Триггер

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик(Я)м,с присоединением заявки РЙ К 3/03 Гооударстееиный комитет СССР до делам изобретений и открытий(54) ТРИГГЕ Изобретение относится к импульсной технике,Известен триггер, построенный посхеме Ми содержащий основной ивспомогательный триггеры 1.13.5Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности,Наиболее близким по техническойсущности является Мтриггер, содержащий два основных (М) и один вспомо-,гательный (5) триггеры(.21Недостатком известного триггераявляется ограниченные функциональныевозможности, т.е. известный триггерможет работать либо в режиме счета,либо в режиме запоминания информации.Отсутствие возможности выполнять одним элементом несколько функций затрудняет построение сложных схем,в том числе схем с переменными параметрами, а отсутствие двух независимых тактовых входов не позволяет совмещать на одном элементе .фуНкции синхронного и асинхронного типа,Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей М 5-триггера, заключающееся в том, что триггер по каждому из двух тактовых входов получает возможность изменятькоэффициент счета с 2 на 1, изменять фазу выходного сигнала, работать поположительному и отрицательному пере" паду тактового сигнала раздельно или совместно, формировать на выходе последовательности, состоящие из так" товых импульсов необходимой полярнос" ти, передавать входную информацию непосредственно на выход, а наличие двух независимых тактовых входов, кроме вышеперечисленных возможностей, позволяет совмещать на одном элементе функции синхронно-асинхронного типа, синхронно-асинхронного типа по различным тактовым сигналам, асинхронно-асинхронного типа, максимальное количество выполняемых функций без введения дополнительной коммутирующей логики равно четырем.892666 50 Поставленная цель достигается тем, что в триггер, содержащий два основных и один вспомогательный триггера, прямой и инверсный выходы, счетный вход первого основного тригге 5 ра через инвертор соединен с первой шиной тактового сигнала, а информационный вход - с первой информационной шиной, информационный вход второго основного триггера соединен со 1 о второй информационной шиной, первый счетный вход вспомогательного триггера соединен с первой шиной тактового сигнала, а первый информационный вход соединен с выходом первого основного триггера, введены третий основной триггер, счетный вход которого через инвертор соединен со второй шиной тактового сигнала, а информационный вход соединен с третьей информационной шиной, четвертый основной триггер, счетный вход которого соединен со второй шиной тактового сигнала, а информационный вход соединен с четвертой информационной шиной, четыре логических элемента И, блок переключе" ния, четыре шины управления, первая шина управления соединена с первыми входами первого и третьего элементов И и с первым входом блока переключезо ния, вторая шина управления соединена с первыми входами второго и четверто" го элементов И и со вторым входом блока переключения, третья шина управления соединена со вторыми входами первого и второго элементов И, с третьим входом блока переключения и через инвертор со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, четвертая шина управления соединена с третьими входами третьего и четвертого элементов И, с четвертым входом блока переключения и через инвертор с третьими входами первого и второго элементов И, пятый и шестой входы блока переключения соединены соответственно со второй и третьей информационными шинами, а его первый и вто" рой выходы соединены со входами установки в ноль и единицу первого и второго основных триггеров, второй и третий выходы - со входами установки в ноль и единицу третьего и четвертого триггеров, а пятый и шестой выходы - со входами установки в ноль и единицу вспомогательного триггера, 55 выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с управляющими входами соответствен 4но первого, второго, третьего и четвертого основных триггеров и с управляющими входами вспомогательного триггера первым, вторым, третьим и четвертым соответственно, второй, третий и четвертый информационные входы вспомогательного триггера соединены с выходами соответственно второго, третьего и четвертого основных триггеров, первая шина тактового сигнала соединена через инвертор со вторым счетным входом вспомогательного триггера, вторая шина тактового сигнала соединена с третьим и через инвертор с четвертым счетными входами вспомогательного триггера.На. чертеже представлена схема триггера.