Т-триггер (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 151) 4 Н 03 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 и 1 1 1 Фиг СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных пересчетных схемахЦель изобретения - повышение быстродействия Т-триггера - достигаетсяфункциональными связями между схемными элементами. Т.триггер по пер,Я 0122 15 вому варианту содержит транзисторы1-6, фиксаторы потенциалов 7 и 8,вход 9, дополнительный вход 10, источник тока 11, шины питания 12 и13, шину опорного напряжения 14.функциональная схема Т-триггера повторому варианту приводится в описании изобретения. Обратная связь между первой и второй бистабильнымиячейками осуществляется в первом варианте Т-триггера коллекторной связьютранзистора.4 с базой транзистора 2.Триггеры имеют, по сравнению с прототипом, в 2 раза большую рабочуючастоту и в 2 раза меньшее число составляющих элементов. 2 с.п, Ф-лы.122661Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных пересчетных схемах.Цель изобретения - повышение быстродействия Т-триггера, 5На фиг,1 приведена электрическая схема Т-триггера, первый вариант; на. фиг,2 - то же, второй вариант.Т-триггер (фиг.1) содержит транзисторы 1-6 и первый и второй фикса О торы 7 и 8 потенциала, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с коллектором третьего транзистора 3, база .которого подключена к входу 9, база второго транзистора 2 15 подключена к первому выводу первого Фиксатора 7 потенциала, коллектор четвертого и база пятого транзисторов 4 и 5 подключены к первому выводу второго Фиксатора 8 потенциала, 20 эмиттеры четвертого и пятого транзисторов 4 и 5 соединены с коллектором шестого транзистора 6, база которого подключена к дополнительному входу О, а эмиттер через источник 2511 тока соединен с первой шиной 12 питания, коллектор пято го транзистора 5 соединен с второй шиной 13 питания, база четвертого транзистора 4 подключена к шине 14 опорного напряжения и к базе первого транзистора 1, коллектор которого подключен к первому выводу первого фиксатора 7 потенциала, вторые выводы первого и второго фиксаторов 7 и 8 потенциала подключены.Э,) к второй шине питания, эмиттер третьего транзистора 3 соединен с эмиттером шестого транзистора 6, а дополнительный коллектор четвертого транзистора 4 - с базой второго транзистора 2, коллектор которого подключен к первому выводу второго фиксатора 8 потенциала, и выход 15.По второму варианту поставленная цель достигается тем, что Т-триггер 45 (фиг,2) содержит транзисторы 1-6 (транзисторы 1 и 6 двухэмиттерные), первый и второй фиксаторы 7 и 8 потенциала, первый эмиттер первого и эмиттер второго транзисторов 1 и 2 50 соединены с коллектором третьего транзистора 3, база которого подключена к входу 9, коллекторо первого и база второго транзисторов 1 и 2 подключены к первому выводу первого фик сатора 7 потенциала, коллектор четвертого и база пятого транзисторов 4 и 5 объединены и подключены к перному выводу второго фиксатора 8 потенциала, эмиттер четвертого и эмиттер пятого транзисторов 4 и 5 соединены с коллектором шестого транэисто" ра 6, база которого подключена к дополнительному выходу 1 О, а эмиттер через источник 11 тока соединен с первой шиной 12 питания, коллектор пятого транзистора 5 соединен с второй шиной 13 питания, база четвертого транзистора подключена к шине 14 опорного напряжения и к базе первого транзистора 1, причем вторые выводы первого и второго фиксаторов 7 и 8 потенциала подключены к второй шине 3 питания, второй эмиттер первого транзистора 1 подключен к коллектору шестого транзистора 6, эммитер ко. торого соединен с эмиттером третьего транзистора 3, а коллектор второго транзистора подключен к первому выводу второго фиксатора 8 потенциала и выходу 15, второй эмиттер пятого транзистора 5 может быть подключен к дополнительному выходу 16.Фиксаторы потенциала Т-триггера могут быть выполнены в виде резисторов (фиг, 1 и 2), либо могут быть резистивно-диодными.Варианты Т-триггера содержат две бистабильные ячейки, каждая из которых реализована на основе двухступенчатого эмиттерно-функционального логического элемента,На шину 14 подается потенциал с уровнем, расположенным посередине между уровнями логического нуля и единицей верхнеи ступени двухступенчатых логических элементов.Прямая связь между первой и второй бистабильными ячейками осуществляется коллекторной связью транзистора 2 с базой транзистора 5.Обратная связь между второй и первой бистабильными ячейками осуществляется в первом варианте Т-триггера коллекторной связью транзистора 4 с базой транзистора 2, во втором варианте - эмиттерной связью транзистора 4 и транзистораТ-триггер (фиг,1) работает следую. щим образом.