一个晶体管上的通用逻辑元件及其应用

提出了一种仅在一个晶体管上制作的正负逻辑通用无源逻辑元件。逻辑元件至少有两个输入，以及三个输出：一个 OR、一个 XOR 和一个 AND，同时工作。给出了使用这种设备作为“只有两个”逻辑元素的一部分以及 RS 触发器的一部分的示例。

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在现代电子学中，几乎没有与通用逻辑元件的创建相关的出版物。下面是对正负逻辑的新型通用无源逻辑元件的描述，仅在一个晶体管上制成。通用逻辑元件（图 1）仅包含一个双极或场效应晶体管 Q1。它能够在没有自己的电源的情况下运行，它同时执行逻辑元件 OR、XOR 和 AND 的功能。它也可以用作正逻辑或负逻辑的元素，这大大扩展了其应用的可能性。

图 1正负逻辑的通用逻辑元素。

考虑正逻辑的通用逻辑元件的操作（图 1）。如果没有控制信号施加到输入 +X1 和 +X2，则输出 +Y1 （OR）、+Y2 （XOR）、+Y3 （AND） 具有逻辑零电平。真值表如下（表1）。

表1正负逻辑通用逻辑元素真值表。

如果输入 +X1 或 +X2 之一由“Log. 1”级，第二级“Log. 0”，则输出 +Y1 （OR） 和 +Y2 （XOR） 将具有“Log. 1”电平，输出+Y3（AND）将有“Log. 0”。

最后，如果电压电平“Log. 1” 应用于输入 +X1 和 +X2，然后输出 +Y1 （OR） 和 +Y3 （AND） 将具有电平“Log. 1”，输出 +Y2 （XOR） 将有“Log. 0”。

在否定逻辑的通用逻辑元素的操作过程中将观察到类似的过程，但带有减号。

让我们进一步考虑使用通用逻辑元素作为“只有一个”的逻辑元素的可能性。

逻辑元件“ONLY ONE OF TWO”是确保两个信号中仅一个从元件的输入到其相应输出的通道的逻辑元件。如果两个或多个输入信号在时间上重合，“只有一个”元素将不会将它们中的任何一个传递到输出（图 2，表 2）。逻辑元素“ONLY ONE OF TWO”是逻辑元素“ONLY ONE OF ALL”［1］ 的一个特例。

图 2逻辑元素“只有一个”。

表2逻辑元素“ONLY ONE OF TWO”的真值表。

图 3和表 3显示了使用两个通用逻辑元件作为 RS 触发器的可能性。当向输入 X1 或 X2 施加一个短矩形脉冲时，触发器会切换其状态。

图 3.基于两个通用逻辑元件的 RS 触发器。

表3使用两个通用逻辑元件的 RS 触发真值表。

上面讨论的逻辑元件的优点是它们非常简单，用途广泛，并且能够在很宽的输入电压范围内工作：从 1 伏到数百伏。

无源通用逻辑元件的缺点包括它们的低负载能力，鉴于输出电压的逐渐损失，它们顺序级联的可能性很小。