Симметричный триггер

 

Изобретение относится к импульсной технике, может найти применение в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве элемента регистров, блоков считывания и накопления информации и является дополнительным к авт. св. № 1081779. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости, уменьшение потребляемой мощности. Для достижения данной цели в устройство, содержащее транзисторы 1 и 2, резисторы 3, 4, 9, 10, обратимый оптрон 5, диоды 6 и 7, введены светодиод 8 и резисторы 13 и 14. Для повышения быстродействия в данное устройство введены резисторы 11 и 12. В триггере , работающем на микротоках, вместо обратимого можно поставить дифференциальный оптрон. В этом случае триггер с определенно рассчитанными величинами сопротивлений может работать в строго избирательном режиме. 1 З.П., 1 ил. а С -0 +fr. 1ч: CJN: Сг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D4 НОЗ КЗ 286

„,3!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

+Ел

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1081779 (21) 3757667/24-21 (22) 02.07.84 (46) 15.08.86. Бюл. № 30 (72) В. И. Думицкий (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 108!779, кл. Н 03 К 3/286, 1980. (54) СИММЕТРИЧНЫЙ ТРИГГЕР (57) Изобретение относится к импульсной технике, может найти применение в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве элемента регистров, блоков считывания и накопления информации и является дополнительным к авт. св.

„.SU„1251295 А 2 № 1081779. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости, уменьшение потребляемой мощности. Для достижения данной цели в устройство, содержащее транзисторы 1 и 2, резисторы 3, 4, 9, 10, обратимый оптрон 5, диоды 6 и 7, введены светодиод 8 и резисторы 13 и 14. Для повышения быстродействия в данное устройство введены резисторы 11 и 12. В триггере, работающем на микротоках, вместо обратимого можно поставить дифференциальный оптрон. В этом случае триггер с определенно рассчитанными величинами сопротивлений может работать в строго избирательном режиме. 1 з.п., 1 ил.

1251295

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в устройствах автоматики и вычислительнои техники в качестве элемента регистров, блоков считывания и накопления информации.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости, быстродействия и уменьшения потребляемой мощности.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема симметричного триггера с дополнительным излучающим диодом (с дифференциальным обратHIII,I, оптроном).

Симметричный трип ер содержит два транзистора 1 и 2 с резисторами 3 и 4 в коллекторных цепях, обратимый оптрон 5, диоды 6 и 7 которого включены в цепи пе рекрестных коллекторно-базовых связей транзисторов 1 и 2 соответственно, дополнительный светодиод 8, оптически связанныи с диодами 6 и 7, два резистора 9 и 10, шунтируюших коллекторныс переходы транзисторов 1 и 2 соответственно, резисторы

11 и 12, шунтируюшие диоды 6 и 7 обратимого оптрона соответственно, резисторы 13 и 14, шунтируюшие базо-эмиттерные переходы транзисторов 1 и 2 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор 1 (2) открыт, а транзистор 2(1) закрыт. При Ilf!даче импульса управления на базу открь, того транзистора 1 он запирается. Напряжение на коллекторе транзистора 1 возрастает, диод 7 перестает излучать. Одноврсменно на управляющий вход устройства подают аналоговый (импульсный) управляю1ций сигнал, который через огра1:ичиваюший

РезистоР R flocT)f!HeT HH ;Ioïocff!Hòeëüí!IH светодиод 8, последний выдае1 соответствующий световой сигнал на оптические входы диодов 6 и 7 одновременно. В диодах обратимого оптрона 5 возникают дополнительные фототоки (фотонапряжения), которые несколько способствуют ускорению переброса триггера в новое устойчивое положе ние, но на более высоком уровне управляющих напряжений обратной связи. Дейс-.— вительно, возникшее дополнительное напряжение фотоЭДС на диоде 7 минусом будет приложено к базе транзистора 1, последний еше быстрее начнет закрываться и:1а его коллекторе возникнет высокий уровень пряжения, достаточный для преодо leflHH встречной фотоЭДС диода 6, диод 6 лавинно открывается и на базе транзистора

