Dv-триггер

1564714 2 чв Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники,при разработке5счетчиков, регистров, делителей частоты,распределителей импульсов с повышенной достоверностью функционирования,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается засчет введения новых конструктивныхпризнаков, обеспечивающих реализациюи контроль асинхронного режима функционирования триггера.На чертеже приведена функциональная схема ВЧ-триггера,На чертеже обозначено: первыйвосьмой элементы И-НЕ 1-8; первыйэлемент НЕ 9; элемент И/И-НЕ 10;второй-четвертый элементы НЕ 11-13;элемент И-ИЛИ 14; элемент И 15; шина16 установки; выходная шина 17 "Отказ", прямой и инверсный выходы 18, 2519; 0-вход 20; 7-вход 21; С-вход 22;Я-вход 23 и й-вход 24.В-вход 20 соединен с первым входом элемента И-НЕ 1, выход которогосоединен с первыми входами элементовИ-НЕ 2, 3, выход элемента И-НЕ 2 соединен с первым входом элемента И-НЕ4, выходы элементов И-НЕ 3, 4 соединенысоответственно с вторыми входами элементов И-НЕ 4, 3 и соединены соответ- Зственно с первыми входами элементовИ-НЕ 5, 6, выходы которых соединенысоответственно с первыми входами элементов И-НЕ 7, 8, выходы которых соединены соответственно с прямым выходом 18 и с инверсным выходом 19, соединены соответственно с вторыми входами элементов И-НЕ 8, 7 и соединенысоответственно с первыми входами первой, второй структур И элемента И-ИЛИ 4514, вторые входы первой, второй структур И которого соединены соответственно с выходами элемента И-НЕ 4, 3и соединены соответственно с первымивходами третьей ,и четвертой структур И элемента И-ИЛИ 14, выход которого соединен с выходной шиной 17"Отказ" и с первым входом пятой структуры И элемента И-ИЛИ 14, второй входпятой структуры И которого соединенс шиной 16 установки, второй входэлемента И-НЕ 1 соединен с вторымвходом элемента И-НЕ 2 и соединен с входом элемента НЕ 9, выход которогосоединен с вторыми вхоДами элементовИ-НЕ 5, 6 и с третьими входами первой, второй структур И элемента И-ИЛИ14, вторые входы третьей и четвертойструктур И которого соединены соответственно с входом и выходом Элемента НЕ 11, вход которого соединен сО-входом 20, Ч-вход 21 соединен спервым входом элемента И 15, четвертый вход первой и третий вход третьей структур И элемента И-ИЛИ 14соединены соответственно с четвертымвходом второй и с третьим входом четвертой структур И элемента И-ИЛИ 14,первые входы шестой, седьмой структур И которого соединены соответственно с выходами элементов НЕ 12, 13,входы которых соединены соответственно с Я-входом 23 и К-входом 24, соединены соответственно с третьими входами элементов И-НЕ 3, 4, соединенысоответственно с третьими входамиэлементов И-НЕ 7, 8 и соединены соответственно с вторым, третьим входами элемента И 15, четвертый вход и выход которого соединены соответственно с С-входом 22 и с входом элемента НЕ 9, выход которого соединенс входами элемента И/И-НЕ 10, прямойи инверсный выходы которого соединены соответственно с четвертым входом первой и с третьим входом третьей структуры И элемента И-ИЛИ 14, вторыевходы шестой и седьмой структур И которого соединены соответственно с выходами элементов И-НЕ 4, 3, Я-вход 23 соединен с пятыми входами первой,второй и с четвертыми входами третьей и четвертой структур И элемента И-ИЛИ 14, шестые входы первой, второй ипятые входы третьей и четвертой струк.тур И которого соединены с К-входомЭлемент И-ИЛИ 14 с обратной связью представляет из себя однофазный установочный триггер, по первой, второй, третьей, четвертой, шестой и седьмой структурах И элемента И-ИЛИ 14 происходит установка триггера в единицу, по пятой структуре И"- установка в нольЭлементы И-НЕ 1-4 образуют схему основного триггера, а элементы И-НЕ 5-8 - схему вспомогательного триггера устройства.14 5 15 ь 47Элемент НЕ 9 предназначен для организации двухтактного. режима работыПЧ-триггера при наличии одного Свхода 22. Кроме того на выходе эле 15мента НЕ 9 вырабатывается сигналстроба сравнения сигналов на противоположных плечах (выходах) основногои вспомогательного триггеров (см.чертеж, точки А и Ц, и А и Я) в режиме хранения информации,Элемент И/И-НЕ 10 предназначендля формирования сигнала строба сравнения в счетном режиме и инверсногоему сигнала, задержанного по временине менее 3 Т, (где Т - среднеевремя срабатывания одного логическо.го элемента структурно-логическойорганизации ПЧ-триггера).