устройство содержит четыре основных одноступенчатых триггера 1-4, вспомогательный одноступенчатый триггер 5, блок 6 переключения, четыре трехвходовых элемента И 7-10, комммутирующих сигналы разрешения и сигналы выбора разрешения. Все четыре основных триггера 1-4 выполнены по схеме однотактного О-триггера, каждый йа двух логических элементах (3 ИИ) ИЛИ-НЕ. На входы триггера 1 подается по шине 11 входная информация, по первой тактовой шине 12 - инверсный тактовый сигнал, с выхода 13 элемента И 7 - сигнал разрешения работы первого основного триггера, На входы триггера 2 подаются: по информационной шине 14 - входная информация, по шине 12 - тактовый сигнал, с выхода 15 элемента И 8 - сигналразрешения работы триггера 2. Навходы триггера 3 подаются: по информационной шине 16 - входная информация, по второй тактовой шине 17 инверсный второй тактовый сигнал, свыхода 18 элемента И 9 - сигнал разрешения работы триггера 3. На входы триггера 4 подаются: по информационнойшине 19 - входная информация, по шине 17 -. второй тактовый сигнал, свыхода 20 элемента И 10 - сигналразрешения работы триггера 4. 1(аждыйосновной триггер имеет входы установки в ноль и в единицу . На входы установки триггеров 1 и 2 подаются свыходов 21 и 22 сигналы установкив ноль и единицу.На входы установки триггеров 3 и 4 подаются с выходов 23 и 24 сигналы установки в ноль и единицу, Вспомогательный триггер 5Лвыполнен по схеме однотакгного О-триг3 15 20 25ю зо 5гера на двух логических элементах(3 ИИИИИ) ИЛИ-НЕ,На первую группу входов поданы: свыхода 25 триггера 1 - сигнал триггера 1, с шины 12 - первый тактовыйсигнал, с выхода 13 - сигнал разрешения работы триггера 1. На вторуюгруппу входов поданы: с выхода 26триггера 2 - сигнал триггера 2, инверсный первый тактовый сигнал,с выхода 15 - сигнал разрешения работы триггера 2. На третью группу вхо.дов поданы: с выхода 27 - сигналтриггера 3, по шине 17 - второй тактовый сигнал, с выхода 18 - сигнал рарешения работы триггера 3, На четверную группу входов поданы: с выхода 28 триггера 4 - сигнал триггера 4, инверсный второй тактовый сигнал, с выхода 20 элемента 10 - сигнал разрешения работы триггера 4. Навходы установки в ноль и единицу свыходов 29 и 30 блока 6 подаются сигналы установки в ноль и единицу,Вспомогательный триггер 5 имеет прямой вь 1 ход.31 и инверсный выход 32, которые являются выходами триггера. Бло6 переключения выполнен на четырехлогических элементах И-НЕ 4, двухлогических элементах И 2 и элементеИЛИ-НЕ 2. На входы блока 6 по управляющим шинам 33, 34, 35 и 36 подаются: соответственно первый сигналразрешения, второй сигнал разрешения,первый сигнал выбора разрешения, вто 892666 6рой сигнал выбора разрешения, сигнал входной информации триггера 2 по шине 14, сигнал входной информации триггера 3 по шине 16. Тактовые и управляющие сигналы инвертируются инверторами 37.Функционирование триггера описывается таблицей переходов.Триггер имеет два независимых тактовых входа, первый тактовый входопределяетработу группы, состоящейиз триггера 1, триггера 2 и вспомогательного триггера 5, второй тактовыйвход определяет работу группы, состоящей из триггера 3, триггера 4 ивспомогательного триггера 5. Еслизначение первого сигнала выбора разрешения по шине 35 равно О, а значение второго сигнала выбора разрешения по шине 36 равно 1, то в зависимости от состояния сигналов разрешения по шинам 33 и 34 в той илииной комбинации работают триггер 3,триггер 4 и вспомогательный триггер 5,а триггеры 1 и 2 находятся в состоянии "Память".,Если значение сигналапо шине 35 равно 1-, а значение сигнала по шине 36 равно О, то в зависимости от состояния сигналов разрешения по шинам 33 и 34 в той или инойпоследовательности работают триггер 1, триггер 2 и вспомогательныйтриггер 5, а 3 и 4 триггеры находятся в состоянии "Память",О, указанныеначений тактовказанным в фори о шинам 34 ла по шине 35,ном 1, происспомогательного шине 35, рав, происходит ательного триге ч а в примечании 2 таблицы функционирования. Рассмотрим работу триггера призначении сигналов выбора разрешенияпо шине 35, равном 0, а по шине 36,равном 1, В этом случае включены триггер 3, а триггер 4 и триггер 5 по втоРомУ тактовому. входу 1, триггеры1 и 2 находятся в состоянии "Память".Если значение первого входа разрешения по шине 33 равно 0, а значениевторого входа разрешения по фине 34равно 1, то триггер работает как двухступенчатый триггер с записью информации, отрицательным перепадом тактово"го сигнала по вине 17 по входу 19,П р и м е ч а н е 1. Значения логических величин О, О, Ов формулах таблицы, определены для з,Прим н и е 2. Если значения сигналов разрешения ии 33 равны О, то при значении сигнаравном О, а сигнала по шине 36, равходит установка триггеров 3 и 4 и втриггера 5, при значении сигнала поно 1, а сигнала по шине 36, равномустановка триггеров 1 и 2 и вспомоггера 5.