В исходном состоянии на входе 9 и дополнительном входе 10 присутствуют логические уровни нижней ступени двухступенчатых логических элементов, соответственно уровень логического нуля и уровень логической единицы, 122 б 615при этом транзистор 3 закрыт, а транзистор 6 открыт, Пусть в исходном состоянии открыт также транзистор 4. Тогда ток источника 11 тока поступит через открытый транзистор 6 и далее через открытые эмиттер-коллекторные переходы транзистора 4, разветвляясь на два равных по величине, протекает через оба фиксатора 7 и 8 потенциала.При этом на базах транзисторов 2 10 и 5 и на выходе 15 присутствует логический уровень верхней ступени двухступенчатого логического элемента - уровень логического нуля, транзистор 5 закрыт. Т-триггер находится в ну левом состоянии.При подаче входного тактового сигнала на входе 9 устанавливается потенциал, соответствующий уровню логической единицы, а на дополнительном 20 входе 1 О - соответствующий уровню логического нуля. Транзистор 3 открывается, а транзистор 6 закрывается.Поскольку в этот момент времени потенциал базы транзистора 2 (уро вень логического нуля) ниже потенциала базы транзистора 1 (уровень порогового напряжения), то транзистор 2 находится в закрытом, а транзистор 1 в открытом со"тоянии. 30Ток, задаваемый источником 14 тока, протекает через открытые эмиттерколлекторные переходы транзисторов 3 и 4 и далее через фиксатор 7 потенциала, поддерживая на базе тран 35 зистора 2 уровень логического нуля.Поскольку грохождение тока через фик. сатор 8 потенциала прекращается, то на базе транзистора 5 и на выходе 15 устанавливается уровень логической 40 единицы. Т-триггер переключается в единичное состояние. После окончания входного тактового сигнала на входе 9 вновь устанавли вается уровень логического нуля, а на дополнительном входе 10 - уровень логической единицы. Транзистор 3 закрывается, а транзистор 6 открывается.Поскольку в этот момент времени 50 потенциал базы транзистора 5 (уровень логической единицы) вьпде потенциала базы транзистора 4 (уровень порогового напряжения то транзистор 5 находится в открытом, а транзистор 4 в 55 закрытом состоянии.Ток источника 11 тока протекаетчерез открытые эмиттер-коллекторные переходы транзисторов 6 и 5, При этомпотенциал на базе транзистора 5 и навыходе 15 не изменяется. Т-триггеростается в единичном состоянии.Поскольку прохождение тока черезфиксатор 7 потенциала прекращается,то на базе транзистора 2 устанавливается уровень логической единицы.При подаче следующего входноготактового сигнала вновь открываетсятранзистор 3 и закрывается транзистор 6.В этот момент времени потенциалбазы транзистора 2 (уровень логической единицы) вьппе потенциала базытранзистора 1 (уровень порогового напряжения), в результате транзистор 2открыт, а транзистор 1 закрыт.Ток источника 11 тока протекаетчерез открытые эмиттер-коллекторныепереходы транзисторов 3 и 2 и далеефиксатор 8 потенциала. На базе транзистора 2 сохраняется уровень логической единицы, а на базе транзистора 5 и выходе 15 устанавливается уро.вень логического нуля. Триггер возвращается в нулевое состояние,После окончания входного тактовогосигнала транзистор 3 закрывается, атранзистор 6 открывается.Поскольку в этот момент временипотенциал базы транзистора 5 (уровеньлогического нуля) ниже потенциала базы транзистора 4 (уровень пороговогонапряжения), то транзистор 5 находится в закрытом, а транзистор 4 в открытом состоянии.Ток потенциала источника 11 токапоступает через открытый транзистор6 и далее через открытые эмиттерколлекторные переходы транзистора 4,разветвляясь на два равных по величине, протекает через оба фиксатора7 и 8 потенциала,При этом на базе транзистора 2 устанавливается, а на базе транзистора 5 и выходе 15 подтверждается потенциал, соответствующий уровню логического нуля. Т-триггер остается в нулевом состоянии.По второму варианту Т-триггер (фиг.2) работает следующим образом.В исходном состоянии на входе 9 и на дополнительном входе 10 присутствуют логические уровни нижней ступени двухступенчатых логических элементов, соответственно уровень логического нуля и уровень логическойединицы, при этом транзистор 3 закрыт, а транзистор 6 открыт.Пусть в исходном состоянии открыт также и транзистор 4 и первый эмиттер-коллекторный переход транзистора 5 1. Тогда ток источника 11 тока поступает через открытый транзистор 6 и далее, разветвляясь на два равных по величине, протекает через транзистор 4 и фиксатор 8 потенциала, а1 О также через первый эмиттерно-коллекторный переход .