Элемент НЕ 11 инвертирует сигнал 20на П-входе 20 триггера для четвертой структуры И элемента И-ИЛИ 14,являющейся входом установки в единицу триггера на элементе И-ИЛИ 14.Элементы НЕ 12 и 13 инвертируют 25сигналы соответственно на Б-. входе 23и К-входе ПЧ-триггера, обеспечиваяпри этом формирование соответствующих сигналов на своих выходах черезвремя не менее 2 Т,р с момента начала их изменения на соответствующихвходах,Элемент И-ИЛИ 14 осуществляет,.на своих структурах И контроль правильности срабатывания всех логических элементов структурно-логическойорганизации ПЧ-триггера, 8 случаенарушения логики функционирования(отказ какого-либо логического элемента структуры триггера) на выход 40элемента И-ИЛИ 14 формируется сигнал "Отказ", который посредствомсвоей обратной связи через пятуюструктуру И входов осуществляет такназываемыи эффект самозахвата", т.е. 45устанавливается в устойчивое состояние логической единицы.В общем случае на входах всехструктур И, кроме пятой, элементаИ-ИЛИ 14 реализуется функционал: 50отказа, который можно представитьследующим аналитическим выражением:Э Р = (Ч.С).П А" (К 8) Ч(Ч.С) П.А.(К" 8)УЧ(ЧС) А (" (К "Я) Ч (Ч.С) .А(К Я)ч 55 Ч БА Ч КА, (1) где Ч - единичное состояние сигнала на Ч-входе ПЧ-триггера;- единичное состояние сигналана синхровходе ПЧ-триггера;П, П - единичное и нулевое соответственно состояния сигналовна П-входе триггера;А, А - единичное состояние сигналав точках А и А на чертеже;К, К - единичное и нулевое соответственно состояния сигналов на К-входе триггера;Я, В - единичное и нулевое соответственно состояния сигналовна Я-входе триггера;- состояния сигналов на прямом и инверсном выходах ПЧтриггера.Отличительной особенностью элементов И/И-НЕ 1 С и НЕ 12 и 13 в структуреПЧ-триггера является то, что, кромефункционально-логической нагрузки,Эони выполняют и функцию времени срабатывания. Время срабатывания элемента И/И-НЕ 1 О должно быть не менее3 Т,р, а время срабатывания элементовНЕ 12 и 13 - не менее 2 Т . Это условие можно выполнить при разработкетехнологии микросхемы следующимипутями; увеличением количества последовательно включенных транзисторовв данных логических элементах 10, 12,и 13; технологией изготовления, т.е,увеличением геометрических размеровбазы транзисторов этих логическихэлементов по сравнению с другими ло"гическими элементами структуры ПЧтриггера;.увеличением резистивной иемкостной нагрузки этих логическихэлементов,ПЧ-триггер работает следующим образом.После включения питания на К -вход триггера (на шину 16) подаетсянулевой уровень сигнала для установки в исходное состояние средств функционального контроля, так как в силуслучайного характера переходных процессов во время включения питаниятриггер на элементе И-ИЛИ 14 можетустановиться в единичное состояние,соответствующее сигналу "Отказ" ПЧтриггера. При исправном состоянии всех логических элементов работа предлагаемого ПЧ-триггера подчиняется (соответствует) закону Функционирования, приведенному в сокращенной таблице переходов ПЧ-триггера.156471 В случае нарушения условий функционирования, представленных в выра.жении (4), на выходе элемента И-ИЛИ 14 также вырабатывается сигнал "От 5 каз" РЧ-триггера.Асинхронный режим функционирования предлагаемого БЧ-триггера контролируется шестой и седьмой структурами И элемента И-ИЛИ 14. Режим установки в "1" контролирует шестая структура И, режим установки в "0" контролирует седьмая структура И элемента ИИЛИ 14. Характерной особенностью этого режима является то, что уста новка основного и вспомогательного триггеров структуры ВЧ-триггера осуществляется одновременно. Вот почему строб сравнения на выходах элементов НЕ 12 и 13 вырабатывается через вре мя не менее 2 Т,р, т.е.через время срабатывания элементов И-НЕ 3 и 4, а также элементов И-НЕ 7 и 8, В случае правильного срабатывания всех элементов ни шестая, ни седьмая 25 структуры И не пропустят на свой выход высокий логический уровень сигнала и на выходе элемента И-ИЛИ 4 сигнал "Отказ" не будет сформирован. В противном слуцае такой сигнал 30 будет сформирован и он будет означать, что при асинхронной установке триггера в "0" или "1" произошел отказ какого-либо логического элемента структуры 0 Ч-триггера.Рассмотрим последовательность срабатывания всех элементов логической структуры предлагаемого ВЧ-триггера в его трех основных режимах синхронного функционирования: Хранение , 40 "Установка "1" и "Установка "0".