一個晶體管上的通用邏輯元件及其應(yīng)用

提出了一種僅在一個晶體管上制作的正負邏輯通用無源邏輯元件。邏輯元件至少有兩個輸入，以及三個輸出：一個 OR、一個 XOR 和一個 AND，同時工作。給出了使用這種設(shè)備作為“只有兩個”邏輯元素的一部分以及 RS 觸發(fā)器的一部分的示例。

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在現(xiàn)代電子學(xué)中，幾乎沒有與通用邏輯元件的創(chuàng)建相關(guān)的出版物。下面是對正負邏輯的新型通用無源邏輯元件的描述，僅在一個晶體管上制成。通用邏輯元件（圖 1）僅包含一個雙極或場效應(yīng)晶體管 Q1。它能夠在沒有自己的電源的情況下運行，它同時執(zhí)行邏輯元件 OR、XOR 和 AND 的功能。它也可以用作正邏輯或負邏輯的元素，這大大擴展了其應(yīng)用的可能性。

圖 1正負邏輯的通用邏輯元素。

考慮正邏輯的通用邏輯元件的操作（圖 1）。如果沒有控制信號施加到輸入 +X1 和 +X2，則輸出 +Y1 （OR）、+Y2 （XOR）、+Y3 （AND） 具有邏輯零電平。真值表如下（表1）。

表1正負邏輯通用邏輯元素真值表。

如果輸入 +X1 或 +X2 之一由“Log. 1”級，第二級“Log. 0”，則輸出 +Y1 （OR） 和 +Y2 （XOR） 將具有“Log. 1”電平，輸出+Y3（AND）將有“Log. 0”。

最后，如果電壓電平“Log. 1” 應(yīng)用于輸入 +X1 和 +X2，然后輸出 +Y1 （OR） 和 +Y3 （AND） 將具有電平“Log. 1”，輸出 +Y2 （XOR） 將有“Log. 0”。

在否定邏輯的通用邏輯元素的操作過程中將觀察到類似的過程，但帶有減號。

讓我們進一步考慮使用通用邏輯元素作為“只有一個”的邏輯元素的可能性。

邏輯元件“ONLY ONE OF TWO”是確保兩個信號中僅一個從元件的輸入到其相應(yīng)輸出的通道的邏輯元件。如果兩個或多個輸入信號在時間上重合，“只有一個”元素將不會將它們中的任何一個傳遞到輸出（圖 2，表 2）。邏輯元素“ONLY ONE OF TWO”是邏輯元素“ONLY ONE OF ALL”［1］ 的一個特例。

圖 2邏輯元素“只有一個”。

表2邏輯元素“ONLY ONE OF TWO”的真值表。

圖 3和表 3顯示了使用兩個通用邏輯元件作為 RS 觸發(fā)器的可能性。當(dāng)向輸入 X1 或 X2 施加一個短矩形脈沖時，觸發(fā)器會切換其狀態(tài)。

圖 3.基于兩個通用邏輯元件的 RS 觸發(fā)器。

表3使用兩個通用邏輯元件的 RS 觸發(fā)真值表。

上面討論的邏輯元件的優(yōu)點是它們非常簡單，用途廣泛，并且能夠在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)工作：從 1 伏到數(shù)百伏。

無源通用邏輯元件的缺點包括它們的低負載能力，鑒于輸出電壓的逐漸損失，它們順序級聯(lián)的可能性很小。