2 появляется высокий уровень управляю|пего напряжения, открывакццеп1 с болыпей скоростью транзистор 2. Через базовый переход транзистора 2 и диод 6 начинае-. протекать общий ток, диод 6 начинает работать излучателем и выдает световой поток на оптический вход диода 7, фотоЭДС на диоде 7 е1це больше возрастает, трап зистор 2 полностью открывается и подкл очаст анод диода 7 к обшей шине питания, одновременно, запирающее напряжение диода 7 целиком прикладывается к входу транзистора и полностью его запирает. На базе транзистора 1 появляется логг«0», равный сумме фотоЭДС, возникшей от двух лсточников излучения — диода 6 и светодиода 8 (возможно возникновение отрицательного напряжения на базе транзистора ! ), минус этого напряжения приложен к базе транзистора, а плюс к эмиттеру., I,Ho,! 6 переходит в режим излучателя, а диод 7 — B режим фотоприемника. Через

I>f iHcI op 9, диод 7 и коллекторно-эмиттерный переход транзистора 2 начинает

:1ротекать суммарный фототок диода 7, рабсгаюшего в режиме фотоприема. Через диод

6!IpGxoJHT два встречных тока: ток накачки излучателя (диода 6), который движется от коллектора транзистора 1 к базе транзистора 2, и фототок, возникший от допол ительного излучателя -- светодиода 8 и двигаюшийся от базы транзистора 2 к коллектору транзистора 1. В результате пороп1вый барьер отпирания диода 6 повышается на величину значения встречного фототока и.1и на величину встречной фотоЭДС. Изменяя величину тока накачки излучателя-светодиода 8, можно в широких пределах регулировать порог отпирания диодов 6 (7) при переходе их на режим излучения. Ме:-1яя уровень фотопотока излучателя-светодиода 8 током накачки, можно получить одновреме1:ный порог срабатывания транзис ора 2() и диода 6(7), что приведет к ускорению переключения триггера. Одновременно увеличение порога срабатывания дио1и 6(7j при переходе его на режим излу ения приводит к идентичному увеличению порога, запирапию ".ранзистора 1(2) фотодиодом диодом 7. для переброски триг— гсра в новое устойчивое положение требуется болыпая электрическая энергия источfIIfK3 управляюшего напряжения, чем для управления основного устройства, т.е. налицо возраста ние помехоустойчивости триггера.

Подавая cHгнал управления на другой

1ранзистор (транзистор 2), трипер переводят !3 новое:1ротивоположное сос îÿíèå, при котором, иод 7 работает в качестве cHOT f1!Ho fа, а диод 6 — в качестве сн1тод иода.

I IpoIfecc перехода диода 7 на режим из.:;:.. ния б дет проходить следу1о1цHM образо)i

1!ри появлении низкого уровня управляю цсп1 напряжения лог.,<0» на управляющем входе т;1анзистора 2 в базе транзистора 2

Il;i÷Håò IfpoHcxoJHòü рассасывание зарядов, а катод диода 6 окажется на короткое вре1я подключен к общей шине питания, ток

llакачки через диод 6 скачком незначительIfo увеличится, соответстveHHo незначительно возрастет ток в фотоприемном диоде 7, 1251295

55 на короткое время помехоустойчивость триггера возрастает (момент предельной помехоустойчивости триггера), но как только заряд в базе транзистора 2 рассосется и транзистор 2 начнет открываться, то шунтирующего влияния диода 7 на лавинно открывающийся транзистор 2 происходить не будет, так как под действием постоянно присутствующей в диоде фотоЭДС, возникшей от дополнительного источника излучения светодиода 8 (потенциальный встречный барьер фотоЭДС основному источнику питания), сопротивление диода 7 остается еще некоторое время довольно большим. Поэтому крутизна фронта в транзисторе 2(1) при его открывании резко возрастает в сравнении с крутизной фронтов в основном устройстве.

И как только потенциал на коллекторе транзистора 2 достигнет значения большего порога отпирания диода 7, фототок станет меньше тока отпирания транзистора 1(2), фототок через резистор 9 уменьшится до минимального значения и транзистор 1 откроется, диод 6 перестанет излучать раньше, чем диод 6 в основном устройстве, ввиду влияния встречной фотоЭДС диода 6 на спадающее напряжение на коллекторе транзистора 1. В результате и диод 6 и транзистор 2 выключатся одновременно (быстрее, чем в основном устройстве, где излучатель выключается например раньше, чем выключится транзистор) .

