Динамический триггер на моптранзисторах

(22) Заявлено 10,12,76 (21) 2428106/1803 К 3/286 соединением заявкиосудорствоиный комоте СССР по долам иэооротеиий и открытий(23) Приоритет 621,37 088.8) Опубликовано 15,04.79. БюллетеньПата опубликования описания 19.04,79 вторы обрете Ф. Грачев и А, Ф. Дрян 71) Заявител 54) ДИНАМИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР НА МОП ТРАНЗИСТОРА возможшины такИзобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении логических узлов ЦВМ,Известны динамические триггеры, которые реализуют всего две-три пер еключательные функции из возможных шестнадцати функций от двух переменных и для расширения функциональных возможностей требуют введения большого количества дополнительных схем 111.Известен также динамический триггер типа "1", содержащий ячейки на МОП транзисторах с четырьмя частично перекрывающимися серия. ми тактирующих импульсов, Принцип работы ячеек основан на заряде. разряде узловых емкостей. Этот триггер реализует функцию неравно. значности от двух переменных, первая из которых находится в самом триггере, а вторая посту. пает по информационному входу, а также обеспечивает хранение полученного результата 21.Недостатком такого триггера является реализация только. двух (из шестнадцати) переклю чательных функций от двух переменных.С целью расширения функциональных ностей в триггер, содержащий четыре тпрующих импульсов, шину информационноговхода, две выходные шины, трп последовательносоединенных транзистора прямого плеча, двапоследовательно соединенных транзистора Ннверс.ного плеча, сток и затвор первого и исток третьего транзисторов прямого плеча соединены с пер.вой пшной тактирующих импульсов, затвор второго транзистора соединен со второй шщюй так.тирующих импульсов, затвор третьего транзисто.ра прямого плеча соединен с истоком первогои стоком второго транзисторов штверсного плеча и с выходной шиной, сток и затвор первого транзистора шверсного плеча соединены с третьей шиной тактирующих импульсов, затвор вто.рого транзистора соединен с четвертой иинойтактирующих импульсов, дополнительно введены четыре шины управляющих сигналов, дваинвертора и мост, содержащий в каждом плечепо одному транзистору, затвор которого соединенс соответствующей шиной управляющих сигналов,в каждую диагональ моста включены последовательно соединенные два транзистора, исток первого и сток второго транзисторов прямого пле.ча и выходная шина соединены с затвором нер657594вого транзистора одной диагонали и через пер.вый инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соединены с ис током второго транзистора инверсного плеча, 5 пина информационного входа соединена с затво.ром первого транзистора второй диагонали и через второй инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, а исток первого и сток второго транзисторов этой диагонали соеди. 10 вены с третьей шиной тактирующих импульсов, стоки и затворы первых транзисторов инверторов соединены с первой шиной тактирующих импульсов, а истоки вторых транзисторов - со второй шиной тактирующих импульсов. 15На фиг, 1 представлена принципиальная схема предлагаемого триггера;, на фиг. 2 - временная диаграмма четырех тактирующих серий импульсов.Триггер содержит шины 1 - 4 тактирующих импульсов, шину информационного входа 5, управляющие шины б - 9, инверторы 10, 11, транзисторы 12, 13, 14 прямого плеча триггера, транзисторы 15 - 24 инверсного плеча триггера, В каждоеплечо мостовой схемы включен один из транзисторов 17, 18, 19, 20, а в каждую ее диагональВключено по два тоанзистора 21, 22 и 23, 24.Каждый инвертор построен на двух последовательно (исток со стоком) соединенных транзисторах. Инвертор 10 содержит транзисторы 25 и26, а инвертор 11 - транзисторы 27 и 28; 29,ЗО - выходные шины соответственно ииверсноги прямого плеч триггера, Транзисторы триггерасоединены с управляющими, информационнымии тактирующими шинами следующим образом:с шиной 1 (источником первой тактирующейсерии) соединены стоки и затворы транзисторов12, 25 27 и исток транзистора 14;с шиной 2 (источником второй тактирующейсерии, перекрывающей первую серию) соединенызатвор транзистора 13 и истоки транзисторов26 и 28;с шиной 3 (источником третьей тактирующейсерия) соединены сток и затвор транзистора 15,исток транзистора 21 и сток транзистора 22;с шиной 4 (источником четвертой тактирующей серии, перекрывающей третью серию) соединен затвор транзистора 16;с информационной шиной 5 соединены затворы транзисторов 21 и 26;с управляющими шинами б, 7,.8, 9 соединенысоответственно затворы транзисторов 17, 18,19, 20,Традиционные для потенциальных триггеровшины питания (+и - Г ) отсутствуют. Функции шин питания выполняют шины 1, 2, 3, 4 соответствуюцтие первой, второй, третьей и четвертой сериям тактирующих импульсов, Причем,каждая из этих шин может быть либо + 1, либо- , в зависимости от момента времени 1(см. фиг, 2).Предлагаемая схема триггера реализует 12переключательных функций из возможных 16 от,двух переменньх, одна иэ которых находится втриггере, а другая поступает по информационнойшине 5.Наборы управляющих сигналов, при которыхтриггер реализует 12 переключательных функций,приведены в таблице, где А - переменная, по.ступающая по информационной шине 5; Спеременная, хранящаяся в триггере,игналы на управляющих ниах уаопп Реализуемая функция Примечание: комбинации сигналов на управляющих шинах 0111, 1011, 1101,1110 являются запрещенными Среди этих 12 переключательных функций наояду с такими, например, как коньюнкция,инверсия, стрелка Пирса и т,д. существуют двепереключательные функции - константа нуль .