Jk-триггер

(я)з Н 03 К 3/286 ОМИТЕТОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ОПИС АВТОРСТВО ВИД ВЬСТВ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в составе БИС-систем сбора и обработки информации,. в .качестве функционального элемента последовательных устройств. Цельо изобретения является увеличение надежности и уменьшение потребляемой мощности. К- триггер содержит основной триггер и дополнительный триггер, который содержит десять резисторов, десять диодов Шоттки и шесть транзисторов. Введение десяти дио-дов Шоттки позволяет увеличить надеж- е ность и уменьшить потребляемую мощность за счет того, что основной триггер представляет собой тактируемую схему сравнения величин входных токов, значения которых адекватны соответствующим комбийациям в ных сигналов. 1 ил. ское бюро ."Миус" техническом инсти и Специальное кон- роизводственного тафаев, А.В.Герулупроводниковы ова Н,Н. М.: Энер И, Микрозь, 1982,агу дио ход зей. К-триггер построен с использованием статно-динамического принципа. На входе ВЗ-триггера находятся два управляемых 1- и К-сигнала и разностные элементы,Недостатком устройства являются жесткие требования, предъявляемые к фронтам тактового импульса. При тфх(где г- длительность импульса, Формируемого на выходе разностного элемента) на выходе разностного элемента управляющий импульс не Формируется и схемаперестает работать. Следовательно, на входе триггера необходимо дополнительно устанавливать формирователь тактовых импульсов, так как стандартная максимальная для ТТЛ и ТТЛШ серий длительйость тф-(100-150) нс, но в данном случае недопустимаНаиболее близким к изобретению является 1 К-триггер, состоящий из основного и(71) Особое конструкторпри Таганрогском радиотуте им. В.Д,Калмыковаструкторекое бюро Побъедийения "Элькор"(56) Спраеочйик по поприборам под ред. Горюгия, 1976, с, 515-516.Алексеенко А.Г. и Шсхемотехника, М.; Рас. 187, рис.4.24,Изобретение относйтся к импульсной технике и может быть использовано в составе БИС-систем сбора и обработки информации, в качестве функционального элемента последовательностных устройств,Известен интегральный 1 К-триггер, содержащий 22 и-р-и и шесть многоэмиттер.- ных трайзисторов, устройство производит запись информации по фронту тактового импульса.Недостатком устройства ЯВЛЯются боль" шие апнаратурные затраты, требуемые для реализации узстройства, и низкое быстродействие.Меньшие аппаратурные зат аты требуются для реализации тактируемого 1 К-триггера, содержащего 10 и-р-и и четыре многоэмиттерных транзисторов. схема содержит меньшее число межэлементных свя 713091 А 1дополнительного триггеров, между которыми находятся ключи, разрешающие по тактовому сигналу перезапись информации.Дополнительный триггер представляет собой ВЗ-триггер, Основной триггер содержит 11 транзисторов и 10 резисторов, схема имеет достаточно большое число межсоединений.Недостатком устройства являются большие аппаратурные затраты, требуемые для реализации основного триггера.Целью изобретения является повышение надежности устройства и уменьшение потребляемой им мощности.. Поставленная цель достигается тем, что вК-триггер, содержащий основной триггер, входы которого соединены соответственно с прямым и инверсными выходами дополнительного триггера, который содержит шесть транзисторов и девять резисторов, первые выводы первого и второго резисторов сое. динены с шиной питания, базы первого и второго транзисторов соответственно через третий и четвертый резисторы соединены с общей шиной и их эмиттерами, а коллекторы подключены соответственно к инверсному и прямому. входам дополнительного триггера и к первым выводам соответственно пятого и шестого резисторов, вторые выводы которых соединены с первыми выводами седьмого и восьмого резисторов, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов объединены, коллектор пятого транзистора соединен с первым выводом девятого резистора, введены десять диодов Шоттки, второй вывод девятого резистора соединен с поямым выходом основного триггера, база шестого транзистора соединена с тактовым входом, коллектор - с шиной питания, а эмиттер - с первым выводом седьмого резистора, второй вывод которого соединен с базой пятого транзистора и через десятый резистор - с его эмиттером и базой первого транзистора, второй вывод восьмого резистора соединен с базой второго транзистора, .вторые выводы первого и второго резисторов соединены соответственно с базами третьего и, четвертого транзисторов, коллекторы которых соединены с катодами соответственно первого и второго диодов Шоттки, катоды которых соединены соответственно с 6 азами первого и второго транзисторов, коллектор первого транзистора соединей с катодами третьего и четвертого диодов, аноды которых соединены с базами соответственнс второго и третьего транзисторов, коллектор второго транзистора соединен с катодами пятого и шестого диодов Шоттки, аноды которых соединены с базами соответственно первого и четвертого транзисторов, база третьего транзистора соединена с анодами седьмого ивосьмого диодов Шоттки, катоды которых5 соединены соответственно с прямым выходом основного триггера и К-входом, базачетвертого