Потребление электрической энергии в новом решении будет меньше, чем в известном, при всех прочих равных условиях. Поэтому токи накачки обратимого оптрсна 5 можно довести до минимальных величин— вплоть до значений максимальных фототоков в диодах 6(7), работающих в режиме фотоприема. А максимальный фототок и определяется при этом фотоэнергией дополнительного светодиода 8. В этом случае триггер переходит на режим работы с «отрицательными сопротивлениями» в цепях обратных связей триггера (диоды 6 и 7 частично перешли на режим управляемых отрицательных сопротивлений).

В таком режиме триггер становится наиболее помехоустойчивым и экономичным— работает на микротоках. Сам триггер в микроточном режиме работы позволяет использовать вместо биполярных транзисторов униполярные транзисторы — полевые транзисторы. Триггер может выполняться на

КМОП элементах и т.д.

Для того, чтобы при малых токах накачки диодов 6(7) триггер не уменьшил своего быстродействия, диоды 6 и 7 шунтируются резисторами. В результате восстановление диодов 6 (7) при переключении триггера будет происходить быстреепри переходе диода 6 из режима фотоприема в режим излучения (будет умень30

50 шена постоянная времени диода 6(7)). Несколько лучший эффект по ускорению быстродействия триггера получается при шунтпровании базо-эмиттерных переходов транзисторов резисторами 13 и 14. В этом случае ускоряется время рассасывания зарядов р-п-переходов транзисторов и диодов

6(7) одновременно.

Работа симметричного триггера с дополнительными резисторами 11, 12, шунтирующими.. диоды обратимого оптрона 5, и с резисторами 13, 14, шунтирующими базоэмиттерные переходы транзисторов 1 и 2, происходит аналогичным образом.

В триггере, работающем на микротоках, вместо обратимого оптрона можно поставить дифференциальный оптрон.

Работа триггера с дифференциальным оптроном мало чем отличается от работы триггера с дифференциальным обратимым оптроном íà микротоках. Единственным отличи в таком триггере будет отсутствие оптической связи между диодами 6 и 7. Но такой триггер несколько лучше работает в режиме двоичного счета, когда через светодиод 8 подают импульсы тока. В таком же режиме может работать симметричный триггер при включенных резисторах 13 и 14 (11 и 12).

В этом случае импульсом фотопотока от светодиода 8 возбуждаются оба диода 6 и 7.

Транзистор 1 заперт, транзистор 2 открыт током, протекающим через диод 6. Возникшая в диоде 7 фотоЭДС сильнее запрет транзистор 1, а возрастающая фотоЭДС на диоде 6 достигнет такого значения, что протекания прямого тока через диод 6 не будет. транзистор 2 начнет запираться, сопротивление его коллекторного перехода возрастает, величина фототока через резистор 9 уменьшится и ток резистора 9 пойдет на вход транзистора 1, который начнет открываться, величина запирающего потенциала диода 7 уменьшится, диод 7 откроется в прямом направлении возросшим потенциалом транзистора 2. В этот момент светодиод 8 выключается, а транзисторы 1 и 2 входят в новое состояние. Такой режим в триггере (двоичный режим счета импульсов) на дифференциальном оптроне можно получить при определенной амплитуде и длительности тока накачки излучателя-светодиода 8. (Данная схема триггера на чертеже не I10казана).

Триггер с дифференциальным оптроном и с определенно рассчитанными величинами сопротивлений в цепях триггера может работать и в строго избирательном режиме, т.с. переключение триггера возможно, например, при различных чередующихся амплитуда i тока накачки и соответствуюгцих длительностях управляюших импульсов, l 251295

Формула изобретения

Составитель Л. Петрова

Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор Т. Колб

Заказ 4425/57 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Симметричный триггер по авт. св. № 1081779, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и уменьшения потребляеМой мощности, в него введены дополнительный светодиод, оптически связанный с каждым диодом обратимоr o оптрона, и резисторы, шунтирующие базозмиттерные переходы транзисторов.

2. Триггер по и. i, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены резисторы, которые включены параллельно соответствующим диодам обратимого оптрона.