Триггерное устройство

(19) Я.1 (1 ц 1817641 (13) А 1 51) 6 Н 03 К 3/037 1 г) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН идЕтЕльСтву торско 2) 28.06.9(57) Использованиек импульсной техникшить затраты, Сущигерное устройствоИЛИ-НЕ (1,2), асвыполненный наэлемент памяти (4)с прямоугольнойобмоткой, резистор изобретение относится е и позволяет умень- ость изобретения: триг,Н., Шишкин содержит два инхронный КБ-т двух элементах на магнитном с петлей гистеследовательскиий физикиьство СССР Х1979, Авторское287, кл. Н 03 К ин СТВ 5 Комитет Российской Федераци о патентам и товарным знакам(56) Авторское сведетел813709, кл. Н 03 К 3/286,свидетельство СССР Я 845 19/16, 1979. (54) ТРИГГЕРНОЕ УСТРО элемента риггер (3), ИЛИ-НЕ, ердечнике резиса и ационную ивания. 2Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления,Известно триггерное устройство, содержащее триггер, первый и второй элементы совпадения, первый и второй элементы памяти на магнитных сердечниках, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый резисторы, первый и второй конденсаторы, Тактовый вход триггера соединен с входом триггерного устройства и с первыми входами первого и второго элементов совпадения, выходы которых соединены соответственно с входами сброса и установки триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с входами обмоток записи соответственно первого и второго элементов памяти на магнитных сердечниках, Первый и второй резисторы соединены со вторыми входами 19-93 соответственно первого и второго элементов совпадения, Третий и четвертый резисторы соединены с шиной питания. Вход обмоток считывания первого и второго элементов памяти соединены с общей шиной. Шина питания соединена с первым и вторым резисторами. Вторые входы первого и второго элементов совпадения соединены с общей шиной, соответственно, через первый и второй конденсаторы, Третий и четвертый резисторы соединены с входами обмоток записи соответственно первого и второго элементов памяти, выходы обмоток записи которых соединены между собой, Выходы обмоток считывания первого элементов памяти соединены с катодами соответственно первого и второго диодов, аноды которых соединены со вторыми входами соответственно первого и второго элементов совпадения,Недостатком данного триггерного устройства является сложность схемы, связанная с использованием счетного триггера и большого количества дискретных элементов, в том числе двух элементов памяти на магнитных сердечниках,Известно трщтерное устройство содержащее триггерную ячейку, имеющую управлений вход, установки и сброса, прямой и инверсный выходы, элемент памяти на магнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) и обмотками записи и считывания, конденсатор, первый и второй резисторы. Входы установки и сброса триггерной ячейки соединены с одним из выводов соответственно первого и второго резисторов. Вход обмотки записи элемента памяти соединен с прямым выходом триггерной ячейки, вход сброса которой соединен с одним из выводов конденсатора. Вход и выход обмотки считывания элемента памяти соединены с другим выводами соответственно второго и первого резисторов, а ее средняя точка - с общей шиной. Выход обмотки записи элемента памяти соединен с инверсным выходом триггерной ячейки, вход установки которой подключен к другому выводу конденсатора,Недостатком данного триггерного устройства является низкая помехоустойчивость по управляющему входу, обусловленная высоким быстродействием микросхем и малым временем перемагничивания элемента памяти на магнитном сердечнике.