транзистора соединена с анодами девятого и десятого диодов Шоттки, катоды которых соединены соответственно с10 инверсным выходом основного триггера и1-входом,Выходная функция предлагаемого устройства имеет следующий вид:О = 1 - СОс+ СОсКОтСОф-От 15 где (+), (-) - арифметические операции суммированияи вычитания соответственно; Врежиме хранения С - О все транзисторы,кроме четвертого и шестого (могут быть закрыты или открыты в зависимости от значе 20 ний входных сигналов 1 СЬи КОс),закрыты. При 1 = К = О и по переднемуфронту С - О+1 импульса первый и второйтранзистс,ы, которые образуют между собой триггер компаратор (схему сравне 25 ния), устройство реализует режимхранения 0 - Ос; Ос- = 0 или 1. Подлогической "1" будем понимать заданныйуровень постоянного входного тока второготранзистора 1, а под "0" - уровень входного30 тока первоготранзистора 12. Информационный сигнал обратной связи Обудет задавать третий уровень тока 3. Причем 1 12,12+ 1 з, Отметим, что ток з управляемыйи появляется лишь в том случае, если О=35 =1. Следовательно, если входные емкости первого и второготранзисторов равны(Свх = Сех 3, пороговые напряженияидентичны (Опор = Оп 0), то быстрее от 40кроется тот транзистор триггера, базовый ток (16) которого больше 0 тп = Оп 0 р ххСвх/16),Следовательно, в режиме хранения на транзисторах и триггер работаеткак компаратор входных токов.На чертеже приведена принципиальная45 схема 1 К-триггера.1 К-триггер содержит основной и дополнительный триггеры, причем дополнительный триггер содержит десять резисторов,шесть и-р-и транзисторов, десять диодовШоттки, основной триггер.Сигнал обратной связи с прямого выхода основного триггера 1 через девятый резистор 2 соединен с коллектором пятоготранзистора 3, тактовый вход устройства со 55 единен с базой шестого транзистора 4,эмиттер которого через седьмой резистор 5объединен с базой транзистора 3 и первымвыводом десятого резистора 6, второй вывод которого обьединен с эмиттером транзистора 3, первым выводом. третьего резистора 7 и анодом первого диода Шоттки 8, катод которого соединен с коллектором третьего транзистора 9, эмиттер транзистора 4 через пятый резистор 10 соединен с инверсным выходом дополнительного триггера, прямым входом основного триггера 1, катодами третьего и четвертого диодов Шоттки 11 и 12 и коллектором первого транзистора 13, база транзистора 9 соединена с анодом седьмого диода Шоттки 14, вторым выводом первого резистора 15 и через восьмой диод Шоттки 16 с К-входом устройства, коллектор транзистора 4 соединен с шиной питания и первыми выводами первого и второго резисторов 15 и 17, второй вывод последнего через десятый диод Шоттки 18 соединен с 1-входом устройства, база транзистора 13 соединена с анодами диодов Шоттки 8 и 19, анод диода 18 соединен с анодом шестого диода 20, катод которого объединен с.инверсным входом основного триггера 1, катодом диода 19, вторым выводом шестого резистора 21, коллектором второго транзистора 22, инверсный выход устройства соединен с инверсным выходом основного триггера 1 и катодом девя. того диода Шоттки 23, анод которого соединен с анодом диода 18, анод диода 11 соединен с базой транзистора 22 через второй диод Шоттки 24 с коллектором четвертого транзистора 25, вторым выводом восьмого резистора 26 и первым выводом четвертого резистора 27, первые выводы резисторов 21 и 26 объединены с эмиттером транзистора 4, база транзистора 25 соединена с анодом диода 23, прямой выход основного триггера соединен с прямым выходом основного триггера 1 и катодом диода 14, вторые выводы резисторов 7 и 27 и змиттеры транзисторов 9, 13, 22 и 25 объединены с общей шиной,Рассмотрим; каким образом задаются различные входные токй транзисторов 13 и 22, которые образуют триггер-компаратор (при КОг-г = 10-г = 0 транзисторы 9 и 25 закрыты), Причем необходимо получить неравенства 1 г12 или 1 г12+3, Укаэанные неравенства обеспечиваются подбором резисторов, Резисторы 26 и 27 задают ток г, резисторы 5 и 6 - ток 12 и, наконец, резистор 2 и транзистор 3 обеспечивают токз при высоком логическом уровне сигнала обратной связи (Ог-г = 1): если СЬ-г= = О, то 13 =ф О,Устройство работает следующим образом,Если С = О, то 1 К-триггер находится в режиме хранения, так как в. этом случае транзисторы 13 и 22 закрыты, что не влияетна состояние основного триггера. Причем изменение уровней сигналов на 1- и К-входах приводит к изменению состояния лишь транзисторов 9 и 25. Отметим, что в режиме хранения дополнительный триггер не потребляет мощность (не считая ми нимальных токов, протекающих через резистора 15 и 17),Если С = 1, то по переднему фронту(переход от О к 1) транзистор 4 открывается 510 и триггер начинает устанавливаться в состояние, определяемое входными сигналами 10-г и КОс-г, При 1= К = 1 (счетный режим), транЗисторы 9 и 25 закрыты, поэтому транзисторы 13 и 22 начинают открываться 15 своими входами токами, Предположим, что О-г" 1, тогда входной ток транзистора 13 (12+ 1 з) больше входного тока транзистора 22. Поэтому транзистор 13 открывается быстрее и через свой открытый коллектор отбирает входной ток транзисторов 22 и 9. По окончании переходного процесса на прямом выходе дополнительного триггера формируется сигнал высокого, а на инверсном выходе - низкого логического уровня, что не приводит к изменению состояния основного триггера. По окончании, переходного процесса образуются триггерные связи не только между транзисторами 13 и 20 25 22 (имеем три триггера), что не дает возможности изменить состояние триггера при изменении как входных сигналов (1 и К), так и сигнала обратной связи, т.