Если значения сигналов выбора разре"щения по шинам 35 и 36 равны одновременно или 0 или 1, то триггер на"ходится в состоянии "Память". Придругих комбинациях сигналов выбораразрешения по шинам 35 и 36 отличиев работе обеих групп по первому ивторому тактовым входам заключаетсяв том, что при значении сигналов раз"решения по шинам 34 и 33, равных 0,на выход триггера передается инверсное значение информационных сигналовосновных триггеров с различными уровнями. записи по тактовым входам, атакже в логике установки, укаэаннойГсли значение первого входа разрешения по шине 33 равно 1, а значениевторого входа разрешения по шине 31равно 0, то триггер работает какдвухступенчатый триггер с записью информации положительным перепадом второго тактового сигнала по шине 17 повходу 16. Бсли значения вхсо;в разрешения по шинам 33 и 3 ч ра, о 1,то триггер осуществляет передачу инФормации по входам 19 и 16 без запоминания предыдущей информации .в триггере 5 на время изменения уровня второго тактового сигнала по шине 17,В этом случае положительным уровнемвторого тактового сигнала по шине 17в триггер 5 передается информация изтриггера 3, а отрицательным уровнемиэ триггера ч. В зависимости от сос"тояния информационных входов 19 и 16на выходе триггера 31 по второму тактовому сигналу по шине 17 можно получать константы О или 1, прямой илиинверсный второй тактовый сигнал Соили С, функцию Со 0,1 при значении сигнала по шине 16 , равном О, Функ:цию 01 С при значении сигнала по шине 16 (0), равном. 1, Функцию СОпри значении сигнала 19 (О ), равномО, функцию СОпри значенйи сигнала 19(0,),равном 1,Значение сигнала 19 (Од)определяется для момента переходавторого тактового сигнала 17 из высокого уровня в низкий, а значениесигнала по шине 16 (0) определяетсядля момента перехода второго тактового сигнала из низкого .уровня в высокий.Предлагаемый триггер может выполнять четыре различные функции. Наличие двух независимых тактовых входовделает возможным комбинировать синхронные и асинхронные режимы при рабо"те на один выход в каждом разряде.Рассмотрим возможности переключения и запоминания информации при различных комбинациях режимов.Синхронно-синхронный режим Напервый и второй тактовые входы 12 и17 поданы различные тактовые сигналы, а сам триггер находится в цепитаких же три ггеров и выполняет пообоим тактовым входам синхронные функций, При этом возможны следующиеварианты переключений,В а р и а н т 1. Переключение поконечной информации первого. режимаво второй режим, например, при сигналах первого режима по шинам 31, 33.шинам 31, 33 (01 или 10), установить значение сигналов по шинам 3., 36 (01), причем значение второго тактового сигнала по шине 17 должно быть таким, чтобы в момент переключения не произошла запись информации во вспомогательный триггер из основного триггера вновь включенного режима.Если значения сигналов по шинам 3 ч и 33 в прежнем режиме соответствуют значениям этих сигналов в новом режиме, то внешнюю память можно не устанавливать, а сразу включить новый режим. Моменты переключения режимов должны отстоять от моментов изменения тактовых сигналов на время, превышающее время срабатывания триггера. После переключения режима при низком уровне контакта шине 12 данным образом в основном триггере прежнего режима будет храниться информация, которая появилась бы во вспомогательном триггере 5 при следующем такте первого тактового сигнала по шине 12. Если прсизвести переключение в прежний режим, то его можно начать с прежней информации, только один тактовый импульс как бы пропада" ет, а его роль выполняют сигналы переключения при переключении режимов.В а р и а н т 2. Чтобы при переключении из режима в режим записать во вспомогательный триггер 5 информацию, хранимую в основном триггере нового режима, нужно произвести переключение при таком уровне второго тактового сигнала по шине 17, при котором происходит перепись информации во вспо" могательный триггер 5 из основного триггера данного режима.