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является энергонезависимая ячейка памяти, содержащая сердечник с ППГ и обмоткой, первый и второй элементы И-НЕ с открытыми стоками, третий элемент И-НЕ, резистор и триггер, Средняя точка обмотки подключена через резистор к источнику питания, Конец обмотки подключен к выходу первого элемента И-НЕ, начало к выходу второго элемента И-НЕ и к одному из входов третьего элемента И-НЕ, Второй вход третьего элемента И-НЕ подключен к шине разрешения, а выход - к единичному входу триггера, Нулевой вход триггера подключен к шине сброса, а счетный вход к информационной шине, Прямой и инверсный выходы триггера соединены со входами первого и второго элементов И-НЕ соответственно, вторые входы которых подключены к шине перемагничивания,Недостатком энергонезависимой ячейки является сложность схемы, связанная с использованием счетного триггера с установочным входами и логических элементов с открытыми стоками,Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в триггерном устройстве, содержащем сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса и обмоткой, средняя точка которой соединена с одним из выводов резистора, начало - с одним из выводов резистора, начало - с одним из выводов резистора, начало - с одним из входов первого логического элемента, выход которого подключен к шине перемагничивания, и информационную шину, другой вход первого логического элемента подключен к информационной шине, конец обмотки сердечника соединен с прямым выходом триггера, вход сбросакоторого подключен к шине перемагничивания, а выход второго логического элемента соединен с другим выводом резистора, причем логические элементы выполнены в виде элементов ИЛИ-НЕ,Указанная совокупность признаков позволяет упростить устройство за счет замены счетного тригтера с установочными входами на асинхронный КБ-триггер и исключения логических элементов с открытыми стоками.Известно техническое решение, в котором обнаружен один из отличительных существенных признаков, а именно асинхронный КБ-триггер на элементах ИЛИ-НЕ с перекрестными связями,Свойства известного и заявляемого технических решений, обусловленные наличием указанного признака, одинаковые - установка триггера в одно из двух устойчивых состояний по входам установки и сброса. Не обнаружены известные технические решении, содержащие остальные отличительные от прототипа существенные признаки. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".На фиг.1 приведена схема триггерного устройства; на фиг 2 - временные диаграммы работы триггерного устройства.Триггерное устройство (см. фиг,1) содержит первый 1 и второй 2 элементы ИЛИ-НЕ, асинхронный Ю-триггер З,выполненный на двух элементах ИЛИ-НЕ, элемент 4 памяти на магнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса и обмоткой, резистор 5, информационную шину б и шину 7 перемагничивания,Первый вход элемента ИЛИ-НЕ 1 подключен к началу обмотки элемента 4 памяти, а второй вход и выход соответственно к информационной шине 6 и к установочному входу тригтера 3, вход сброса которого соединен с шиной 7 перемагничивания и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 2.Прямой выход триггера 3 подключен к концу обмотки элемента 4 памяти и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ 2 выход элемента ИЛИ-НЕ 2, выход которого через резистор 5 соединен со средней точкой обмотки элемента 4 памяти,Элементы 1, 2 выполнены на микросхемах 564 ЛЕ 5,асинхронный КБ-триггер 3 выполнен на микросхемах 564 ЛЕ 5 по схеме двух элементов ИЛИ-НЕ, В кн, И.С,Потемкин. Функциональные узлы цифровой автоматики, М.: Энергоатомиздат, 1988 г, с. 166, рис. 6.1 а). Элемент 4 памяти выполнен на базе сердечника из сплава 77 НМД (типоразмер М 2,5 - 3/2,5 - 45), обмотка имеет 140 витков, резистор 5 - ОМЛТ-О, 125100 кОм + 5;Счетчик может быть выполнен на микросхемах других серий, например серии К 176, К 561, Могут быть использованы другие типы резисторов, например С 2 - 33. Элемент 4 памяти может быть выполнен на сердечнике ленточном кольцевом ЗМ 4 - 3/2,5 60,Триггерное устройство работает сведущим образом, В режиме хранения информации на информационной шине б и шине 7 перемагничивания присутствует уровень логической единицы, а на выходах элементов 1, 2 и на прямом выходе КБ-триггера 3 - уровень логического нуля. Для записи в сердечник элемента 4 памяти исходного нулевого состояния на шине 7 перемагничивания формируется импульс отрицательной полярности (относительно напряжения питания), На информационной шине б сохраняется уровень логической единицы, При этом гз-триггер 3 остается в нулевом состоянии, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 появляется уровень логической единицы. Через резистор 5 и нижнюю часть обмотки элемента 4 памяти протекает ток, намагничивающий сердечник элемента 4 памяти в нулевое состояние, За нулевое состояние сердечника условно принято состояние, в которое он намагничивается при вытекающем из конца обмотки токе, После записи нулевого состояния на шине 7 пе рема гничивания восстанавливается уровень логической единицы.