е, триггер устанавливается по переднему фронту тактового импульса, По окончании тактового импульса (С -0- 1) транзистор 4 закрывается и, как следствие, закрываются транзисторы 13 и 22, что не приводит к изменению состояния основного триггера,40 Если с приходом очередного тактового импульса(С = О-И) КСг-г = О, 0-г = 1 (еще до прихода С1 транзистор 4 закрыт, транзистор 25 насыщен), то отпирание транзисто 45 ра 4 приводит к появлению входных токовтранзисторов 13 и 22. Так как транзистор 25 насыщен, то входной транзистор 22 отбирается через коллектор транзистора 25, а так как транзистор 9 закрыт, то открывается 50 55 транзистор 13 и через свой коллектор и диоды Шоттки 11 и 12 обеспечивает запирание транзисторов 9 и 22. По окончании переходного процесса изменение уровней входных сигналов не вызывает изменение состояния триггера.При Кй-г = 1, 1 цг-г = 0 по переднему фронту очередного тактового импульса от.крывается транзистор 22, который закрывает транзисторы 13 и 25, На выходе 30. 22, но и между транзисторами 9, 13 и 25,основного триггера формируется сигнал низкого уровня.Отметим, что в режиме хранения при низком уровне на входе тактирования дополнительный триггер тока не потребляет. Поэтому при скважности тактового сигнала, равной двум, дополнительный триггер потребляет в два раза меньшую мощность, чем в схеме прототипа, при увеличении скважности рассеиваемая мощность уменьшается, Схема имеет в 1,5 раза большее быстродействие, так как в отличие от схемы прототипа дополнительный триггер данной схемы имеет время переключения, равное 4 з (в схеме прототипа дополнительный триггер имеет 6 Ь). Кроме того, схема дополнительного триггера не содержит многоэмиттерные транзисторы (т.е, исключены 4 многозмиттерных транзистора), что позволяет сократить площадь, занимаемую на кристалле, В 1,5 раза сокращено число межсоединений (38 в предлагаемой схеме, 51 в схеме прототипа).Таким образом, предлагаемое устройство реализует функции К-триггера с наименьшими затратами аппаратуры, мощности, занимает меньшую площадь на кристалле, не уступает аналогам по быстродействию и не накладывает нестандартные требования на параметры (длительность фронта) входных сигналов. Ф о р мул а изобретенияК-триггер, содержащий основНой триггер, входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дополнительного триггера, который содержит шесть транзисторов и десять резисторов, первые выводы первого и второго резисторов соединены с шиной питания, базы первого и второго транзисторов соответственно через третий и четвертый резисторы соединены с общей шиной и их эмиттерами, а коллекторы подключены соответственно к инверсному и прямому входам дополнительного триггера и первым25 30 35 40 выводам соответственно пятого и шестого резисторов, вторые выводы которых соединены с первыми выводами седьмого и восьмого резисторов, эмиттеры третьего ичетвертого транзисторов обьединены, коллектор пятого транзистора соединен спервым выводом девятого резистора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения надежности и уменьшения потребляемой мощности, в него введены десять диодов Шоттки, второй вывод девятого резистора соединен с прямым выходом основного триггера, база шестого транзистора соединена с тактовым входом, коллектор - с шиной питания, а эмиттер - спервым выводом седьмого резистора, второй вывод которого соединен с базой пятого транзистора и через десятый резистор - сего эмиттером и базой первого транзистора,второй вывод восьмого резистора соединенс базой второго транзистора, вторые выводы первого и второго резисторов соединены соответственно с базами третьего и четвертого транзисторов, коллекторы которых соединены с катодами соответственно первого и второго диодов Шоттки, катоды которых соединены соответственно с базами первого и второго транзисторов коллектор первого транзистора соединен с катодами третьего и четвертого диодов, аноды которых соединены с базами соответственно второго и третьеготранзисторов, коллектор второго транзистора соединен с катодами пятого и шестого диодов Шоттки, аноды которых соединены с базами соответственно первого и четвер- того транзисторов, база третьего транзистора соединена с анодами седьмого и восьмого диодов Шоттки, катоды которыхсоединены соответственно с прямым выходом основного триггера и К-входом, база четвертого транзистора соединена санодами девятого и десятого диодов Шоттки, катоды которых соединены соответст 45 венно с инверсным выходом основного триггера и 1-входом.зо Реда кто вцдкая рек али Составитель Ю. Ро Техред М.Моргентаз 544 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский, комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101