В а р и а н т 3. Если при переключении режимов необходимо запоминать конечную информацию прежнего режима, которая находится во вспомогательном триггере 5, в обоих основных триггерах нужно образовать режим запоминания по информационному входу, при котором основные триггеры, работающие с данным тактовым сигналом, будут установлены в состояние 5 со 15 го 25 зо 35 4 О 45 50 55(0,1) и сигналах выбора разреше- ниА по шинам 35, 36 (1,0). Для переключения следует произвести следующие действия выход из режима может быть произведен при высоком или низком уровне на тактовой шине 12, установить внешнюю память, сигналы по шинам 35, 36 (00 или 11), установитьсоответствующее значение сигналов повспомогательного триггера 5. Например, если этим входом будет шина 14 триггера 2, то по шине 14 (0) нужно организовать запоминание по следующей формуле (Я ХХАХ, где Х " смгнал переключения шины 14, при Х (1) на шину 14 передается информация данного режима, при Х(0) на шину 14 предается информация инверсного выхода триггера 32, в результате чего происходит установка триггеров 1 и 2 в состояние триггера 5. Последовательность переключений будет выглядеть следующим образом; после получения конечной информации во вспомогательном триггере 5 устано" вить сигналы по шинам 34,33 (00) и сигнал Х (00) при значении первого тактового сигнала по шине 12, соответствующем памяти вспомогательного триггера 5, произойдет установка триггеров 1 и 2 в состояние триггера 5, установить внешнюю память, сигналы по шинам 35,36 (00 или 11), установка соответствующего режима согласно переходам, опи санным в и.1 и 2 для переключения в новый режим.Если нет необходимости в другом основном триггере, работающем по второму тактовому сигналу, то можно не устанавливать режим внешней памяти, а сразу включить необходимый режим при соответствующем уровне такта.Асинхронно-синхронный режим, Конкретизируя рассмотрим, например, ,асинхронный реверсивный счетчик, имеющий цепь сдвига вправо и влево. По первому тактовому сигналу по шине 12 производится сдвиг, а пс второму тактовому сигналу по шине 17 производится асинхронный счет реверсивного счетчика. Для организации асинхронного счета нужно объединить шины 16, 19 и 32, а на второй тактовый вход подать выходной сигнал предыдущего каскада по шинам 31 или 32. Включение асинхронного режима может быть в следующих вариантах:В а р и а нт 1, Включение режима . счета по конечной информации во вспомогательном триггере. Последовательность установки следующая: установка внешней памяти сигналы по шинам 35, 36 (00 или 11);установка сигналов по шинам 31, 33 (00)установка режима асинхронного счета, сигналы по шинам 35, 36 (О 1)установка направления счета, сигналы по шинам 34, 33 1 о 15 го г 5 зо 35 1 о 45 50 55(01 или 10), счетчик готов к счету,так как вспомогательные триггеры прилюбом значении тактового сигнала навходе триггера останутся в прежнемзначении.Если в синхронной части есть цепьпамяти по входу 14 (О) и по формулеи нужно оставлять в памяти синхронной части конечную информацию, топоследовательность следующая: установка сигналов по шинам 34,33 (00),установка асинхронного режима, сигналы по шинам 35, 36 (01), установканаправления счета, сигналы по шинам34, 33 (01 или 10), счетчик готовк счету,В а р и а нт 2. Включение режимасчета по информации, хранимой в основных триггерах счетной цепи. При такомвключении асинхронной счетной цепиинформация (в обоих основных триггерах) в данном случае в триггерах3 и 4 должна быть одинаковой, в иномслучае правильной установки не произойдет. Последовательность установки следующая: установка внешней памяти, сигналы по шинам 35, 36 (00или 11), установка сигналов по шинам34, 33 (11) во всех триггерах цепии установка режима асинхронного счета, сигнал по шинам 35 36 (01) вцепи через один триггер, так какмогут быть изменения выходных уров.ней триггеров в связи с записью инФормации во вспомогательный триггериз какого-либо, в данном случае изтретьего или четвертого основных триггеров, установка режима памяти повходу 16 на включенных через одинтриггерах счетной цепи, сигналы пошинам 34,33(00), при этом произойдетвосстановление информации в основныхтриггерах по информации вспомогательного триггера, установка сигналов пошинам 35,36 (01.) в остальных триггерахсчетной цепи, при этом произойдетокончательная установка информациипамяти асинхронной счетной цепи вовсех вспомогательных триггерах, установка направления счета, сигналы пошинам 34, 33или 10), счетная цепьготова к работе,В а р и а н т 3. Выход может бытьс запоминанием конечной информациив обоих основных триггерах счетнойцепи и без запоминания конечнойинформации.Выход с запоминанием конечной информации можно произвести в следующеЙпоследовательности: установка режимапамяти ло шине 16, сигналы по шинам34, 33(00), при этом в оба основныхтриггера счетной цепи заносится информация вспомогательного триггерустановка режима внешней памяти, сигналы по шинам 35 36 (00 или 11),установка режима синхронной работы,сигналы по шинам 35, 36 (10) и установка соответствующих сигналов пошинам 34, 33 в зависимости от условий входа в синхронный режим.