Цикл переключения триггерного устройства начинается в момент времени 11 (см, фиг, 2), когда на шине 7 перемагничивания формируется импульс отрицательной полярности, При этом триггер 3 сохраняет нулевое состояние, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 появляется уровень единицы (фиг, 2, поз.14), через резистор 5 и нижнюю часть обмотки элемента 4 памяти начинает протекать ток, но так как сердечник находится в нулевом состоянии, на начале обмотки элемента 4 памяти сформируется только короткий импульс помехи (фиг, 2, поз, 10) из-за непрямоугольности петли гистерезиса магнитного сердечника. Через время, превышающее возможную длительность импульса помехи, в момент 12( фиг.2) на информационной шине 6 формируется импульс отрицательной полярности (фиг. 2, поз, 8), При этом на выходе элемента ИЛИ-НЕ 1 (фиг. 2, поз. 11) и соответственно на установочном входе триггера 3 появляется уровень логической единицы, переключающий триггер 3 в единичное состояние (фиг, 2, поз, 12, 13), На выходе элемента ИЛИ-НЕ 2(фиг, 2, поз. 14)появляется уровень логического нуля и через нижнюю часть обмотки элемента 4 памяти и резистор 5 начинает протекать ток в обратном направлении и перемагничивает сердечник элемента 4 памяти в противоположное состояние, При этом на начале обмотки формируется импульс отрицательной полярности, не влияющий на состояние триггера 3,В момент времени 1 3 ( фиг, 2) импульс на информационной шине 6 заканчивается и на выходе элемента ИЛИ-НЕ 1 появляется уровень логического нуля (фиг, 2, поз, 8, 11), состояние триггера 3 при этом не меняется (фиг, 2, поз, 12, 13), После перемагничивания сердечника элемента 4 памяти в единичное состояние в момент 14 ( фиг. 2) заканчивается импульс на шине 7 перемагничивания и триггер 3 переходит в нулевое состояние (фиг, 2, поз. 9, 12, 13), На прямом выходе триггера Зи на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 (фиг. 2, поз, 13, 14) уровень логического нуля и в сердечнике элемента 4 памяти хранится единица,Цикл переключения триггерного устройства в противоположное состояние начинается в момент времени 15 ( фиг. 2)с прихода импульса отрицательной полярности на шину 7 перемагничивания (фиг. 2, поз, 9), Триггер 3 остается в нулевом состоянии, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 появляется уровень логической единицы (фиг, 2 поз. 12,13,14). Через резистор 5 и нижнюю часть обмотки элемента 4 памяти начинает протекать ток, Так как сердечник до этого находился в единичном состоянии, то он начнет перемагничиваться в нулевое состояние и при этом на начале обмотки элемента 4 памяти формируется полезный импульс (фиг. 2, поз.10), В момент времени 16 на информационную шину 6 поступает импульс, но он не проходит через элемент ИЛИ-НЕ 1 на установочный вход триггера 3, так как в это время блокируется высоким уровнем по первому входу элемента ИЛИ-НЕ 1 (фиг. 2, поз. 8,10). Импульс на информационной шине 6 должен закончится раньше, чем закончится импульс на первом входе элемента ИЛИ-НЕ 1 (фиг. 2, поз, 8,10), После перемагничивания сердечника элемента 4 памяти в нулевое состояние заканчивается импульс на шине 7 перемагничивания (фиг, 2,поз, 9, 10), Триггер 3 остается в нулевом состоянии, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 появляется уровень логического нуля, и сердечник хранит нулевое состояние (фиг. 2,поз.9,12, 13, 14),1817641 8Аналогичным образом в сведущем циклетриггерное устройство переключится в единичное состояние.