В режиме "Установка "1" (таблица и. 4) по Р-входу с поступлением положительного фронта синхросигнала на С-вход триггера на выходе первого 45 элемента И-НЕ 1 через время 2 Тср: срабатывания элементов И 15 и И-НЕ .1 установится сигнал логического "0". Следовательно, через время 3 Тср срабатывания, с момента поступления положительного фронта сигнала на С.- вход, на выходах второго и третьего элементов И-НЕ 2 и 3 установятся сигналы логической "1", а через время 4 Тр срабатывания ." на выходе четвер-;5 того элемента И-НЕ 4 - сигнал логичес. кого "0". Таким образом, через время 4 Тср в точке А (см, чертеж) будет установлено состояние логической 10."1", а в точкеА - состояние логического "0"Контроль правильности срабатывания логических элементов первой ступени 1)Ч-триггера осуществляется стробом сравнения с инверсного выхода элемента И/И-НЕ 10, который появляется также через время не менее 4 Т, срабатывания элементов И 15, НЕ 9 и самого элемента И/И-НЕ 10. Если в ходе контроля будут выполнены условия (2 и 3), то третья и четвертая структуры И элемента И-ИЛИ 14 не пропустят на его выход сигнал логической н". При нарушении алгоритма функционирования логическими элементами первой ступени, т,е, выполнится условие (4), на выходе триггера на элементе И-ИЛИ 14 вырабатывается сигнал логицеской "1", сигнализируя об отказе первой ступени ВЧ-триггера.приходом на С-вход ОЧ-триггера отрицательного фронта синхроимпульса состояние первой ступени передается во вторую ступень, т.е. пятый элемент И-НЕ 5 установится в состояние логицеского "0" на своем выходе, а шестой эгемент И-НЕ б останется в состоянии логической н 1" на своем выходе. Следовательно, через время 4 Т срабатывания с момента поступления отрицательного фронта синхроимпульса на выходе элемента И-НЕ 7 установится сигнал логицеской а через время 5 Тср на выходе элемента И-НЕ 8 - сигнал логического "0", Контроль правильности срабатывания логических элементов второй ступени производится стробом сравнения, который появляется на выходе элемента И/И-НЕ 1 О через время не менее 5 Т, срабатывания с момента появления отрицательного фронта на синхровходе 1)Ч-триггера. При выполнении условия (4) на выходе триггера на элементе И-ИЛИ 14 сигнал "Отказ" не сформируется. В противном случае, т.е. при выполнении условия (б), на его выходе будет сформирован сигнал "Отказ" одного или нескольких логических элементов второй ступени РЧ-триггера.В режиме "Установка "0" (таблица и. 5) по 1-входу с приходом положительного фронта синхросигнала на выходе элемента И-НЕ устанавливаетсясигнал,логической "1", а на выходеэлемента И=НЕ 2 - сигнал логицеского"0"; который церез время 3 Т, сра 156 Ц 1 ц батывания с момента появленияположительного фронта синхроимпульса приведет к формированию на выходе элемента И-НЕ ч сигнала логической "1".5 Через время Й Т,г на выходе элемента И-НЕ 3 Ьудет сформирован сигнал логического "0". Контроль правильности срабатывания логических элементов первой ступени в этом случае будет 1 О проведен на входах третьей и четвертой структур И элемента И-ИЛИ 11 сигналом сравнения с выхода элемента И/И-НЕ 10, который будет сФормирован через время не менее Ч Тсрабаты вания элементов И 15, НЕ 9 и самого элемента И/И-НЕ 1 О, При выполнении условий (2 и 3) сигнал "Отказ" на выходе триггера на элементе И-ИЛИ 14 не появится; в противном случае он 20 будет сформирован, сигнализируя оЬ отказе, одного или нескольких логических элементов первой ступени ПЧ-триггера.Функционирование и контроль пра вильности срабатывания логических элементов второй ступени производится следующим оЬразом.При появлении на синхровходе ПЧ- триггера отрицательного Фронта синх росигнала состояние основного триггера (первой ступени) будет передано во вторую ступень по следующей логической ветви: через 3 Т, на выходе элемента И-НЕ 6 будет сформирован сигнал логического "0"; через времяТ; на выходе элемента И-НЕ 8 сигнал логической "1 и через время 5 Т на выходе элемента И-НЕ 7- сигнал логического "0", Контроль 40 правильности срабатывания будет произведен сигналом сравнения с прямого выхода элемента И/И-НЕ 10, который будет сформирован также через время 5 Тр срабатывания элементов И 15, НЕ 9 и самого элемента И/И-НЕ 10. При выполнении "условия (ч) сигнал "Отказ" на выходе триггера на элементе И-ИЛИ 1 ч сшормирован не будет. В противном случае, т.е. при выполнении условия (6) на его выходе Формируется сигнал "Отказ", сигнализируя об отказе одного или нескольких логических элементов второй ступениПЧ-триггера, 55В режиме хранения (таблица 1, п.1), т.