транзистора 1 и фиксатор 7 потенциала.При этом на базах транзистора 2 и 5 и на выходе 15 присутствует логический уровень верхней ступени двухступенчатого логического элемента - уровень логического нуля, транзистор 5 закрыт. Т-триггер находится внулевом состоянии. КПри подаче входного тактового сигнала на входе 9 устанавливается потенциал, соответствующий уровню логической единицы, а на дополнительном входе 10 - потенциал, соответст- Й вующий уровню логического нуля.Транзистор 3 открывается, а транзистор 6 закрывается,Поскольку в этот момент времени потенциал базы транзистора 2 (уро- ЗО вень логического нуля) ниже потенциала базы транзистора 1 (уровень порогового напряжения), то транзистор 2 находится в закрытом, а транзистор 1 в открытом состоянии, 35Ток источника 11 тока протекает через открытый транзистор 3 и открытый второй эмиттерно-коллекторный переход транзистора 1 и далее через фиксатор 7 потенциала, поддерживая 4 р на базе транзистора 2 уровень логического нуля. Поскольку прохождение тока через фиксатор 8 потенциала прекращается, то на базе транзистора 5 и выходе 5 устанавливается уровень логической единицы, Т-триггер переключается в единичное состояние.После окончания входного тактового сигнала на входе 9 вновь устанавливается уровень логического нуля, а на дополнительном входе 10 - уровень логической единицы, Транзистор 3 закрыт, а транзистор 6 открывается.Поскольку в этот момент времени потенциал базы транзистора 5 (уровень 5 З логической еджицы) выше потенциала базы транзисторов 1 и 4 (уровень порогового напряжения), то транзистор 5 находится в открытом, а транзистори 4 в закрытом состоянии,Ток источника тока протекает через открытые эмиттер-коллекторныепереходы транзисторов 6 и 5, При этомпотенциал на базе транзистора 5 и навыходе 15 не изменится. Т-триггеростается в единичном состоянии.Поскольку прохождение тока черезфиксатор 7 потенциала прекращается,то на базе транзистора 2 устанавливается уровень логической единицы,При подаче следующего входноготактового сигнала вновь открываетсятранзистор 3 и закрывается транзистор б.В этот момент времени потенциалбазы транзистора 2 (уровень логической единицы) выше потенциала базытранзистора 1 (уровень пороговогонапряжения), в результате транзистор2 открыт, а транзистор 1 закрыт.Ток источника 11 тока протекаетчерез эмиттер-коллекторные переходытранзисторов 3 и 2 и далее через фиксатор 8 потенциала. На базе транзистора 2 сохраняется уровень логической ециницы, а на базе транзистора 5и выходе 15 устанавливается уровеньлогического нуля. Т-триггер возвращается в нулевое состояние.После окончания входного тактовогосигнала транзистор 3 закрывается, атранзистор 6 открывается.Поскольку в этот момент временипотенциал базы транзистора 5 (уровеньлогического нуля) ниже потенциала базы транзистора 4 (уровень пороговогонапряжения), то транзистор 5 находится в закрытом, а транзистор 4 в открытом состоянии.Ток источника 11 тока поступаетчерез открытый транзистор 6 и далее,разветвляясь на два равных по величине, протекает через транзистор 4 ификсатор 8 потенциала, а также черезпервый эмиттер-коллекторный переходтранзистора 1 и фиксатор 7 потенциала. При этом на базе транзистора 2 устанавливается, а на базе транзистора 5 и на выходе 15 подтверждается потенциал, соответствующий уровню ло. гического нуля, Т-триггер остается в нулевом состоянии. функциональное быстродействие Т-триггера определяет ся временем переключения двух бистабильных ячеек.Таким образом, максимальная рабочая частота триггера Р=1/2 Т,где Тс - среднее время переключенияодной бистабильной ячейки. При этомкаждый вариант Т-триггера реализован 5на десяти элементах,Исходя из особенности функционирования Т-триггера, заключающейся втом, что в момент времени между двумя входными тактовыми импульсами и фпри нулевом состоянии триггера токисточника тока одновременно протекает через оба фиксатора 7 и 8 потенциала, для достижения максимальных рабочих(частот должны выполняться определенные соотношения междувременем переключения бистабильныхячеек, скважностью входных тактовыхимпульсов, величиной нагрузки на выходную клемму устройства. 26Например, для реализации предельного быстродействия во втором варианте Т-триггера, при соответствующем конструктивном исполнении и когда выходной сигнал снимается с до- фполнительного выхода 16 устройства,когда у первой бнстабильной ячейкивремя переключения из единичногосостояния в нулевое в полтора разабольше, чем у второй, а время переключения из нулевого состояния в еди.