Информация о состоянии триггерногоустройства снимается с выходов триггера 3во время присутствия импульса на информационной шине 6 (фиг, 2, поз. 8, 12, 13),Помехоустойчивость триггерного устройствапо информационной шине и сохранениеинформации при перерывах в питанииобеспечивается за счет хранения информациио состоянии триггерного устройства вэнергонезависимом элементе памяти намагнитном сердечнике с ППГ, обмоткакоторого запитывается только при переключении триггерного устройства в следующеесостояние, а также за счет принудительногоудержания триггера в нулевом состояниимежду циклами переключения.Таким образом, описание работы триггерного устройства подтверждает его работоспособность, За счет замены счетноготриггера с установочными входами наасинхронно КБ-триггер и исключения логических элементов с открытыми стокамидостигнуто упрощение триггерного устройства,Для оценки упрощения схемы триггерного устройства произведено сравнение затратна уровне логических элементов. Количестводискретных элементов в схемах прототипа ипредлагаемого устройства одинаковое,Счетный триггер может быть выполненна восьми логических элементах в составкоторых. должны входить два трехвходовыхэлемента для организации входов установкии сброса,Затраты на реализацию схемы прототипасоставляют одиннадцать логических элементов, а затраты на реализацию предлагаемогоустройства - четыре логических элемента.Таким образом, достигается упрощениетриггерного устройства по сравнению сосхемой прототипа более чем в 2,5 раза.Упрощение достигается и при сравнениина уровне корпусов микросхем,При выполнении триггерного устройствана основе КМ ОП интегральных схем впрототипе используется 0,5 корпуса микросхемы 564 ТВ 1, один корпус микросхемы54 ЛА 10, в котором находятся два элементаИ-НЕ с открытым стоком,Предлагаемое устройство может бытьреализовано на 0,5 корпуса микросхемы564 ЛЕ 5 и 0,25 корпуса микросхемы 564 ТР 2,в состав которой входят четыре асинхронныхКЗ-триггера, Для организации инверсноговыхода трщтерного устройства может быть1817641 10 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 8 10 д Я г.2 Заказ 1 ъ Подписное ВНИИПИ, Рег. ЛР Мя 04072013834, ГСП, Москва, Раушская наб.,4/5 1873, Москва, Бережковская наб 24 стр, 2. Производственное предприятие Патент использовано 0,25 корпуса микросхемы 564 ЛЕ 5,Таким образом, уменьшение затрат в предлагаемом устройстве по сравнению со схемой прототипа составляет 43 при сравнении на уровне корпусов микросхем.Кроме того, в предлагаемом устройстве по сравнению со схемой прототипа уменьшено в два раза количество шин управления,Для подтверждения работоспособности заявляемого устройства был изготовлен и испытан лабораторный образец. Напряжение питания 10 В,На шины 6, 7 подавались одиночные импульсы, При этом интервалы времени на Триггерное устройство, содержащее сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса и обмоткой, средняя точка которой соединена с одним из выводов резистора, начало - с одним из входов первого логического элемента, выход которого подключен к установочному входу триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго логического элемента, второй вход которого подключен к шине пер емагничивания, и информационную шину, отличающееся тем, что, с целью упрощения, другой вход временных диаграммах (фиг, 2) имели следующие значения;интервал 12 - 11 = 3 мкс,интервал 13 - 12 = 5 мкс,интервал 14 - 11 = 20 мкс,Работа триггерного устройсгва контролировалась осциллографическим способом на прямом выходе триггера,Работоспособность лабораторного образца заявляемого триггерного устройства подтверждена в диапазоне температуры окружающей среды от минус 50 С до плюс 60 С, Проведенные испытания показали осуществимость заявляемого устройства и подтвердили его практическую ценность,первого логического элемента подключен к информационной шине, конец обмотки сердечника соединен с прямым выходом триггера, вход сброса которого поключен к шине перемагничивания, а выход второго логического элемента соединен с другим выводом резистора, причем логические элементы выполнены в виде элементов ИЛИ-НЕ, а триггер - в виде асинхронного КБ-трщтера на двух элементах ИЛИ.