е. при наличии нулевого г:этенциала на синхровходе ПЧ-триггера, с выхо,дов элементов И-НЕ 1 и 2 на входы 12элементов И- НЕ 3 и Ч поступают сигналы логической "1, подтверждая предыдущее состояние триггера первойступени. С выходов элементов И-НЕ 5и Ь на входы элементов И-НЕ 7 и 8также поступают сигналы логической"1", подтверждая предыдущее состояние триггера второй ступени,В этом случае контроль правильности хранения предыдущего состоянияпроизводится следующим образом,Через время 2 Т, срабатыванияэлементов И 15 и НЕ 9 производитсясравнение состояний в точке й с состоянием на прямом выходе ПЧ-триггераи в точке Й с состоянием сигнала наинверсном выходе ПЧ-триггера. Такоеже сравнение производится через время5 Т, с момента появления сигналалогического "0 на синхровходе ПЧтриггера стробом сравнения с выхода(инверсного) элемента И/И-НЕ 10.Функционирование и,контроль правильности срабатывания логическихэлементов структуры ПЧ-триггера востальных режимах его функционирова-.ния (таблица 1, пп. 2, 3 и б) производится аналогичным образом,формула изобретенияПЧ-триггер, содержащий П-, Ч-, С-входы, шину установки, выходную шину "Отказ", восемь элементов И-НЕ, четыре элемента НЕ, элемент И и элемент И-ИЛИ, П-вход соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, выходы третьего и четвертого элементов И-НЕ соединены соответственно с вторыми входами четвертого и .третьего элементов И-НЕ и соединены соответственно с первыми входами пятого и шестого элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответствен- но с первыми входами седьмого и восьмого элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами, соединены соответственно с вторь 1 ми входами восьмого и седьмого элементов И-НЕ, и соединены соответственно с первыми входами первойвторой структур И элемента И-ИЛИ, вторые входы первой, второй структур И которого соедине156 ч 71 ч Составитель В, РановРедактор М. Бандура Техред Л. Сердюкова Корректор И, Муска ж Заказ 1165 Тираж 662, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, И, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина,101 ны соответственно с выходами четвертого и третьего элементов И-НЕ и соединены соответственно с первыми входами третьей и четвертой структур И элемента И-ИЛИ, выход которого соединен с выходной шиной "Отказ" и с первым входом пятой структуры И элемента И-ИЛИ, второй вход пятой структуры И которого соединен с шиной ус тановки, второй вход первого элемента И-НЕ соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ и соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторыми входами пято го, шестого элементов И-НЕ и с третьими входами первой, второй структур И элемента И-ИЛИ, вторые входы третьей и четвертой структур И которого соединены соответственно с вхо дом и выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен с Р-входом, Ч-вход соединен с первым входом элемента И, четвертый вход первой итретий вход третьей структур И эле мента И-ИЛИ соединены соответственно с четвертым входом второй и с третьим входом четвертой структур И элемента И-ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены К-, З-входы, элемент И/И-НЕ с временем срабатывания не менее 3 Т , где Т- среднее время срабатываниялогического элемента, в кацестве тре тьего, четвертого элементов НЕ используются элементы НЕ с временем срабатывания не менее 2 Т, , а в элемент И-ИЛИ введены шестая и седьмаяструктуры И, первые входы которыхсоединены соответственно с выходамитретьего и четвертого элементов НЕ,входы которых соединены соответственно с Б- и К-входами, соединены соответственно с третьими входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, соединены соответственно с третьими входами седьмого и восьмого элементовИ-НЕ и соединены соответственно свторым и третьим входами элементаИ, четвертый вход и выход которогосоединены соответственно с С-входоми с входом первого элемента НЕ выходкоторого соединен с входами элемента И/И-НЕ, прямой и инверсный выходыкоторого соединены соответственно счетвертым входом первой и с третьимвходом третьей структур И элементаИ-ИЛИ, вторые входы шестой и седьмойструктур И которого соединены соответственно с выходами четвертого итретьего элементов И-НЕ, Ь-вход соединен с пятыми входами первой, второй и с четвертыми входми третьейи четвертой структур 1: элементаИ-ИЛИ, шестые входы первой, второйи пятые входы третьей, четвертойструктур И которого соединены с Квходом.