Счетный триггер

 

СЧЕТНЫЙ ТРИГГЕР, содержащий два последовательно соединенных элемента с отрицательной дифференциальной проводимостью, резистор нагрузки, а также элемент памяти, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения потребляемого тока, в нем в качестве элементов с отрицательной дифференциальной проводимостью использоваиы полупроводниковые приборы с кольцевым затвором базы/ а в качестве элемента памяти - конденсатор, при этом коллектор первого полупроводникового прибора с кольцевшч затвором базы соединен с резисторе нагрузки, а зглиттер - с коллектором, второго полупроводникового прибора-, с кольцевьм затворсял базы, эмиттер котррого соединен с общей шиной, базы полупроводниковых приборов с кольдевым затвором базы через резисто ; смещения подключены к их коллекторам, а между базой второго полупроводникового прибора с кольцевым затвором базы с общей шиной включен конденсатор, а также дополнительно введен диод, . включенный между резистором нагрузки и коллектором второго полупроводникового прибора с кольцевым затвс рсж базы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

МЮ Н 03. К 3 286

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР!ЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

И АВТОРСКОМУ CBMPETEllbCTBY (21) 3376133/18-21 (22) 04. 01. 82

- (46) 15 .06.83. Бюл. Р 22 (72) К.Д. Вьяль, Л.Д. Дубровский, 3.A. Матсон и И.л. Мац (53) 621 ° 374(088.8) (56) 1. Расчет элементов импульсных и цифровых схем радиотехнических устройств. Под ред. проф. Ю.М..Каза:ринова, М., "Высшая школа", 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

388354 кл. Н 03 K 3/315в 12 ° 11 ° 71 ° (54)(57) СЧБТНЫИ ТРИГГЕР,. содержащий два последовательно соединенных .элемента с отрицательной дифференциальной проводимостью, резистор нагрузки, а также элемент памяти, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемого тока, в нем в качестве элементов с отрицательной дифференциальной про,SU„„1023634 A водимостью использованы полупроводниковые приборы- с кольцевым затвором базы; а в качестве элемента па.мяти — конденсатор, при этом коллектор первого полупроводникового при-. бора с кольцевым затвором базы соединен с резистором нагрузки, а эмиттер - с коллектором второго полупроводникового прибора, с кольцевым затвором базы, .эмиттер которого соединен с общей шиной, базы полупроводниковых приборов с кольцевым затвором базы через резисторы смещения подключены к их коллекторам, а между базой второго полупроводникового прибора с кольцевым затвором базы с общей шиной включен конденсатор, а Е также дополнительно введен диод, . включенный между резистором нагрузки и коллектором- второго полупроводникового прибора с кольцевым затво- С ром базы.

102ЗбЗ4

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике.

Известен счетный триггер на двух транзисторах, содержащий резисторы, .запоминающие конденсаторы, диодные ключи. Его быстродействие ограничено временем выхода открытого транзистора из режима насыщения. Для повышения быстродействия схема дополняется цепями, содержащими нелинейные элементы — диоды и транзисто" ры (1 .

Недостатком этого триггера является значительная потребляемая мощность, большое количество элементов, сложность конструкции.

Йаиболее близким о технической сущности к предлагаемому является счетный триггер, содержащий два оследовательно соединенных элемента с отрицательной дифференциальной проводимостью (ОДП1 — туннельные диоды, резистор нагрузки, а также элемент памяти, состоящий из двух резисторов и индуктивности $2 ).

20

Недостатками этой схемы являются большой ток потребления в статическом режиме, йизкие помехоустойчивость и,перепад логических уровней выходного сигнала, обусловленные малой разностью напряжений пика и впадины туннельного диода. Кроме того, из-за индуктивности затруднена реализация счетного триггера в интеграль" ном исполнении.

Цель изобретения — снижение тока З5 потребления триггера в статическом режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в счетном триггере, содержащем два последовательно соединен- 40 ных элемента с отрицательной проводимостью, резистор нагрузки, а также элемент памяти, в качестве эле" ментов с отрицательной дифференциальной проводимостью использованы полупроводниковые приборы с кольцевыми

„затворами базы, а в качестве элемента памяти — конденсатор, при .этом коллектор первого полупроводникового прибора с кольцевыми затворами базы соединен с резистором нагрузки, а эмиттер - с коллектором второго полупроводникового прибора, с кольцевым затвором базы, эмиттер которого соединен с общей шиной, базы полупроводниковых приборов с коль-55 цевьм -затвором базы через резисторы . смешения подключены к их коллекторам, а между базой второго полупроводникового прибора с кольцевым затвором базы и общей шиной включен конденса- 60 тор, а также дополнительно введен диод, включенный между резистором нагрузки и коллектором второго полу« проводникового прибора с кольцевым затвором базы. 65

На Фиг. 1 представлена. принципиальная. схема счетного триггера,ПКЗБграфическое обозначение биполярного и -р — и транзистора, коллектор ,которого соединен с базой стрелкой на фиг. 2 - график выходной вольтамперной характеристики (BAX), используемых ПКЗБ, причем 5з„ с О на фиг. 3 — BAX, отражающая работу обоих ПКЗБ в счетном триггере; на фиг. 4 - эпюры токов и напряжений, показывающие работу схемы во времени.