(позиция 1 таблицы) и константа единица (позиция 12 таблицы),Согласно определению переключательнаяфункция принимает только два значения: 0(ложно) и 1 (истинно) и зависит от двоичныхпеременных,Предлагаемый триггер при определенном наборе управляющих сигналов на шинах б, 7, 8; 9реализует только одну из 12 переключательныхфункций, Если зта функция истинна, то триггерустанавливается в единичное состояние (отрицательный уровень напряжения на прямом плече,шина 30 триггера), а если функция ложна - тотриггер устанавливается в нулевое состояние(нулевой потенциал на шине 30).Реализацию функций константа нуль и константа единица в данном случае можно рассматривать как принудительную установку триггералибо в "0" либо в "Г соответствующими набо.рами управляющих сигналов по шинам б, 7, 8, 9. 1 2 3 5 б 7 8 9 10 11 12 0 0 0 0 0 О 0 О О 1 0 1 0 1 1 1 1 О 1 О 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 О 0 0 1 1 0 0 0 1.0 1 0АСАСААСАССААССАС1657594 1 О 35 20 25 40 45 Триггер работает следующим образом.Так как режимы работы триггера при реализации любой из 12 переключательных функцийаналогичны, то для пояснения его функционирования достаточно рассмотреть работу тоиггерапри реализации одной из них, Например, рассмотрим его работу при реализации функций хране.ния (см. строка 10 таблицы).Предположим, что триггер хранит переменнуюС - "1, что соответствует отрицательному уровнюнапряжения на прямом плече (шина 30) и соответственно нулевому уровню на его инверсномплече (шина 29), На управляющие шины 6 и 9подан отрицательный уровень напряжения, результатом чего является открытое состояниетранзисторов 17 и 20.В момент времени 1 происходит заряд узловой емкости выхода инверсного плеча триггерачерез транзистор 15 импульсом с шины 3 третьей тактирующей серии.В момент времени 1,1 происходит заряд узловой емкости выхода прямого плеча (шина 30)триггера через транзистор 12 с шины 1,В следующий моментвремени г, заряд наузловой емкости сохранится, так как на затвортранзистора 14 подан нулевой уровень напряже.: ния (в триггере записана" 1") и возможнаяцепь разряда через транзисторы 13 и 14 разор.вана.Уровень напряжения на прямом плече триггера сохранится отрицательным до следующего мо.мента времени Ь,Если в триггере записан "0", то в момент времени 6, транзистор 23 будет закрыт и разрядаузловой емкости выхода инверсного плеча (ши.на 29) не будет, а следовательно, в следующиймомент времени т, произойдет разряд узловойемкости выхода прямого плеча (шина 30), таккак транзистор 14 будет открыт.Рассмотрим также реализацию триггеромфункции" СОПвЬ О " (запись нуля) (первая строка таблицы) .Если на все управляющие входы подан нулевой уровень напряжения, то цепь разряда узловой емкости инверсного плеча будет разорвана,так как транзисторы 17, 18, 19, 20 в плечах мостазакрыты. В момент времени с узловая емкостьвыхода прямого плеча разрядйтся - триггер примет нулевое состояние.Если теперь на управляющие шины 6 и 9 кследующему моменту времени т, будет поданотрицательный уровень напряжения, что соответ.ствует переходу к реализации функции хранения,то триггер. сохранит состояние нуля,Использование предлагаемой схемы динамического триггера позволит в несколько раз увеличить функциональные возможности триггера. 6Триггер может быть эффективно использован в качестве разряда многофункционального чакапливающего регистра. Наибольшее число управля. ющих выводов схемы позволяет использовать ее в больших интегральных схемах арифметических устройств, при этом значительно упростит их. Формула изобретения Динамический триггер на МОП транзисторах, содержащий четыре шины тактирующих импуль. сов, шину информационного входа, две выходные шины, трипоследовательно соединенных транзис. тора прямого плеча, два последовательно соеди. печных транзистора инверсного плеча, сток и затвор первого и исток третьего транзисторов прямого плеча соединены с первой шиной тактирующих импульсов, затвор второго транзистора соединен со второй шиной тактирующих импульсов, затвор третьего транзистора прямого плеча соединен с истоком первого и стоком второго транзисторов инверсного плеча и с выходной шиной, сток и затвор первого транзистора инверс. ного плеча соединены с третьей шиной тактирующих импульсов, затвор второго транзистора сое динен с четвертой шиной тактирующих импульсов,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в неговведены четыре шины управляющих сигналов,30 два инвсртора и мост, содержащии в каждом плече по одному транзистору, затвор которогосоединен с соответствующей шиной управляющихсигналов, в каждую диагональ моста включеныпоследовательно соединенные два транзистора,исток первого и сток второго транзисторов пря. мого плеча и выходная шина соединены с затвором первого транзистора одной диагонали и через первый инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, исток первого и стоквторого транзисторов этой диагонали соединеныс истоком второго транзистора инверсного пле.ча, шина информационного входа соединена сзатвором первого транзистора второй диагоналии через второй инвертор с затвором второго транзистора этой же диагонали, а исток первогои сток второго транзисторов этой диагонали соединены с третьей шиной тактирующих импульсов,стоки и затворы первых., транзисторов инверторов соединены с первой шиной тактирующих им. пульсов, а истоки вторых транзисторов - со вто.рой шиной тактирующих импульсов,Источники информации, принятые во внима.ние при экспертизе1. Филиппов А. Г. Транзисторные динамические элементы цифровых вычислительных машин,М., "Сов. радио", 1969.2, Е 3 М 1971,116, Р 22, стр. СН.6-СН,б 57594 ирой уробе ЦНИИПИ Заказ 1820/57 "а ираж 1059 Подписное Филиал " Патент",