tovább folytatva elméleti kutatásainkat, a Rosser-Türquette logikai rendszertől eltérő új, funkcionálisan teljes, háromértékű logikai rendszert is ki kellett dolgoznunk, amelynek alapján rájöttünk arra is, hogy a találmány szerinti két tranzisztort tartalmazó kapuáramkörünk univerzális a következő értelemben: bármelyik háromértékü logikai függvény realizálható olyan hálózattal, amelyik a kapuáramkörünk több példányának összekapcsolásával készíthető el, és ezenkívül más építőelemet nem tartalmaz. Tetszőleges n természetes szám esetén elkészíthető egyetlen olyan kapcsolás, mely a fent említett kapuáramkörből épül fel, és bármelyik n-változós háromértékű logikai függvény realizálására alkalmas. Azt, hogy ez a kapcsolás melyik n-változós függvényt realizálja, a tranzisztorok előfeszítéseinek a beállításával lehet szabályozni . Ezért találmányunk eredményeképpen az öt különböző típusú egyenként legalább két tranzisztort tartalmazó kapuáramkörök együttes használata helyett, csupán egyetlen típusú két tranzisztort tartalmazó kapuáramkör felhasználásával lehetségessé vált a háromértékű kombinációs hálózat megépítése. A találmányunk lehetővé teszi, hogy az új kapuáramkörünk valamint a diódás VAGY és ÉS kapuk felhasználásával háromállapotú félvezetős tároló áramköröket, szekvenciális hálózatokat készítsünk gazdaságosan, a jelenlegi kétértékű megoldásokhoz képest lényegesen olcsóbban. A találmányi megoldás újszerű lehetőséget nyújt az önmagukat átprogramozó, tanítható automaták kiépítéséhez. Ugyanis az egyetlen alapáramkörünk különböző alapfüggvényeket állít elő attól függően, hogy a tranzisztorok bázisára adott előfeszültségek polaritása pozitív vagy negatív. A találmány szerinti logikai hálózatoknak az a tulajdonsága, hogy mindössze az előfeszítések polaritásának megváltoztatásával a logikai hálózatunk egy másik logikai hálózattá alakulhat át. A találmány szerinti megoldás előnye, hogy a háromértékű kombinációs hálóhataink egyetlen egyszerű integrált áramkörös kivitelben is gazdaságosan gyártható alapáramkörökkel építhetők fel. A kétértékű logikában használatos egyszerű diódás ÉS és VAGY kapuk valamint két tranzisztort tartalmazó kapuáramkörünkkel sorrendi áramkörök, háromállapotú tároló áramkörök, hármas számrendszerű számláncok stb. gazdaságosan építhetők fel. További előny, hogy önmagukat átprogramozó logikai hálózatok egyszerű eszközökkel készíthetők. A találmány példakénti kiviteli alakját rajzok alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a háromértékű kétváltozós diszjunkciót megvalósító (önmagában) ismert áramkör vázlata, a 2. ábra a háromértékű kétváltozós conjnkciót megvalósító (önmagában) ismert áramkör vázlata, a 3a.—3c. ábrák a háromféle egyváltozós karakterfüggvényt megvalósító (önmagában) ismert áramkörök vázlata, a 4. ábra a találmány szerinti egy, illetve két bemenetű és 1 kimenetű kapuáramkör vázlata, az 5a.—5d. ábrák a találmány szerinti két bemenetű kapuáramkörök lehetséges változatainak a szimbolikus jelölése, az 5e—5h. ábrák a találmány szerinti egy bemenetű kapuáramkörök lehetséges változatainak szimbolikus jelöléseit szemléltetik, a 6a. ábra önmagában ismert diódás VAGY kapu, a 6b. ábra a 6a. ábra szimbolikus jelölése, a 7a. ábra önmagában ismert diódás ÉS kapu, a 7b. ábra a 7a. ábrának szimbolikus jelölése, a 8. ábra a találmány szerinti aszinkron üzemmódú tárolóáramkör kapcsolása, a 9. ábra a találmány szerinti szinkron üzemmódú tárolóáramkör kapcsolását szemlélteti, a 10. ábra a találmány szerinti önmagát átprogramozó logikai hálózat vázlata. Az 1.—3. ábrán látható áramkörök az irodalomból ismertek. Az 1. ábra szerinti kapcsolás a háromértékű diszjunkció megvalósítására szolgál. A 2. ábra szerinti kapcsolás háromértékű konjunkció realizálására alkalmas. A 3a.—3c. ábrák szerinti kapcsolások a Rosser-Türquette logikai rendszer 3 karaker függvényét állítja elő. Az említett 1.—3. ábrák szerinti áramkörökkel valósítják meg az összes lehetséges háromértékű függvényeket. A 4. ábrán látható találmány szerinti áramkör kétbemenetü, illetve egybemenetű kapuként is használható. Kétbemenetü kapuáramkör-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