При выходе из асинхронного режимабез запоминания конечной информациипроизводится сразу вход в синхронный режим по заданным условиям,Асинхронно-асинхронный режим,Если оба тактовых входа объединены васинхронные цепи, то переход из режима в режим можно осуществить поправилам, описанным в асинхронно-синхронном режиме. Процедура переходав другой асинхронный режим по конечной информации прежнего режима с запоминанием .конечной информации в основных триггерах прежнего режима выглядит так; установка памяти по шине 16, сигналы по шинам 34,33 (00).,изменение режима, сигналы по шинам35, 36 (10), включение соответствуюзощего направления счета, сигналы пошинам 34, 33 (01 или 10), цепь готова к счету,Переключение в другой асинхронныйрежим по информации, хранимой в основных триггерах первой счетной цепи,производится также, как описано вп.2, описанного ранее асинхронно-синхронного режима. Триггера, работающиесо вспомогательным триггером по пер-,вому тактовому сигналу 12 и по второму тактовому сигналу по шине 17, посвоим Функциональным возможностям равноправны, поэтому комбинации режимовмогут быть различными.Наибольший технико-экономическийэффект предлагаемый триггер можетдать при реализации в виде интегральной микросхемы, что упростит построение сложных устройств, например асинхронных и синхронных реверсивных счет- зочиков, имеющих цепь сдвига вправои влево, счетчиков и делителей с переменным коэффициентом счета и деления, других различных комбинированных устройств, выполняющих до четырех уфункций, уменьшит их габариты и расширит воэможности для комбинированияФункций. Использование триггера для построения микросхем СИС может увеличить количество выполняемых ими функций и расширить их, универсальность.Формула изобретенияТриггер, содержащий два основных и один вспомогательный триггера, прямой и инверсный выходы, счетный вход первого основного триггера через инвертор соединен с первой шиной тактового сигнала, а информационный входс первой информационной шиной, инфор" мационный вход второго основного триггера соединен со второй информационной шиной, первый счетный вход вспомогательного триггера соединен с первой шиной тактового сигнала а первый информационный вход соединен с выходом первого основного триггера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в триггер введены третий основной триггер, счетный вход которого через инвертор соединен со второй шиной тактового сигнала, а информационный вход соединен с третьей информационной шиной, четвертый основной триггер, счетный вход которого соединен со второй шиной тактового сигнала, а информационный вход соединен с четвертой информационной шиной, четыре логических элемента И, блок переключения, четыре шины управления, первая шина управления соединена с первыми входами первого и третьего элементов И и с первым входом блока переключения, вторая шина управления соединена с первыми вхо" дами второго и четвертого элементов И и со вторым входом блока переключения, третья шина управления соединена со вторыми входами первого и второго элементов И, с третьим входом блока переключения и через инвертор со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, четвертая шина управления соединена с третьими входами третьего и четвертого элементов И, с четверым входом блока переключения и через инвертор с третьими входами первого и второго элементов И, пятый и шестой входы блока переключения соединены соответственно со второй и третьей информационными шинами, а его первый и второй выходы соединены со входами установ892666 15 16 НИИПИ Заказ 11281/8ираж 991 Подписное ки в ноль и единицу первого и второгоосновных триггеров, второй и третийвыходы - со входами установки в нольи единицу третьего и четвертоготриггеров,а пятый и шестой выходысо входами установки в ноль и единицу вспомогательного триггера, выходы первого, второго, третьего ичетвертого элементов И соединены суправляющими входами соответственнопервого, второго, третьего и четвертого основных триггеров и с управляющими входами вспомогательноготриггера первым, вторым, третьим ичетвертым соответственно, второй,третий и четвертый информационныевходы вспомогательного триггера соединены с выходами соответственновторого, третьего и четвертого основных триггеров, первая шина тактового сигнала соединена через инвертор со вторым счетным входом вспомогательного триггера, вторая шина тактового сигнала соединена с третьими через мнвертор с четвертым счетными входами вспомогательного триго гера. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Бунреев И.Н. и др. Микроэлект ронные схемы цифровых устройств, И.,"Советское радио", 1975, с. 77-78. 2. Патент США й 3917961,л, Н 03 К 3/286, 1975.