Счетный триггер содержит (фиг.1J входной конденсатор 1, запоминающий конденсатор 2, резисторы.З, 4 смещения, резистор 5 нагрузки, два последовательно включенных ЛКЗБ б,7, входную шину 8, диод 9, выходную шину 10, шину 11 питания.

Счетный триггер работает следую-. щим образом.

При подаче в момент времени (Фиг. 4) напряжения питания ток, текущий через схему, начинает возрастать, ток базы ПКЗБ 7 меньше, чем у ПКЗБ б, так как часть тока, текущего через резистор 4, ответвля ется на заряд конденсатора Z. Поэто му GKBB 7 первым переключится в непроводящее состояние в некоторый момент времени t< (фиг . 4), так как при данных базовйх токах его пороговый ток коллектора 7, ор, меньше порогового тока коллектора ПКЗБ б p p>p < (фиг. 3).

После перехода счетного триггера в это первое устойчивое состояние его ток потребления становится равным обратному току 0 коллекторного перехода ПКЗБ 7 (фиг. 46). На выходной шине устанавливается напряжение, соответствующее логической единице (фиг. 44). ко н "эз.э (3) где W - напряжение логической еди1 ницы; Е - напряжение питания;

0„ — обратный ток коллектора

ПКЗБ;

R :- сопротивление нагрузки;

U -падение напряжения на эмитзе& терном переходе ПКЗБ б.

Так как.5щ, достаточно мал(20 нА) составляющей 0 ф„ можно пренебречь и .О41ЪЕ в (2)

После переключения схемы идет; процесс восстановления в период вре« мени t - t<, заключающийся в дозарядке конденсатора 2 через резистор, 4 до напряжения, стремящегося к потенциалу е — Пэзв (фиг. 4 7.)

При подаче на счетный вход 8 схемы импульса отрицательной полярности в момент времени 4 (фиг. 4a) та1023634 кого, чтобы напряжение на коллекторе:

ПКЗБ опустилось ниже порогового, „„„ -Уnop

Ф где 0„ - амплитуда импульса;

U. - пороговое напряжение переключателя ПКЗБ.

ПКЗБ 7 переключится из непроводящего состояния в проводящее и оба

ПКЗБ окажутся в проводящем состоянии. Ток потребления счетного триг- 10 гера возрастает. Диод 9 (фиг. 1) слу. жит для ускорения разряда барьерной емкости коллекторного перехода

ПКЗБ 7.

По окончании счетного импульса в момент времени t (фиг. 4a) напряжение в точке А возрастает,,ток схемы увеличивается. При этом ток базы .ПКЗБ 7 больше., чем ток базы ПКЗБ б из-за дополнительного тока разряда конденсатора 2 через эмиттерный переход ПКЗБ 6. Поэтому пороговый Э„щ>р. щ больше порогового тока Э„„ (фиг.З).

Следовательно, В непроводящее состояние переходит ПКЗБ 6. Потенциал шины 10 становится равным (4о»" (зк r (4) где U -падение напряжения на у)

ПКЗБ 7.

Счетный триггер принял второе устойчивое состояние, соответствующее логическому .нулю.

I после опрокидывания схемы идет З5 ,процесс обратного восстановления (, -t4), заключающийся в разряде конденсатора 2 через эмиттерный переход ПКЗБ 7 до потенциала, стремящегося к уровню падения напряжения 4О на открытом эмиттерно-базовом переходе Uzg> (фиг. 4ъ)

При подаче на вход 8 следующего счетного импульса в момент времени

14 ПКЗБ б совершит инверсное переключение и оба ПКЗБ снова окажутся,. в проводящем состоянии. По окончании счетного импульса. в момент времени t ток счетного триггера увеличивается (фиг. 4Я. При этом ток базы ПКЗБ 7 меньше, чем ПКЗБ б, так как часть тока, текущего через резистор 4, ответвляется на заряд конденсатора 2. Поэтому в непроводящее состояние переключится ПКЗБ 7, так как Эк и,р7,q с Э„пс (фиг. 3). Схема приняла первое устойчивое состояние.

Счетный триггер по равнениЬ с: прототипом, собранным на туннельных диодах АИ101Б, более .экономичен, так как потребляет в статическом режиме ток около 20 нА, равный обратному току р -и перехода, что более чем в

1000 раз меньше; не содержит индуктивностм, что упрощает его реализацию в интегральном исполнении; имеет большую помехоустойчивость, зада ваемую напряжением питания и ограниченную величиной. П„з„„о„ вЂ” Пкщ,р составляющей 10-15 В имеет больший перепад логических уровней выходного сигнала, задаваемый напряжением питания и ограниченный величиной

U „ .„., что достаточно для срабатываййя таких же триггеров и облегчает построение различных устройств на их основе, например счетчиков.

Основные преимущества триггера сохраняются также при сравнении его с прототипом,. выполненным на ПКЗБ (содержащим в отличие от предлагаемого счетного триггера индуктивность и два дополнительных резистора s качестве элемента памяти ), а именно: лучшее соответствие интегральной технологии; примерно в 500 раз меньший ток потребления в статическом режиме.

1023634

Заказ 4239/49

Тираж 93б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Дубровская

Редактор О. Колесникова Техред Т.Маточка Корректор В. Бутяга