ничное. у обеих бистабильных ячеекодинаково, скважность входных тактовых импульсов должна быть равна 2,5.ВТакая скважность входных тактовых 35импульсов может быть реализована,например, на входном дифференциальном усилителе-формирователе со смещенным отсносительно постоянной составляющей входного синусоидального . 40сигнала порогом срабатывания.Нри работе Т-триггера в широкомдиапазоне входных тактовых частот отимпульсного сигнала типа "меандркогда используются резисторные фиксаторы потенциала, возникает модуляция амплитуды выходного сигнала бистабильных ячеек.В тех случаях, когда этот эффектнежелателен, возможно исключение модуляции выходного сигнала Т-триггерапутем подключения коллектора транзистора 2 к дополнительному выводу второго фиксатора потенциала, к среднейточке фиксатора 8 потенциала. Для 55этой цели можно использовать исключение прохождения части коллекторного тока транзистора 2 через фиксатоо 8 потенциала путем подключения дополнительного второго коллектора транзистора 2 к второй шине 13 питания.В первом варианте Т-триггера возможно исключение модуляции амплитуды выходного сигнала также и на выходе первой бистабильной ячейки. Для этого коллектор транзистора 1 должен быть подключен к дополнительному выводу первого фиксатора 7 потенциала (к средней точке фиксатора 7 потенциала).Преимуществом предлагаемого триггера по сравнению с известным является его более чем в два раза большая максимальная рабочая частота. Это обусловлено в полтора раза более высоким функциональным быстродействием предлагаемого триггера, в два раза меньшим числом составляющих элементов и соответственно более простой конструкцией, что значительно снижает время переключения каждой бистабильной ячейки н повышает быстродействие Т-триггера.Формула изобретения1, Т-триггер, содержащий вход, выход, шесть транзисторов и два фиксатора потенциала, эммитеры первого и второго. транзисторов соединены с коллектором третьего транзистора. база второго транзистора подключена к первому выводу первого фиксатора потенциала, коллектор четвертого транзистора соединен с базой пятого транзистора и подключен к первому выводу второго фиксатора потенциала, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов соединены с колле тором шестого транзистора, эмиттер которого через источник тока соединен с первой шиной питания, коллектор пятого транзистора соединен с второй шиной питания, база четвертого транзистора подключена к шине опорного напряжения и к базе первого транзистора, коллек. тор которого подключен к первому выводу первого фиксатора потенциала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, вторые выводы первого и второгО фиксато ров потенциала подключены к второй шине питания, эмиттер третьего транзистора соединен с эмиттером шестого транзистора, дополнительный коллектор четвертого транзистора - с ба12266 5 10 а Составитель Л, ЯновТехред Л.Олейник 1 орректор Е. Рош Ред Н. Тупи Заказ 2 Тираж 816венного кометений и отЖ, Раушс 5/56ВНИИПИ Государспо делам изоб113035, Москва,Подета СССРытийя наб д исное 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная 9зой второго транзистора, коллектор которого подключен к первому выводу второго фиксатора потенциала и выходу Т-триггера, а базы третьего и шестого транзисторов соединены соответственно с входами и дополнительным входом Т-триггера2. Т-триггер, содержащий вход, выход, шесть транзисторов и два фиксатора потенциала, первый эмиттер первого и эмиттер второго транзисторов соединены с коллектором третьего транзистора, коллектор первого и база второго транзисторов подключены к первому выводу первого фиксатора потенциала, коллектор четвертого и база пятого транзисторов подключены к первому выводу второго фиксатора потенциала, эмиттер четверто- о го и эмиттер пятого транзисторов соединены с коллектором шестого транзистора, эмиттер которого через источник тока соединен с первой шинойпитания, коллектор пятого транзистора соединен с второй шиной питания,база четвертого транзистора подключена к шине опорного напряжения и к базе первого транзистора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, вторые выводыпервого и второго фиксаторов потенциала подключены к второй шине питания, второй эмиттер первого транзистора подключен к коллектору шестоготранзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером третьего транзистора, коллектор второго транзистораподключен к первому выводу второгофиксатора потенциала и выходу Ттриггера, а база. третьего и шестоготранзисторов соединены соответственно с входом и дополнительным входомТ-триггера